Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 9

8 Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

8.1 Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под зубчатым колесом и под звездочкой цепной передачи, и одна шпонка на быстроходном валу – под полумуфтой.

8.2 Принимаем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры шпонки назначаем из условия технологичности [6, таблица 63]:

быстроходный вал: = 32, = 58 мм – размеры шпонки мм;

тихоходный вал: = 38, = 58 мм – размеры шпонки мм;

= 50, = 60 мм – размеры шпонки мм.

8.3 Принимаем материал шпонок – сталь 45 ГОСТ 1050-88 нормализованная, допускаемое напряжение на смятие  = 120 МПа при стальной ступице.

8.4 Определяем площадь смятия , , для каждой шпонки по формуле

где = – высота шпонки, мм;

= – глубина паза вала, мм;

 – рабочая длина шпонки, мм;

l – длина шпонки, мм;

 – ширина шпонки, мм.

8.5 Проверяем прочность шпонки на смятие по формуле

,

где  – напряжение смятия, МПа;

Т – вращающий момент на валу, ;

d – диаметр ступени вала, мм.

Таблица 16                                                                        Размеры в миллиметрах

Диаметр

вала

b

h

l

,

Т,

 МПа

 МПа

5,0

115,92

44,7

24,1

5,0

115,92

135,2

61,4

5,5

124,32

135,2

43,5

Как видно из расчетов, во всех случаях прочность шпоночных соединений обеспечена.

9 Проверочный расчет валов редуктора

9.1 Проанализировав эпюры (рисунки 3, 4), наметим опасные сечения:

быстроходный вал – m.В (два концентратора напряжений – посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r); тихоходный вал – m.D (два концентратора напряжений посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r) и m.  (два концентратора напряжений – посадка колеса с натягом и шпоночный паз).

9.2 Определяем нормальные напряжения , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

где  – расчетные напряжения изгиба, МПа;

 – суммарный изгибающий момент в сечении, ;

 – осевой момент сопротивления сечения вала, .

9.3 Определяем касательные напряжений , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

где  – расчетные напряжения кручения, МПа;

 – крутящий момент, ;

 – полярный момент сопротивления сечения вала, .

9.4 Определяем коэффициент концентрации нормальных  и касательных  напряжений в опасных сечениях вала по формулам

;          

где  – эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

,  – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения [6, таблица 67];

,  – коэффициент влияния качества поверхности [6, таблица 66];

 – коэффициент влияния поверхностного упрочнения.  = 1 при улучшении.

9.5 При действии в расчетном сечении двух источников концентрации напряжений учитывают только наиболее опасный из них (с наибольшим отношением  или ) – посадка с натягом.

9.6 Определяем пределы выносливости , , МПа, в опасных сечениях вала по формулам

                     ,

где  и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, МПа

9.7 Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным  и касательным  напряжениям по формулам

где  = 0 и =  – средние напряжения цикла, МПа;

 – коэффициент чувствительности к ассиметрии цикла напряжений ( 0,1).

9.8 Определяем общий коэффициент запаса прочности в расчетных сечениях по формуле

где  – допускаемый коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала.

Таблица 17 – Расчет осевых и полярных моментов сопротивления сечений вала

Сечение вала

Диаметр,мм

Ми,

Мкр,

Быстроходный вал

70,35

44,7

Тихоходный вал

120,68

135,2

94,70

Таблица 18 – Расчет коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях вала

Сечение вала

, МПа

, МПа

4,40

2,65

0,99

0,99

4,39

2,64

4,40

2,65

0,99

0,99

4,39

2,64

4,50

2,70

0,99

0,99

4,49

2,69

Сечение вала

, МПа

, МПа

, МПа

, МПа

S

93,4

90,1

7,72

1,23

12,10

66,59

11,9

93,4

90,1

13,24

3,71

7,05

22,08

6,7

91,3

88,5

8,63

2,88

10,58

27,94

9,9

10 Смазка и сборка редуктора

10.1 Смазывание зубчатого зацепления производим непрерывно жидким маслом И-Г-A-46 ГОСТ 17479.4-87 картерным непроточным способом (окунанием зубьев колеса). Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяем из расчета 0,4…0,8л масла на 1кВт передаваемой мощности.

10.2 Определяем уровень масла в коническом редукторе из условия, что должны быть полностью погружены в масляную ванну зубья колеса. Контроль уровня масла, находящегося в корпусе редуктора, осуществляем маслоуказателем. Для замены масла в корпусе предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой. Чтобы избежать повышения давления внутри корпуса и просачивания масла через уплотнения и стыки, устанавливаем отдушину в крышке смотрового люка.

10.3 Смазывание подшипников быстроходного вала осуществляем пластичными материалами. Полость подшипника закрываем с внутренней стороны подшипникового узла внутренним уплотнением. Смазочный материал набивают в подшипник вручную при снятой крышке подшипникового узла на несколько лет. Смену смазочного материала производят при ремонте.

Смазывание подшипников тихоходного вала при окружной скорости осуществляют из картера в результате разбрызгивания масла колесом, образования масляного тумана и растекания масла по валам. Для предотвращения вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания пыли, грязи и влаги применяем манжетные уплотнения.

10.4 Сборку редуктора производят в соответствии со сборочным чертежом.

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

- на быстроходный вал надевают мазеудерживающее кольцо и конические роликоподшипники, предварительно нагретые до 80°-100° и установленные в стакан. Регулируют осевой зазор в подшипниках поджатием круглой шлицевой гайки со стопорной шайбой;

- в начале сборки тихоходного вала закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в буртик вала. Затем надевают распорное кольцо, и напрессовывают конические роликоподшипники, предварительно нагретые в масле;

- собранные валы устанавливают в основание корпуса редуктора. После этого надевают крышку корпуса редуктора и затягивают болты. Для центровки крышку корпуса устанавливают на основание корпуса с помощью двух конических штифтов;

- затем вставляют в сквозные подшипниковые крышки резиновые манжеты и устанавливают крышки подшипниковых узлов с прокладками. Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с уплотнительным кольцом и маслоуказатель с прокладкой. Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой;

- осевой зазор в подшипниках быстроходного вала регулируют поджатием круглой шлицевой гайки со стопорной шайбой. Подшипники тихоходного вала регулируются при помощи набора тонких металлических прокладок за счет выбора их суммарной толщины;

- регулирование пятна контакта зубчатого зацепления осуществляется за счет осевых смещений валов и установленных на них зубчатых колесах при помощи прокладок. Осевое смещение быстроходного вала достигается за счет изменения толщины набора прокладок. Осевое смещение тихоходного вала достигается за счет перестановки прокладок из–под фланцев крышек подшипников;

- собранный и отрегулированный редуктор обкатывают и испытывают на стенде по программе испытаний.

Заключение

На всех стадиях разработки конструкции редуктора я думал об экономичности принимаемых решений, возможной технологии изготовления и сборки, условиях эксплуатации и обслуживания, сроке службы и надежности редуктора:

–важным показателем совершенства конструкции является условие равной долговечности всех элементов;

–в проекте широко использованы стандартные изделия (подшипники,муфты, крепежные детали, уплотнения, сливные пробки, пробки-отдушины и т.д.), а так же стандарты на различные элементы проектируемых деталей (выточки, галтели, литейные уклоны и т.д.);

–при проектировании уделено внимание осуществлению удобной сборки, максимально исключены ручные операции, неправильное взаимное расположении сопряженных узлов (с помощью штифтов), разработана удобная компоновка узлов с легко доступными местами крепления;

–для снижения коррозионно-механического изнашивания использованы рекомендации по вопросу смазки и смазочных устройств.

Для безопасной работы редуктора надо соблюдать следующие условия:

–перед сборкой производить внешний осмотр для выявления дефектов;

–не применять слишком больших усилий при сборке узлов редуктора;

–грамотно произвести регулировки в узлах редуктора и между ними;

–все крепежные детали должны быть затянуты и зафиксированы стопорными шайбами;

–не запускать редуктор в работу без смазки или без достаточного ее количества;

–не допускать превышения скорости вращения и мощности редуктора;

–все вращающиеся части редуктора, выступающие за его корпус, должны быть ограждены;

–иметь приспособления для зачаливания редуктора при транспортных и монтажных работах;

–не производить ремонт и техническое обслуживание редуктора при работе;

–снимать крышки, закрывающие смотровые окна при работе редуктора, во избежание разбрызгивания нагретого масла;

–проверку уровня масла, замену свежим и слив отработанного масла производить только при полной остановке привода;

–не рекомендуется поджимать сливные пробки во избежание срыва резьбы;

–при монтажных работах необходимо отключить электрические источники питания от сети, проверить заземление и снять внешние нагрузки на валы.

Соблюдение этих требований обеспечивает надежную и безопасную работу редуктора, что значительно повышает экономических эффект.

Список литературы

1 Аркуша, А. И. Техническая механика : Теоретическая механика и сопротивление материалов : учебник / А. И. Аркуша. – 4-е изд., испр. – М., 2002.

2 Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин : учебное пособие / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. – 8-е изд., перераб. и доп.. – М., 2007.

3 Куклин, Н. Г. Детали машин : учебник / Н .Г. Куклин, Г. С. Куклина, В. К. Житков. – 9-е изд. – М., 2015.

4 Курмаз, Л. В. Детали машин. Проектирование : учебно-методическое пособие / Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. – 2-е изд., испр. – Минск, 2005.

5 Курсовое проектирование деталей машин : учебное пособие / С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др. – 3-е изд., перераб. и доп. – М., 2011.

6 Немкова, Г. Н. Техническая механика. Курсовое проектирование : учебное пособие / Г. Н. Немкова, С.А. Мазилкин. – Минск, 2018.

7 Шейнблит, А. Е. Курсовое проектирование деталей машин : учебное пособие / А. Е. Шейнблит – 2-е изд., перераб. и доп. – Калининград, 2002.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?