9 Второй этап компоновки редуктора

Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса, валы, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.

Примерный порядок выполнения следующий.

Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам, найденным ранее. Шестерню выполняем за одно целое с валом.

Конструируем узел ведущего вала:

а) Вычерчиваем в разрезе подшипники качения (можно вычерчивать одну половину подшипника, а для второй половины нанести габариты).

б ) Между торцами подшипников и внутренней поверхностью стенки корпуса вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Их торцы должны выступать внутрь корпуса на 1 – 2 мм от внутренней стенки. Тогда эти кольца будут выполнять одновременно роль маслосбрасывающих колец.

Рисунок 1.9 Окончательная компоновка редуктора

Для уменьшения числа ступеней вала кольца устанавливаем на тот же диаметр, что и подшипники. Фиксация их в осевом направлении осуществляется заплечиками вала и торцами внутренних колец подшипников.

в) Вычерчиваем крышки подшипников с уплотнительными прокладками (толщиной 1 мм) и болтами. Болт условно заводится в плоскость чертежа, о чем свидетельствует вырыв на плоскости разъема.

Войлочные и фетровые уплотнения применяют главным образом в узлах, заполненных пластичной смазкой. Уплотнения манжетного типа широко используют как при пластичных, так и при жидких смазочных материалах.

г) переход вала к присоединительному концу выполняют на расстоянии 10 –15 мм от торца крышки подшипника так, чтобы ступица муфты не задевала за головки болтов крепления крышки.

Длина присоединительного конца вала определяется длиной ступицы муфты.

Аналогично конструируем узел ведомого вала. Обратим внимание на следующие особенности:

а) для фиксации зубчатого колеса в осевом направлении предусматриваем утолщение вала с одной стороны и установку распорной втулки – с другой; место перехода вала от одного диаметра к другому смещаем на 2-3 мм внутрь распорной втулки с тем, чтобы гарантировать прижатие мазеудерживающего кольца к торцу втулки (а не к заплечику вала!);

б) вычерчиваем подшипники;

в) вычерчиваем мазеудерживающие кольца, крышки подшипников с прокладками и болтами;

На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78. Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5-10 мм меньше длин ступиц.

10 Проверка прочности шпоночных соединений

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78 (таблица Д.19).

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности определяем по формуле

(1.88)

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице составляют _см=100…120 МПа, при чугунной _см=50…70 МПа.

11 Проверочный расчет валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).

Проверочный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями s. Прочность соблюдена при s  s.

Производим расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал (рис. 1.7).

Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом).

По табл. Б.3 определим среднее значение предела прочности.

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

_-1 0,43 _в.

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

_-1 0,58 _-1.

Сечение А—А. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

(1.89)

где _-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба; для углеродистых конструкционных сталей _-1= 0,35_в + (70…120) МПа;

k_ - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, табл. Д.20;

_ - масштабный фактор для нормальных напряжений, табл. Д.21;

_ – амплитуда цикла нормальных напряжений, равная наибольшему напряжению изгиба _и в рассматриваемом сечении

(1.90)

_m – среднее напряжение цикла нормальных напряжений; если осевая нагрузка F_а на вал отсутствует или пренебрежимо мала, то принимают _m=0; в противном случае

(1.91)

коэффициент

(1.92)

для углеродистых сталей, имеющих _в=650…750 МПа, принимают _=0,2; для легированных сталей _=0,25…0,30.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

(1.93)

где _-1 – предел выносливости стали при симметричном цикле кручения; для конструкционных сталей принимают _-1=0,58_-1;

_ - амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла,

(1.94)

где W_KHETTO — момент сопротивления изгибу,

(1.95)

k_, _ - определяем по таблицам Д.20 и Д.21.

Результирующий коэффициент запаса прочности

(1.96)

Расчетное значение s должно быть не ниже допускаемого s = 2,5.

Ведомый вал (рис. 1.8).

Рассчитываем предположительно опасное сечение А—А. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. При расчете учитывается суммарный изгибающий момент.

Момент сопротивления кручению

(1.97)

Момент сопротивления изгибу

(1.98)

Далее расчет ведут так же, как и для ведущего вала.