9.1.2. Роликові однорядні підшипники і радіально-упорні кулькові.

В цьому випадку кожен підшипник вала сприймає своє осьове навантаження, яке залежить від схеми установки підшипників і співвідношення осьової сили в зачепленні редукторної пари і осьових складових радіальних навантажень в підшипниках. Тому еквівалентне динамічне навантаження розраховується для кожного підшипника з метою визначення найбільш навантаженої опори.

9.1.2.1. Визначити коефіцієнт впливу осьового навантаження е .

9.1.2.2.Визначити осьові складові радіального навантаження R_S1, R_S2.

9.1.2.3.Визначити осьові навантаження підшипників R_a1, R_a2.

9.1.2.4. Обчислити відношення , та ;

9.1.2.5. За співвідношенням e і >e вибрати формулу і визначити еквівалентне динамічне навантаження:

при >e ;

при  e ,

де значення коефіцієнтів береться з табл.9.1.; табл.9.2.; табл.9.3.; табл.9.4.; табл.9.5.

9.1.2.6.Порівнюючи значення R_Е1, R_Е2 визначити найбільш навантажений підшипник.

9.1.2.7. Визначити динамічну вантажопідйомність Сrp за більшим значенням еквівалентного динамічного навантаження:

де RE – еквівалентне динамічне навантаження;

 - кутова швидкість вала.

9.1.2.8. Обчислити довговічність підшипника:

9.2.Визначити придатність підшипника за умовами та :

9.2.1.Якщо Сrp>Cr то рекомендується збільшити базову динамічну вантажопідйомність:

9.2.1.1. Переходом з легкої в середню або важку серію даного типа підшипника не змінюючи діаметр 2-ї та 4-ї ступені вала під підшипник.

9.2.1.2. Переходом з даного типа підшипника в інший, який має більшу вантажопідйомність.

9.2.1.3. Збільшенням діаметра 2-ї та 4-ї ступені під підшипник.

9.2.2. Якщо Сrp<<Cr то рекомендується зменшити базову динамічну вантажопідйомність:

9.2.2.1. Переходом з середньої серії в легку або дуже легку даного типа підшипника не змінюючи діаметр 2-ї та 4-ї ступені вала під підшипник.

9.2.1.2. Переходом з даного типа підшипника в інший з меншою динамічною вантажопідйомністю.

10.КОНСТРУКТИВНА КОМПАНОВКА ПРИВОДА.

10.1. Конструювання зубчастих коліс.

Конструкція коліс головним чином залежить від проектних розмірів, матеріалу, способу виготовлення заготовки та типу підприємства. Розрахунки конструктивних елементів зубчастого колеса надано в табл.10.1 (табл.10.2 [1]).

Таблиця 10.1 Конструкція циліндричних зубчастих коліс, мм

Елемент колеса	Параметр	Спосіб отримання заготовки
		а-прокат, б-ковка	в-ковка, г-штамповка		д-вилиті, е-складені
Обод	Діаметр	da<100 мм	da=100…500 мм		Da>500 мм
	Товщина	S=2,2m+0,05b2			S=2,2m+0,05b2; H=0,1b2; So=1,2S; t=0,8h
	Ширина	b2 (за розрахунком)
Маточина	Діаметр внутрішній	d=d3(за розрахунком)
	Діаметр зовнішній	dмт=1,55d
	Товщина	=0,3d
	Довжина	Lмт=b2 lмт=(1,0…1,5)d		lмт= (1,0…1,5)d
		lмт= (1,0…1,2)d
Диск	Товщина	C=b2-(2…4)		C=0,5(S+мт)0,25b2
	Радіуси за- круглення та нахил	R1		R6; 7	R10; 7
	Отвори				do25мм; no=4…6

Примітка: 1.При визначенні довжини маточини числовий коефіцієнт перед d приймають ближче до одиниці при посадці колеса на вал з натягом.

2.На торцях зубів виконують фаски розміром f=(0,6…0,7)m з округленням до стандартного значення за табл.10.2.

3. Кут фаски ф на прямозубих колесах ф=45; на косозубих колесах при твердості робочих поверхонь НВ350 ф=45,а при НВ350 ф=15.

Таблиця 10.2. Стандартні розміри фасок, мм

Діаметр маточини або обода	Від 20 до 30	Від 30 до 40	Від 40 до 50	Від 50 до 80	Від 80 до 120	Від 120 до 150	Від 150 до 250	Від 250 до 500
f	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0

10.2. Конструювання черв’ячного колеса

Таблиця 10.3 Конструкція черв’ячних коліс, мм

Елемент колеса	Параметр	Значення
Обод	Діаметр найбільший	(за розрахунком)
	Діаметр внутрішній	dв=0,9d2-2,5m
	Товщина	S=0,05d1; So=1,2S h=0,1b2; t=0,8h
	Ширина	b2 (за розрахунком)
Маточина	Діаметр внутрішній	d=d3 (за розрахунком)
	Діаметр зовнішній	Стальна dмт=1,55d Чавунна dмт=1,6d при з’єднанні шпоночному і натягу
	Товщина	=0,3d
	Довжина	lмт= (1,0…1,5)d
Диск	Товщина	C=0,5(S+мт)0,25b2
	Радіуси за- круглення та нахил	R10; 7
	Отвори	do25мм; no=4…6

Примітка: 1.При визначенні довжини маточини числовий коефіцієнт перед d приймають ближче до одиниці при посадці колеса на вал з натягом.

2. 2.На торцях зубів виконують фаски розміром f=0,5m з округленням до стандартного значення за табл.10.2.

3. Кут фаски ф=45

М ал.10.2.1. Конструкція циліндричних зубчастих коліс.

Мал.10.2.2. Конструкція черв’ячного колеса.

а,б – вінець напресовано (б – з натягом), в - колесо з чавуна

10.3. Конструювання валів.

Дивись рекомендації 10.2; 10.3 с.168-185 [1], с.167,168 [2]

Мал. 10.3.1.Конструкція вала-шестерні циліндричної

а-d_f1>d₃; б- d_f1<d₃; в- d_f1<d₃; d_а1=d₃; г- d_а1<d₃

Мал.10.3.2. Конструкція черв’ячного вала

а-d_f1>d₃; б- d_f1=d₃; в- d_а1<d₃ d_f1<d₃

10.4. Конструювання підшипникових вузлів.

Дивись рекомендації 10.4 с.185-210 [1],с.196-200 [2],

10.5. Конструювання корпусу редуктора.

Дивись рекомендації 10.5 с.210-230 [1], с.238-247[2],

Товщина стінок корпуса редуктора та ребер жорсткості приймаються однаковими:

=1,12 ,

де Т2 –обертаючий момент на тихохідному валі Нм.

10.5 Мащення. Мастильні пристрої.

10.5.1. Вибрати спосіб мащення.

Для редукторів загального призначення використовують безперервне мащення рідким мастилом картерним непроточним способом (занурюванням). Цей спосіб використовують для зубчатих передач при колових швидкостях від 0,3 до 12,5 м/с; для черв’ячних передач з циліндричним черв’яком допустимо до швидкості ковзання 10 м/с .

10.5.2. Вибрати сорт мастила.

Сорт мастила вибирається за табл.10.4

Таблиця 10.4.Рекомендуємі сорти мастил для передач

(ГОСТ 17479.4-87)

Передача	Контактні напруження Н Н/мм2	Колова швидкість зубчастих передач, м/с Швидкість ковзання черв’ячних передач м/с
		до 2	з 2 до 5	понад 5
Зубчаста	До 600 Від 600 до 1000 Понад 1000	І-Г-А-68 І-Г-С-100 І-Г-С-150	І-Г-А-46 І-Г-С-68 І-Г-С-100	І-Г-А-32 І-Г-С-46 І-Г-С-68
Черв’ячна	До 200 Від 200 до 250 Понад 250	І-Т-Д-220 І-Т-Д-460 І-Т-Д-680	І-Т-Д-100 І-Т-Д-220 І-Т-Д-460	І-Т-Д-68 І-Т-Д-100 І-Т-Д-220

10.5.3. Вибрати кількість мастила.

Для одноступеневих редукторів обєм мастильної ванни розраховують виходячи з того, що на 1 кВт передаваємої потужності потрібно 0,4…0,8 л мастила. Менші значення приймають для крупних редукторів.

10.5.4. Обчислити рівень мастила.

В циліндричних редукторах: m  hm  0,25d2,

де m- модуль зачеплення; при нижньому розміщенні шестерні hm=(0,1…0,5)d1, при цьому hmin=2,2m – аналогічно рівню мастила при нижньому розміщенні черв’яка. Бажано, щоб рівень мастила проходив через центр нижнього тіла кочення підшипника.

В черв’ячних редукторах: при занурюванні в масляну ванну колеса m  hm  0,25d₂, де m- модуль зачеплення; при нижньому або боковому розміщенні черв’яка hm=(0,1…0,5)d1, при цьому hmin=2,2m Бажано, щоб рівень мастила проходив через центр нижнього тіла кочення підшипника.

При нижньому розміщенні шестерні або черв’яка і високій частоті обертання для зменшення тепловиділення і втрат потужності рівень мастила зменшують так, щоб вивести шестерню (черв’як) з мастильної ванни. В такому випадку установлюють розбризкувачи.

10.5.5. Контроль рівня мастила.

Дивись рекомендації с.243-244 [1].

10.5.6. Злив мастила.

Дивись рекомендації с.244-246 [1].

10.5.7. Віддушини.

Дивись рекомендації с.247-248 [1].

10.6.Мащення підшипників.

Дивись рекомендації с.248-250 [1].

11. СКЛАДАННЯ РЕДУКТОРА.

Дивись рекомендації с.322,384 [2].

12.ПЕРЕВІРОЧНІ РОЗРАХУНКИ.

12.1 Перевірити дві шпонки тихохідного вала на зминання під колесом і елементом відкритої передачи або напівмуфти:

Умова міцності ,

де Ft – окружна сила на колесі або шестерні, Н;

Азм –площа зминання ,мм .

,

- робоча довжина шпонки, мм;

l – повна довжина шпонки береться з компановки; b,h,t1 –стандартні розміри.

Для маточини зі сталі і спокійному навантаженні см=110…190 Н/мм ;

При навантаженнях з коливаннями см треба знизити на 20…25%. Якщо при перевірці шпонки см буде значно меншим за см , то треба взяти шпонку меншого переріза.

12.2. Перевірочний розрахунок тихохідного вала.

12.2.1. Намітити небезпечні перерізи вала.

Вали в проектуємих редукторах мають місце два небезпечні перерізи: одне- на 3-ій ступені під колесом, друге – на 2-ій ступені під підшипником опори, яка суміжна з консольним навантаженням.

12.2.2. Визначити джерела концентрацій напружень в небезпечних перерізах:

Небезпечний переріз 2-ої ступені тихохідних валів визначають два концентратори напружень – посадка підшипника з натягом і ступеневий перехід галтеллю між 2-ою і 3-ою ступенями.

Концентрацію напружень на 3-ої ступені визначають для тихохідних валів – посадка колеса з натягом та шпонковийий паз;

12.2.3. Визначити напруження в небезпечних перерізах вала:

12..2.3.1. Нормальне напруження згину:

,

де М-сумарний згинаючий момент в перерізі який розглядається, Нм; - осьовий момент опору переріза вала, . Для визначення круглого суцільного переріза вала при ступеневим переході приймають менший з двох діаметрів суміжних ступенів.

12.2.3.2. Дотичне напруження:

,

де Мк – крутний момент, Нм; Wрнетто –полярний момент інерції опору переріза вала, . Для визначення Wрнетто круглого суцільного переріза вала при ступеневому переході приймають менший з двох діаметрів суміжних ступенів. Для визначення Wрнетто див. табл. 12.1

12.2.4.Визначити коефіцієнт концентрації нормальних напружень для розрахункового переріза вала:

де К - ефективний коефіцієнт концентрації напружень, який залежить від розмірів перерізу, механічних характеристик матеріалу і вибираються за табл.12.2. ; Кd – коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу (табл.12.3. ); КF – коефіцієнт впливу шорсткості (табл.12.4. ); Ку – коефіцієнт впливу поверхневого ущільнення (табл.12.5. )

Таблиця 12.1.Осьові і полярні моменти опору перерізу вала, мм³

Переріз вала	Wнето	Wнето
Кругле суцільне	0,1d3	0,2d3
Вал зі шпонковими канавками
Шліцьовий вал	0,1(da+df)3/2	0,2df3
Вал-черв’як	d3f1/32	d3f1/16

12.2.5.Визначити коефіцієнти концентрації дотичних напружень для розрахункового переріза вала:

де К_ - ефективний коефіцієнт концентрації напружень, який залежить від розмірів перерізу, механічних характеристик матеріалу і вибираються за табл.12.2.; Кd – коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу (табл.12.3.); КF – коефіцієнт впливу шорсткості (табл.12.4.); Ку – коефіцієнт впливу поверхневого ущільнення (табл.12.5.).

12.2.6. Визначити границі витривалості в розрахунковому перерізі вала, Н/мм :

,

де  і  - границі витривалості гладких зразків при симетричному циклі згину та кручення, Н/мм .  визначається за табл.3.2. ; =0,58.

12.2.6. Визначити коефіцієнти запасу міцності за нормальними та дотичними напруженнями:

; .

12.2.7. Визначити загальний коефіцієнт запасу міцності в небезпечному перерізі:

.

Прийняти S=1.6…2.1.

_{Таблиця 12.2.Ефективні коефіцієнти концентрації напружень К і К}

Параметри		К при а, Н/мм2			К при а, Н/мм2
Для ступеневого переходу з галтеллю
t/r	r/d	500	700	900	500	700	900
1	0,01 0,02 0,03 0,05 0,1	1,35 1,45 1,65 1,6 1,45	1,4 1,5 1,7 1,7 1,55	1,45 1,55 1,8 1,8 1,65	1,3 1,35 1,4 1,45 1,4	1,3 1,35 1,45 1,45 1,4	1,3 1,4 1,45 1,55 1,45
2	0,01 0,02 0,03 0,05	1,55 1,8 1,8 1,75	1,6 1,9 1,95 1,9	1,65 2,0 2,05 2,0	1,4 1,55 1,55 1,6	1,4 1,6 1,6 1,6	1,45 1,65 1,65 1,65
3	0,01 0,02 0,03	1,9 1,95 1,95	2,0 2,1 2,1	2,1 2,2 2,25	1,55 1,6 1,65	1,6 1,7 1,7	1,65 1,75 1,75
5	0,01 0,02	2,1 2,15	2,25 2,3	2,35 2,45	2,2 2,1	2,3 2,15	2,4 2,25
Для шпонкових пазів, які виготовлені фрезою
кінцевою		1,6	1,9	2,15	1,4	1,7	2,05
дисковою		1,4	1,55	1,7
Для евольвентних шліців і різьб
Шліци Різьба		1,45 1,8	1,6 2,2	1,7 2,45	1,43 1,45	1,49 1,6	1,55 2,0
Для посадок з натягом
Діаметр вала d,мм		К/ Кd			К/ Кd
30 50 100		2.5 3.3 3.3	3.0 3.95 3.95	3.5 4.6 4.6	1.9 2.45 2.4	2.2 2.8 2.8	2.5 3.0 3.2

_{Таблиця 12.3 Коефіцієнт впливу абсолютних розмірів поперечного перерізу К}d

Напружений стан і матеріал	Діаметр вала d, мм
	30	40	50	70	100
Згинання для вуглицевої сталі Згинання для легованої сталі Кручення для всіх видів сталі	0,88 0,77	0,85 0,73	0,81 0,70	0,76 0,67	0,71 0,62

Таблиця 12.4

_{Коефіцієнт впливу шорсткості К}F

Вид механічної обробки	Параметри шорсткості поверхні Ra, мкм	КF при а, Н/мм2
		500	700	900
Обточування Шліфування	2,5…0,63 0,32…0,16	1,05 1,0	1,10 1,0	1,5 1,0

Таблиця 12.5

_{Коефіцієнт впливу поверхневого зміцнення К}у

Вид зміцнення	в серцевини, Н/мм2	Ку
		гладкі вали	вали з концентрацією напружень
			К1,5	К=1,8…2
Загартування з нагрівом СВЧ	600…800 800…1000	1,5…1,7 1,3…1,5	1,6…1,7 -	2,4…2,8 -
Азотування	900…1000	1,1…1,25	1,5…1,7	1,7…2,1
Цементація	700…800 1000…1200	1,4…1,5 1,2…1,3	- 2,0	- -

12.3.ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ЧЕРВ’ЯЧНОГО РЕДУКТОРА

Температура мастила в редукторі не повинна перевищувати допустимої t_м=80…95С. Температура повітря зовні t_в=20С. Температура мастила в корпусі черв’ячної передачі при безперервній роботі без штучного охолодження визначається як:

,

де Р₁ – потужність на швидкохідному валу редуктора;

- коефіцієнт корисної дії редуктора;

К_т =9…17Вт/(м²град) – коефіцієнт теплопередачі;

А – площа поверхні корпуса редуктора, яка віддає тепло, м²

Для визначення А черв’ячний редуктор вписують в паралелепіпед і визначають площу його поверхонь не враховуючи площу днища. Орієнтовно можна визначити А в залежності від міжцентрової відстані.

Таблиця 12.6.

Площа поверхні охолодження черв’ячного редуктора

aW, мм	80	100	125	140	160	180	200	225
А, мм2	0,19	0,24	0,36	0,43	0,56	0,67	0,8	1,0

13.ТЕХНІЧНИЙ РІВЕНЬ РЕДУКТОРА.

13.1. Визначити масу редуктора:

13.1.1. Циліндричного

m=V10^-9,

де  - коефіцієнт заповнення, який визначається за графіком в залежності від міжосьової відстані (див. мал.14.1., 12.1 );

 - питома вага чавуна; =7300 кг/ м³

V- умовний обєм редуктора визначити як добуток найбільшої довжини, ширини і висоти редуктора, мм³:

V=LBH.

13.1.2. Черв’ячного:

m=d₁d₂ ² /410^-9,

де  - коефіцієнт заповнення, який визначається за графіком в залежності від міжосьової відстані (див. мал.14.2., 12.3);

 - питома вага чавуна; =7300 кг/ м³

d_1, d₂ – ділильний діаметр черв’яка і черв’ячного колеса , мм

13.2. Визначити критерій технічного рівня редуктора:

=m/T2,

де T2 –обертаючий момент на тихохідному валі редуктора, Нм.

Таблиця 13.1 Технічний рівень редуктора

, кг/(Нм)	Якісна оцінка технічного рівня
0,2 0,1…0,2 0,06…0,1  0,06	Низький; редуктор морально старий Середній; в багатьох випадках виробництво економічно невигідне Високий ; редуктор відповідає сучасним світовим зразкам Найвищий; редуктор відповідає рекордним зразкам.

М ал.13.1.Графік для визначення коефіцієнта заповнення циліндричного одноступеневого редуктора

Мал.13.2.Графік для визначення коефіцієнта заповнення черв’ячного одноступеневого редуктора

Таблиця 13.2 Технічний рівень редуктора

Тип редуктора	Маса m, кг	Момент Т2, Нм	Критерій 	Висновок

Нормальний ряд чисел

Таблиця 4.1 - Нормальні лінійні розміри, мм

Ряди			Додаткові розміри	Ряди			Додаткові розміри	Ряди			Додаткові розміри
RZ10	RZ20	RZ40	8,2 8,8 9,2 9,8 10,2 10,8 11,2 11,8 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 19,5 20,5 21,5 23,0 27 29 31 33 35 37 39	RZ10	RZ20	RZ40	41 44 46 49 52 55 58 62 65 70 73 78 82 92 98 102 108 112 115 118 135 145 155 165 175 185 195	RZ10	RZ20	RZ40	205 230 270 290 310 330 350 370 410 440 460 490 515 545 580 615 650 690 730 775 825 875 925 975
8,0	8,0	8,0 8,5		40	40	40 42		200	200	200 210
	9,0	9,0 9,5			45	45 48			220	220 240
10	10	10 10,5		50	50	50 53		250	250	250 260
	11	11 11,5			56	56 60			280	280 300
12	12	12 13		63	63	63 67		320	320	320 340
	14	14 15			71	71 75			360	360 380
16	16	16 17		80	80	80 85		400	400	400 420
	18	18 19			90	90 95			450	450 480
20	20	20 21		100	100	100 105		500	500	500 530
	22	22 24			110	110 120			560	560 600
25	25	25 26		125	125	125 130		630	630	630 670
	28	28 30			140	140 150			710	710 750
32	32	32 34		160	160	160 170		800	800	800 850
	36	36 38			180	180 190			900	900 950

ДОДАТОК 1.

Умовні графічні зображення в схемах

(ГОСТ 2.721-74, 2.770-68)

Д ОДАТОК 2.

ДОДАТОК 3.

ВИТЯГ З СТАНДАРТУ ЖАДК

Текстові документи виконують на окремих аркушах друкарського паперу формату А4.

Текст документа може бути написаний від руки під шрифт відповідного розміру чорнилом або пастою чорного кольору. Дозволяється комп’ютерний набір тексту з використанням спеціального шрифту ГОСТ або шрифту Arial курсив.

Вписувати в текстові документи, що виготовлені машинописним способом, окремі слова, формули, умовні знаки (рукописним способом), а також виконувати ілюстрації потрібно чорним чорнилом, пастою або тушшю. Ескізи деталей пристроїв механізмів допускається виконувати олівцем.

Шрифт повинен бути чітким, а висота літер і цифр – не менше 2,5 мм

Кожен лист текстового документа повинен мати рамку чорного кольору, виконану типографським способом, або вручну чорним чорнилом, пастою або тушшю. Рамку наносять суцільною основною лінією на віддалі 20 мм від лівої границі формату і 5 мм від інших границь формату.

Відстань від рамки формату до початку тексту повинна бути на початку і в кінці рядка — не менше 5 мм.

Відстань від верхнього або нижнього рядка тексту до верхньої або нижньої рамки повинна бути не менше 10 мм.

Абзаци в тексті починають з відступом 15 — 17 мм.

Помилки, описки і графічні неточності, виявлені в процесі виконання документа, допускається виправляти підчисткою або зафарбовуванням білою фарбою з нанесенням на це місце виправленого тексту.

Пошкодження аркушів текстових документів, помарки та сліди старого тексту не допускається.

Текст документа розділяють на розділи і підрозділи.

Заголовки розділів слід писати прописними літерами з абзацу. Висота прописних літер найменувань розділів складає 7 мм.

Заголовки підрозділів та пунктів слід писати малими літерами (крім першої прописної) з абзацу. Для підрозділів висота прописної літери – 7 мм, пунктів – 5 мм.

При комп’ютерному наборі текст набирати шрифтом номер 14, заголовки розділів шрифт – 18, підрозділів – 16.

Перенесення слів в заголовках не допускається.

Крапку в кінці заголовка не ставлять.

Якщо заголовок складається з де кількох речень, то їх розділяють крапкою.

Розділи повинні мати порядкові номери в межах усього документу, позначені арабськими цифрами без крапки.

Підрозділи мають нумерацію в межах кожного розділу. Номер підрозділу складається з номера розділу та номера підрозділу, розділених крапкою. Після номера підрозділу крапки не ставиться.

Розділи, як і підрозділи, можуть складатися з одного чи декількох пунктів. Пункти, як правило ,заголовків не мають.

Якщо документ не має підрозділів, то нумерація пунктів у ньому повинна бути в межах кожного розділу, і номер пункту повинний складатися з номерів розділу і пункту, розділених крапкою. Наприкінці номера пункту крапка не ставиться, наприклад: