2.2.5 Напряжение изгиба и

(2.17)

где - коэффициент формы зуба [3,с.8], в зависимости от эквивалентного числа зубьев [3,с.10]

(2.18)

(2.19)

(2.20)

(2.21)

(2.22)

Критерий расчета на изгиб: расчет и .

Максимальные изгибные напряжения при кратковременной перегрузке:

(2.23)

Условие прочности выполняется.

2.5 Смазка зацеплений и подшипников

Окружные скорости передач:

При скоростях v=0,3…12,5 м/с применяют картерную смазку окунанием зацеплений.

Высота верхнего уровня масла в картере редуктора:

Минимально необходимый объем масла для смазывая зубчатых передач:

(2.24)

Фактический объем масла в редукторе:

(2.25)

где L^’ и B^’- внутренние размеры длины и ширины корпуса редуктора из чертежа.

Рекомендуемая марка масла И-Г-А-32 ГОСТ 20799-88 (μ=29…35 мм²/с).

Смазка подшипников при [7,с.175] разбрызгиванием.

Выходные концы входного и выходного валов закрыты манжетными уплотнениями типа 1 по ГОСТ 8752-79.Для герметизации редуктора фланцы корпуса и крышки перед окончательной сборкой покрывают тонким слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-80.

2.6 Усилие в передачах

Формулы сил цилиндрической передачи [3,с.21]:

(2.26)

(2.27)

(2.28)

Консольные силы на входном валу от муфты

(2.29)

где

Консольные силы на выходном валу от цепной передачи

Рисунок 2.1 Расчетные схемы и эпюры моментов на валах

Быстроходный вал

в плоскости XOZ:

в плоскости YOZ:

Нагрузка от муфты:

Суммарные реакции опор:

Тихоходный вал

в плоскости XOZ:

в плоскости YOZ:

Суммарные реакции опор для подбора подшипников:

2.8 Подбор подшипников

2.8.1 Нагрузка на опорах валов Fr и Fа

По рекомендациям практики предварительно назначаем для опор входного и выходного валов подшипники радиально- упорные роликовые конические лёгкой серии по ГОСТ 8338. Схема установки ПК «враспор».

Паспортные данные ПК:

Вал II

подшипник 7107

габаритные размеры dxDxT=35х62x18

грузоподьемность C_r=40200Н C_or=30500Н

средний угол контакта α=14⁰

По таблице [6,табл.4.1] Х=0,4 Y=0,4сtgα=0,4ctg14=1,6 e=1,5tg14=0,37

Расчётная осевая нагрузка F_a

Отношение при V=1 (вращается вал):

Так как < , то расчёт ресурса проводим по II опоре.

Скорректированный ресурс для роликовых подшипников:

Вал III

подшипник 7108

габаритные размеры dxDxT=40х68x19

грузоподьемность C_r=49500Н C_or=40000Н

средний угол контакта α=14⁰

По таблице [6,табл.4.1] Х=0,4 Y=0,4сtgα=0,4ctg14=1,6 e=1,5tg14=0,37

Расчётная осевая нагрузка F_a

Так как < , то расчёт ресурса проводим по II опоре.

Скорректированный ресурс для роликовых подшипников:

2.9 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение

2.9.1 Расчет на статическую прочность

Быстроходный вал

Сечение А:

Тихоходный вал

Сечение B:

2.9.1.1 Моменты инерции и площади сечений

Быстроходный вал.

Сечение А- зубья шестерни; z₁=15; d=30,9 мм; d_a=34,9 мм; коэффициент смещения x=0.

Момент инерции

при z₁=15 и x=0 δ_i=0,95:

J=πδ_id⁴ =3,14·0,95·30,9⁴/64=4,25·10⁴ мм⁴ (2.32)

Момент сопротивления нетто-сечения:

а) на изгиб

W_А=2 J/ d_a=2·4,25·10⁴/34,9=2435 мм³ (2.33)

б) на кручение

W_kА= 2W_a =2·2435=4870 мм³ (2.34)

Площадь

при z₁=15 и x=0 δ_s=0,95:

А= πδ_sd²/4 = 3,14·0,95·30,9²/4=712 мм² (2.35)

Тихоходный вал.

Сечение В- шпоночный паз на диаметре вала d=50 мм под зубчатым колесом. Шпонка bxh=14х9 мм.

Моменты сопротивления нетто-сечения:

а) на изгиб:

W_А=πd³/32– bh(2d – h)²/(16d) =3,14·50³/32 - 14·9(2·50 – 10)²/(16·50)=10990 мм³

б) на кручение;

W_КА=πd³/16 – bh(2d – h)²/(16d)=3,14·50³/16 - 14·9(2·50–10)²/(16·50)=23256 мм³

Площадь сечения

А= πd²/4 – bh/2= 3,14·50²/4 - 14·9/2=1900 мм²

2.7.1.2 Статические напряжения и коэффициенты запасов прочности

Быстроходный вал:

а) максимальная нагрузка при перегрузках с коэффициентом перегрузки К_П=2,2.

Сечение А:

M _maxА = 2,2·35=77 H·м;

T _max =2,2·18,8=41,36 H·м;

F _max =2,2·305=671 H.

б) максимальные статические напряжения:

- нормальные (изгиба)

Сечение А- σ_maxА= 10³ M _max / W+F_max /A=10³·77/2435+671/712 =32,6МПа

-касательные(кручения)

Сечение А –τ_maxA =10³ T _max / W_K =10³ ·41,36/ 4870=8,5 МПа;

в) Коэффициенты запаса прочности по пределу текучести (сталь 40Х) σ_T=750 МПа,

τ_T=450 МПа

Общий коэффициент запаса прочности

Минимально допустимое значение [S]_T =1,3…2,0.

Сечение А

S_Tσ= σ_T/ σ=750/32,6=23;

S_Tτ = τ_T/τ=450/8,5=53

S_T = S_Tσ S_Tτ / (S_Tσ² + S_Tτ²) ^1/2 = 23·53 / (23² +53 ²) ^½=21,1>[S]_T=1,3…2,0;

Условие статической прочности быстроходного вала выполняется в опасном сечении.

Тихоходный вал:

а) максимальная нагрузка при перегрузках с коэффициентом перегрузки К_П=2,2.

Сечение В:

M _maxА = 2,2·103,9=228,6H·м;

T _max =2,2·96,5=212,3 H·м;

F _max =2,2·305=671 H.

б) максимальные статические напряжения:

- нормальные (изгиба)

Сечение В -σ_maxВ=10³ ·228,6/ 10990+671/1900=21,2 МПа;

-касательные(кручения)

Сечение В–τ_maxA =10³ ·212,3 / 23256=9,13 МПа;

в) Коэффициенты запаса прочности по пределу текучести (сталь 45) σ_T=650 МПа, τ_T=390 МПа

Сечение В

S_Tσ= σ_T/ σ=650/21,2=30,7;

S_Tτ = τ_T/τ=390/9,13=42,7

S_T = 30,7·42,7 / (30,7² +42,7²) ^½=25>[S]_T=1,3…2,0;

Условие статической прочности тихоходного вала выполняется в опасном сечении.