Привод ленточного конвейера. Червячный редуктор. (стр. 5 из 8)

Здесь

L – расстояние между серединами опор;

Jпр – приведенный момент инерции сечения червяка, определяемый по эмпирической формуле:

Найдем реальную стрелу прогиба:

f < [f], следовательно, условие жесткости выполняется.

3. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА И ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ.

Рассчитаем входной и выходной валы. Из предыдущих расчетов редуктора известно:

а) моменты передаваемые валами Т_I = 17.64 Н×м и Т_II = 284.461 Н×м;

б) диаметры d₁ = 50 мм и d₂ = 200 мм;

3.1. Входной вал червячного редуктора.

3.1.1. Выбор материала вала.

Назначаем материал вала - сталь 40ХН. Принимаем по таблице 3 [3]:

s_В = 820 МПа, s_Т = 650 МПа.

3.1.2. Проектный расчет вала.

Приближенно оценим диаметр консольного участка вала при [t]=15МПа.

По стандартному ряду принимаем d_в=18 мм, тогда по таблице 2 из [3] t =2 мм, r = 1.6 мм,

f =1.

3.1.3. Определим диаметры участков вала.

Диаметры участков вала рассчитаем в соответствии с рекомендациями пункта 4 таблицы 1 [3].

Диаметры подшипниковых шеек:

d_п1 = d_в+2×t = 18+2×2 = 22 (мм);

Значения d_п должны быть кратны 5, поэтому принимаем d_п1 = 25 мм

d_бп1 = d_п1+3.2×r = 25+5.12 = 30.12 (мм)

По стандартному ряду принимаем d_бп1 = 30 мм

Здесь (по таблице 2 из [3]) t = 2.2 мм, r = 2 мм, f = 1.

Параметры нарезанной части: d_f1 = 38 мм; d₁ = 50 мм и d_a1 = 60 мм

Расстояние между опорами червяка примем равным диаметру червячного колеса, то есть

l₁» 210 мм

Расстояние от середины выходного конца до ближайшей опоры f₁ = 70 мм

3.2. Выходной вал.

3.2.1. Выбор материала вала.

Выберем сталь 45

3.2.2. Приближенно оценим диаметр выходного конца вала при [t] = 30 МПа.

По стандартному ряду принимаем d_в=36 мм, тогда по таблице 2 из [3] t =2.5 мм, r = 2.5 мм, f=1.2

3.2.3. Определим диаметры участков вала.

Диаметры участков вала рассчитаем в соответствии с рекомендациями пункта 4 таблицы 1 [3].

Диаметры подшипниковых шеек:

d_п2 = d_в+2×t = 36+2×2.5 = 41 (мм);

Значения d_п должны быть кратны 5, поэтому принимаем d_п2 = 40 мм

d_бп2 = d_п2+3.2×r = 40+3.2×2.5 = 45 (мм)

По стандартному ряду принимаем d_бп2 = 45 мм

Здесь (по таблице 2 из [3]) t = 2.8 мм, r = 3 мм, f = 1.6

d_к > d_п , примем d_к = 48 мм. Для 48 мм принимаем t = 2.8 мм, r = 3 мм, f = 1.6, тогда

d_бк = d_к + 3f = 48 + 3×1.6 » 52 (мм)

Диаметр ступицы червячного колеса:

d_ст2 = (1.6…1.8)d_бп2 = (1.6…1.8)×45 = 72…81 (мм)

Принимаем d_ст2 = 76 мм.

Длина ступицы червячного колеса:

l_ст2 = (1.2…1.8)d_бп2 = (1.2…1.8)×45 = 54…81 (мм)

Принимаем l_ст2 = 60 мм.

3.3. Подбор подшипников.

3.3.1. Подбор подшипников для червяка.

Для червяка примем предварительно подшипники роликовые конические 7205 легкой серии. Схема установки подшипников – враспор. Из таблицы 19.24 [4] выписываем: d = 25 мм, D = 52 мм, Т = 16.25 мм, e = 0.36. Расстояние между заплечиками вала по компоновочной схеме l_T= 200 мм. Тогда расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников:

l_П = l_Т + 2Т = 200 + 2×16.25 = 232.5 (мм)

Смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника:

Искомое расстояние l₃ равно:

l₃ = l_П – 2а = 232.5 - 2×12.745 » 208 (мм)

3.3.2. Подбор подшипников для вала червячного колеса.

Для вала червячного колеса примем подшипники роликовые конические 7208 легкой серии. Схема установки подшипников – враспор. Из таблицы 19.24 [4] выписываем: d = 40 мм, D = 80 мм, Т = 19.25 мм, e = 0.38. Расстояние между заплечиками вала по компоновочной схеме l_T= 80 мм. Тогда расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников:

l_П = l_Т + 2Т = 80 + 2×19.25 = 118.25 (мм)

Смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника:

Искомое расстояние l₃ равно:

l₆ = l_П – 2а = 118.25 - 2×17.225 » 84 (мм)

Другие линейные размеры, необходимые для определения реакций, берем по компоновочной схеме: l₁ = мм, l₂ = 104 мм, d₁ = 50 мм, l₄ = мм, l₅ = мм, d₂ = 200 мм.

4. КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЧЕРВЯКА И ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА.

4.1. Размеры червяка.

Червяк выполняем за одно целое с валом. Размеры вала и червяка были определены ранее, поэтому только выпишем их для удобного дальнейшего использования:

- диаметр делительной окружности d₁ = 50 мм;

- диаметр вершин d_a1 = 60 мм;

- диаметр впадин d_f1 = 38 мм;

- длина нарезанной части червяка b₁ = 67 мм;

- диаметр вала d_бп1 = 30 мм.

4.2. Расчет конструктивных размеров червячного колеса.

Все расчеты в данном пункте ведем в соответствии с методикой приведенной в [4] §6 главе 4.

Основные геометрические размеры червячного колеса были нами определены ранее. Для удобства дальнейшего использования выпишем их:

- диаметр делительной окружности d₂ = 200 мм;

- диаметр вершин d_a2 = 210 мм;

- диаметр впадин d_f2 = 188 мм;

- ширина венца червячного колеса b₂ = 45 мм;

- диаметр отверстия под вал d= 48 мм;

- диаметр ступицы червячного колеса d_ст2 = 76 мм;

- длина ступицы червячного колеса l_ст2 = 60 мм.

Колесо конструируем отдельно от вала. Изготовим червячное колесо составным (рис.4.1.): центр колеса из серого чугуна, зубчатый венец – из бронзы БрА9ЖЗЛ. Соединим зубчатый венец с центром посадкой с натягом. Так как у нас направление вращения постоянное, то на наружной поверхности центра сделаем буртик. Такая форма центра является традиционной. Однако наличие буртика усложнит изготовление и центра, и венца.

Червячное колесо вращается с небольшой скоростью, поэтому нерабочие поверхности обода, диска, ступицы колеса оставляем необработанными и делаем конусными с большими радиусами закруглений.

Острые кромки на торцах венца притупляем фасками f» 0.5m, где m – модуль зацепления.

f = 0.5×5 = 2.5 (мм)

В зависимости от диаметра отверстия червячного колеса принимаем стандартное значение фасок по таблице 4.1 из [4], то есть f = 1.6 мм

Рассчитаем основные конструктивные элементы колеса:

h» 0.15b₂ = 0.15×45 = 7 (мм);

t = 0.8h = 0.8×7 = 5.6 (мм);

S_ч = 2×m = 2×5 = 10 (мм);

S_о = 1.3×S_ч = 1.3×10 = 13 (мм);

C = 1.25×S_o = 1.25×13 » 16 (мм).

5. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА РЕДУКТОРА.

5.1. Конструирование корпуса.

Конструкцию корпуса червячного редуктора принимаем по рис.11.15 из [4]. Для червячного редуктора с межосевым расстоянием меньшим 160 мм рекомендуется неразъемный корпус с двумя окнами на боковых стенках, через которые при сборке вводят внутрь корпуса комплект вала с червячным колесом.

Боковые крышки корпуса центрируем по переходной посадке и крепим к корпусу болтами. Диаметры болтов принимаем по формуле:

где Т – вращающий момент на тихоходном валу, Н×м.

принимаем М8, число болтов z = 8.

Для удобства сборки диаметр Dотверстия окна выполняем на величину 2С = 4 мм больше максимального диаметра колеса d_ам2 = 210 мм. Чтобы добиться необходимой жесткости, боковые крышки выполняем с высокими центрирующими буртиками (Н). Соединение крышек с корпусом уплотняем резиновыми кольцами круглого сечения.

Толщина стенки корпуса:

принимаем d = 8 мм.

Толщины стенок боковых крышек d₁ = 0.9d = 0.9×8 » 7 (мм)

Диаметр отверстия под крышку D = d_ам2 + 2С = 210 + 4 = 214 (мм)

Размеры конструктивных элементов крышек: С = 2 мм, D = 214 мм,

D_к = D + (4…4.4)d = 214 + (4…4.4)×8 = 246…250 (мм),

примем D_к равным 248 мм;

D_ф = D_к + 4 мм = 248 мм + 4 мм =252 мм;

Н ³ 0.1×D_к = 0.1×248 = 24.8 (мм).

Примем Н равным 30 мм.

Размер h_p = 163 мм.

Диаметр d_ф болтов для крепления редуктора к плите:

d_ф = 1.25d = 1.25×8 = 10 (мм),

Принимаем М10, число болтов – 4.

Диаметр отверстия для болта d₀ = 12 мм (по таблице 11.11 из [4]).

Толщина лапы – 15 мм.

Высота ниши h₀ = 2.5(d_ф + d) = 2.5(10 + 8) = 45 (мм)

Глубина ниши – 24 мм.

Ширина опорной поверхности – 32 мм.

5.2. Конструирование стакана и крышек подшипников.

Стакан (рис. 5.1.) и крышки (рис. 5.2.) подшипников изготовим из чугуна марки СЧ15. Примем для всех подшипников привертные крышки, которые будем крепить к корпусу редуктора болтами. Рассчитаем все конструктивные элементы и, для удобства дальнейшего использования, занесем в таблицы 5.1 и 5.2.