Проектирование одноступенчатого цилиндрического косозубого редуктора для привода к шнеку-смесителю (стр. 4 из 5)
Определяем отношение Rа/Со=481/18600=0,026 (коэффициент осевого нагружения е=0,22 по табл.9.2 /2/). Так как отношение Rа/Rr4= =481/2021=0,24>е=0,22, то принимаем коэффициент радиальной нагрузки Х=0,56 и коэффициент осевой нагрузки Y=2,02.
Принимаем коэффициенты:
V=1; К δ =1,2; К τ =1.
Re3=Rr3ּVּХּ К δ ּК τ = 2655ּ1ּ1,2 ּ1=3186 H,
Re4=(Rr4ּVּХ+ Y ∙ Fа)·К δ ּК τ =(2021·1∙0,56+2,02·481)∙1,2 ּ1=2524 H
Определяем расчетную долговечность наиболее нагруженного подшипника 3:
30ּ103 ч, 
ч.Долговечность подшипников соблюдается.
9. ВТОРОЙ ЭТАП ЭСКИЗНОЙ КОМПОНОВКИ
Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колёса, валы, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.
Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам найденным ранее. Шестерню выполняем за одно целое с валом.
Конструируем узел ведущего вала:
а) наносим осевые линии, удалённые от середины редуктора на расстояние l1. используя эти осевые линии, вычерчиваем в разрезе подшипники качения;
б) вычерчиваем накладные крышки подшипников с регулировочными прокладками.
в) Переход вала от диаметра d=35 мм к присоединенному концу d=32 мм выполняем на расстоянии 3.. 5 мм от торца крышки подшипника так, чтобы ступица полумуфты не касалась их.
Длина присоединительного конца вала d=32 мм определяется длиной ступицы полумуфты.
Аналогично конструируем узел ведомого вала:
а) для фиксации зубчатого колеса в осевом направлении предусматриваем уплотнение вала с одной стороны и устанавливаем распорную втулку, с другой стороны, место переход вала от d=45 мм к d=50 мм смещаем внутрь ступицы колеса на 2-3мм с тем, чтобы гарантировать прижатие втулки к торцу ступицы а не к заплечнику вала;
б) отложив от середины редуктора расстояние l2, проводим осевые линии и вычерчиваем подшипники;
в) вычерчиваем врезные крышки подшипников с регулировочными кольцами.
На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скруглёнными торцами по ГОСТ 23360 – 78. Вычерчиваем шпонки, принимая длины на 5-10 мм меньше длины ступиц.
10. ПОДБОР МУФТЫ
Для соединения входного вала редуктора с валом электродвигателя выбираем муфту упругую со звёздочкой . Муфта состоит из двух полумуфт специальной формы между которыми устанавливается резиновая звездочка.Материал полумуфт – чугун – СЧ 20 , звездочки – специальная резина.
Вследствие небольшой толщины резиновой звездочки муфта обладает малой податливостью, компенсирующая незначительные смещения валов.
Радиальное и угловое смещение валов снижают долговечность резиновой звездочки, нагружая валы дополнительной изгибающей силой.
Муфту подбираем по ГОСТ 14084 – 76 (1), табл. 11.5 по диаметру вала в месте посадки dдв=32 мм и dв1=32 мм Принимаем муфту с максимально передаваемым моментом [T]=125 H∙м
Проверяем выбранную муфту по расчётному моменту:
Где Т – номинальный момент на валу
К – коэффициент перегрузки, зависящий от типа машины и режима её работы; К=1,5
Принимаем исполнение полумуфт на короткие цилиндрические концы валов: Длина полумуфт l=58 мм
Обозначение муфты
Муфта упругая со звёздочкой 125−32−2−У3 ГОСТ 14084-76
11. ПОДБОР ШПОНОК И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Выбираем шпонки для соединения выходного конца ведущего вала со шкивом, для соединения ведомого вала с зубчатым колесом. Ступица шкива ременной передачи – чугунная. Выбираем шпонки призматические со скруглёнными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78 (1), табл. 8.9
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условие прочности по формуле:
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице
=100-120МПа, при чугунной - =50-70 МПаВедущий вал
Момент на ведущем валу редуктора Т2=34 Н∙м
dВ1=32 мм
bхh=10х8 мм
t1=5,0 мм
длина шпонкиl=50 мм (при длине ступицы полумуфты lст=58 мм)
Материал полумуфты чугун СЧ20.Ведомый вал
Момент на ведомом валу редуктора Т2=163,3 Нм.
Проверяем шпонку под зубчатым колесом:
dк2=50 мм.
bхh=14х9 мм.
t1=5,5 мм.
Длина шпонки l=50 мм (при длине ступицы колеса lст=60 мм).
Материал колеса Сталь 40Х.
Проверяем шпонку под полумуфтой
dВ2=40 мм
bхh=12х8 мм
t1=5,0 мм
l=50 мм (принимаем длину ступицы звездочки 60 мм)
Материал звездочки – легированная сталь.
Прочность шпоночных соединений соблюдается.
12. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ ВАЛОВ РЕДУКТОРА
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения по отнулевому (пульсирующему).
Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнения их с допускаемыми значениями [Ѕ].
Ведущий вал
Материал вала сталь 40Х. твёрдость не менее 280 НВ. Пределы выносливости по табл. 3.16[3] σВ=900 МПа.
σ-1=410 МПа,τ-1=240 Мпа.
Проверяем сечение под подшипником ‹ 2 ›.
По построенным эпюрам определяем суммарный изгибающий момент
М1 =30,2 Нּм;
Крутящий момент в сечении вала Т1=34 Нм.
Осевой момент сопротивления сечения :
Полярный момент
Амплитуда нормальных напряжений, изменяющаяся по симметричному циклу:
Амплитуда касательных напряжений, изменяющаяся по нулевому циклу:
концентрация обусловлена посадкой внутреннего кольца подшипника на валу с натягом. При этом
; 
находим отношение Кσ/Кd и Кτ/Кd для вала в местах напресовки деталей по табл. 11.2 (2), при dп2=35 мм и σВ=900МПа путём линейной интерполяции
Кσ/Кd =3,85Кτ/Кd=2,65
Коэффициент влияния шероховатости поверхности по табл. 11.4 (2) Кf=1,5
Тогда
КσД=3,85+1,5-1=4,35
КτД=2,65+1,5-1=3,15
Определяем коэффициент запаса прочности (сопротивления усталости) по нормальным и касательным напряжением:
Sσ=σ-1/ КσД•σа=410/4,35•7,1=13,3
Sτ =τ-1/ КτД•τа=240/3,15•2,0=38,1
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения вала под колесом:
S=Sσ•Sτ/
Прочность обеспечивается.
Значительное превышение обусловлено тем, что диаметр вала был значительно увеличен.
Сечение под шестерней:
По построенным эпюрам определяем суммарный изгибающий момент;
Осевой момент сопротивления сечения с учётом зубьев шестерни:
dа=40,33 мм df=33,73 мм;
5076 мм3Полярный момент
Амплитуда нормальных напряжений, изменяющаяся по симметричному циклу:
Амплитуда касательных напряжений, изменяющаяся по нулевому циклу:
Концентрация напряжений обусловлена наличием зубьев шестерни.
Коэффициент снижения пределов выносливости определяем по формулам:
; 
Для эвольвентных зубьев находим значение эффективных коэффициентов концентрации по табл. 11.2 (2).
Для стали при σВ= 900 МПа по табл. 11.2 (2) находим: Кσ=1,7; Кτ=1,55
Коэффициент влияния шероховатости поверхности по табл. 11.4 (2) Кf=1,5
Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения по табл. 11.3 (2) при d3=37,33 мм для легированной стали: Кdσ=0,86 и Кτd=0,74
Коэффициент влияния поверхностного упрочнения по табл. 11.5 (2); Ку=1,65
Тогда Кσ=(1,7/0,86+1,5−1)/1,65=1,5
Кτ=(1,55/0,74+1,5−1)/1,65=1,57
Определяем коэффициент запаса прочности (сопротивления усталости) по нормальным и касательным напряжением:
Sσ= σ1/ Кσσа=410/1,5•13,4=20,4