Сборка червячного редуктора (стр. 3 из 4)

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса, принимая зазор между стенкой и червячным колесом и между стенкой и ступицей червячного колеса ~ 15 мм Вычерчиваем подшипники червяка на расстоянии L₁ = d_ам2 = 355 мм один от другого, располагая их симметрично относительно среднего сечения червяка. Также симметрично располагаем подшипники вала червячного колеса. Расстояние между ними замеряем по чертежу L₂ = 125 мм.

В связи с тем, что в червячном зацеплении возникают значительные осевые усилия выбираем конические роликовые подшипники (см. таблица 2).

2.7. Проверка долговечности подшипников

Силы в зацеплении см. рис.3

Условное обозначение подшипников	d	Д	В	Т	С	е
	мм				кН
7209	45	85	19	21	42,7	0,41
7212	60	110	23	24	72,2	0,35

Рисунок 3 — Силы в червячном зацеплении и опорные реакции в плоскости xz

Окружная сила на червячном колесе, равная осевой силе на червяке

F_t2 = F_a1 = 2T₂ / d₂

F_t2 = F_a1 = (2 * 897000) / 320 = 5606,25 Н

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе

F_t1 = F_a2 = 2T₁ / d₁

F_t1 = F_a2 = 2 * 69700 / 80 = 1742,5 H

Радиальные силы на колесе и червяке

F_z2 = F_z1 = F_t2tg20°

F_z2 = F_z1 = 5606,25tg20° = 2040,5 Н

Применяем правое направление витков червяка

В плоскости xz

R_x1 = R_x2 = F_t1 / 2

R_x1 = R_x2 = 1742,5 / 2 = 871,25 H

В плоскости yz

R_y1L₁ + F_z1L₁ / 2 – F_a1d₁ / 2 = 0

R_y1 = F_z1L₁ – F_a1d₁ / 2 L₁ = (2040,5 – 355 – 5606,25 * 80) / (2 * 355) = 388,56 H

R_y2 L₁ – (F_z1 L₁) / 2 – (F_a1d₁) / 2 = 0

R_y2 = (F_z1 L₁ + F_a1d₁) / 2L₁ = 1651,94 H

Проверка

R_y1 + R_y2 – F_z1 = 388,56 + 1651,94 – 2040,5 = 0

Суммарные реакции:

P₁ = P_z1 = √(R_x1² + R_y1²);

P₁ = P_z1 = т / 871,25² + 38856² = 953,97 Н

P₂ = P_z2 = √(R_x2² + R_y2²);

P₂ = P_z2 = √871,25² + 1651,94² = 1867,97 H

Осевые составляющие радиальных реакций подшипников

S₁ = eP_z1 = 0,41 * 953,97 = 391,13 Н

S₂ = eP_z2 = 0,41 – 1867,61 = 765,72 Н

В нашем случае S₁ < S₂

P_al = F_a≥S₂ – S₁;

тогда P_a1 = S₁ = 391,13 H

P_a2 = S₁ + F_a1 = 391,13 + 5606,25 = 5997,38 Н

Рассмотрим левый (первый) подшипник.

Отношение P_a1 / P_r1 = 391,13 / 953,97 = 0,41 = е

Следовательно осевую нагрузку не учитываем.

Эквивалентная нагрузка

Р_э1 = Р_zlVК_бК_Т,

где по [1, табл. 9.19] для приводов общего назначения:

K_б = l,3;

V = 1;

К_Т = 1;

Р_э1 = 953,97 * 1,3 = 1240,16 Н

Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику. Рассмотрим правый (второй) подшипник

Отношение

Р_а2 / Р_z2 = 5997,38 / 1867,61 = 5,2 > е,

Поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учётом осевой

P_э2 = (XP_z2V + YP_a2)K_бK_T

Р_э2 = (0,40 * 1867,61 + 1,459 * 5997,38) * 1,3 = 12346,38Н = 12,35 кН

где Х = 0,40; Y = 1,459 см. [1, табл. 9.18] для конических подшипников.

Расчётная долговечность определяется по формуле:

L = (С / Р_э2)³ = (72,2 / 12,35)³ = 200 млн. об.

Расчетная долговечность, r:

L_h = L10⁶ / 60n

L_h = 200 * 10⁶ / 60 * 722,5 = 5618 r

Где n = 722,5 об/мин — частота вращения червяка

Ведомый вал.

Расстояние между опорами (между точками приложения радиальных реакций Р₃и Р₄) L₂ = 125 мм, диаметр колеса d₂ = 320 мм.

Реакции опор

Левую опору, воспринимающую внешнюю осевую силу F_a2обозначим цифрой «4» и при определении осевого нагружения будем считать ее «второй».

В плоскости xz

R_z3 = R_z4 = F_t2 / 2

R_z3 = R_z4 = 5606,25 / 2 = 2803,13 H

В плоскости yz

R_y3L₂ + F_z2L₂ / 2 – F_a2d₂ / 2 = 0

R_y3 = (F_a2d₂ – F_z2L) / 2L₂ = (1742,5 * 320 – 2040,5 * 125) / 2 * 125 = 1210,15 H

R_y4 L₂ – F_z2 L₂ / 2 – F_a2 d₂ / 2 = 0

R_y4 = (F_z2 L₂ + F_a2d₂) / 2L₂ = (2040,5 * 125 + 1742,5 * 320) / 2 * 125 = 3250,65 H

Проверка:

R_y3 – R_y4 + F_z2 = 0

1210,15 – 3250,65 + 2040,5 = 0

Суммарные реакции:

Р₃ = Р_r3 = √R_z3² + R_y3²

Р₃ = Р_r3 = √2803,13² + 1210,15² = 3053,2 Н

P_r4 = P_r4 = √R_z4² + R_y4²

P₄ = P_r4 = √2803,13 + 3250,65 = 4292,35 H

Осевые составляющие радиальных реакции конических подшипников

S₃ = 0,83 е Р_r3

S₃ = 0,83 * 0,41 * 3053,2 = 1039 Н

S₄ = 0,83 е Р_r4

S₄ = 0,83 * 0,41 * 4292,35 = 1460,7 H

где е = 0,41 — коэффициент влияния осевого нагружения

В нашем случае S₃ < S₄

P_a3 = F_a≥S₄ – S₃

Тогда Р_а3 = S₃ = 1039 Н

P_a4 = S₄ = 1460,7 H

Для левого (с индексом 4) подшипника отношения:

Р_а4 / Р_r4 = 1460,7 / 4292,35 = 0,34 < е

Поэтому при подсчете эквивалентной нагрузки осевые силы не учитываем.

Эквивалентная нагрузка

Р_э4 = Р_r4VK_бK_t

Р_э4 = 4292,35 * 1,3 = 5580 Н

В качестве опор ведомого вала применены одинаковые подшипники 7212.

Для правого подшипника:

Р_а3 / Р_rЗ = 1039 / 3053,2 = 034 < е

Осевые силы не учитываем и определяем эквивалентную нагрузку:

Р_э3 = Р_r3VК_бK_t

Р_э3 = 3053,2 * 1,3 = 3969,16 Н = 3,969 kН

Расчетная долговечность, млн. об.:

L = (с / Р_э3)³

L = (42,7 / 3,969)³ = 1254 млн. об.

Расчетная долговечность, r:

L_h = L 10⁶ / 60п

L_h = 1254 * 10⁶ / 60 * 45 = 464761 r

Где п = 45 об/мин — частота вращения вала червячного колеса.

По ГОСТ 16162-85 минимальная долговечность подшипников для червячных редукторов L_h = 50004, следовательно подшипники выбраны правильно.

2.8. Второй этап компоновки редуктора

Используем чертежи первого этапа компоновки. Второй этап представлен на листе и имеет целью конструктивно оформить основные детали — червячный вал, вал червячного колеса, червячное колесо, корпус, подшипниковые узлы и др.

Смазка зацепления и подшипников — разбрызгиванием жидкого масла, залитого в корпус ниже уровня витков так, чтобы избежать чрезмерного заполнения подшипников маслом начиняемым червяком. На валу червяка устанавливаем крыльчатки. При работе редуктора они будут разбрызгивать масло и забрасывать его на колесо и в подшипнике.

Уплотнение валов обеспечивается резиновыми манжетами. В крышке тока размещаем отдушину. В нижней части корпуса вычерчиваем пробку для спуска масла и устанавливаем маслоуказатель с трубкой из оргстекла.

Конструируем стенку корпуса и крышки. Их размеры были определены ранее. Вычерчиваем фланцы и нижний пояс. Конструируем крюки для подъема. Устанавливаем крышки подшипников глухие и сквозные с манжетными уплотнениями. Под крышки устанавливаем металлические прокладки для регулировки. Конструкцию червячного колеса выполняем по [1], рис. 109, насаживая бронзовый венец на чугунный центр с натягом. Посадка Н7 / р6 по ГОСТ 25347-82

Вычерчиваем призматические шпонки:

на выходном конце вала червяка:

b * h * l = 14 * 8 * 40 мм

на выходном конце вала червячного колеса:

b * h * l = 14 * 9 * 80 мм

и под червячным колесом:

b * h * l = 20 * 12 * 80 мм

2.9. Выбор посадок основных деталей редуктора

Выбор посадок колец подшипников

Быстроходный вал (вал 2, рис. 1) редуктора устанавливается на конические роликовые подшипники. Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет следовательно, циркуляционное нагружение.

По таблице 6.5. [2] выбираем поле допуска вала — к6.

Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению. По табл. 6.6 [2] определяем поле допуска отверстия = Н7

Тихоходный вал (вал 3, рис. 1) устанавливается на роликовых подшипниках.

Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеет, следовательно, циркуляционное нагружение. По табл. 6.5 [2] выбираем поле допуска вала к6.

Наружное кольцо подшипника неподвижно относительно радиальной нагрузки и подвергается местному нагружению. По табл. 6.6 [2] определяем поле допуска отверстия — Н7

Выбор посадки червячного колеса на вал. Примем, что вращательный момент (табл. 1) передается от колеса к валу соединением с натягом. Для подбора посадки примем материал вала сталь 40 * Н (σ_Т1 = 750 Н/мм²) Материал колеса — чугун (σ_Т2 = 280 Н/мм²). Сборка осуществляется нагревом колеса.

Используем методику подбора посадок с натягом, изложенную в парагр. 3 гл. 5 [2]

Устанавливаем колесо на вал с натягом к6 через шпонку.

2.10. Проверка прочности шпоночных соединений.

Призматические шпонки выбранные для редуктора, проверяем на снятие. Проверку проводим для шпонки под колесом.