Сборка червячного редуктора (стр. 4 из 4)
Условие прочности
σсм = Ft / Aсм ≤ [σ]cм
где Ft — окружная сила на колесе, Н
Acм = (0,94h – t1) lp — площадь снятия, мм2
Здесь
lр = l – b — рабочая длина шпонки
σсм = 38,3 Н/мм2 < 150 Н/мм2
Т.к. ступицу колеса изготавливаем из чугуна, то значение [σ] см снижаем вдвое:
σсм = 38,3 < 75 Н/мм2
что удовлетворяет проверочному расчёту.
2.11. Уточненный расчёт валов
Червячный вал проверять на прочность не следует, так как размеры его поперечных сечений, принятые при конструировании после расчёта геометрических характеристик (d1 = 80; da1 = 100 мм; df1 = 56 мм), значительно превосходят те, которые могли быть получены расчётом на кручение. Проверим стрелу прогиба червяка (расчёт на жёсткость).
Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка:
Jnp = πdf / 64(0,375 + 0,625da1 / df1)
Jnp = 3,14 * 56 / 64(0,375 + 0,625 * 100 / 56) = 72 * 104 мм4.
Стрела прогиба:
f = l1 √Ft1 + Fr1 / 48 E Jnp
f = 0,02 мм
Допускаемый прогиб [f] = (0,005...0,01)m = (0,005...0,01)8 = 0,04...0,08 мм.
Таким образом, жёсткость обеспечена, так как f = 0,02 < [f]
Определение коэффициентов запасов прочности в опасных сечениях вала червячного колеса.
Построение эпюр моментов вала червячного колеса. Для построения эпюр моментов определяем значение изгибающих моментов в характерных сечениях вала (см. рис. 5).
Рисунок 5 — Эпюры моментов
Вертикальная плоскость (YOZ):
Сечение 3 Мх = 0
Сечение 1 Mx = Ry4 * 86 * 10-3
Мх = 3250,65 * 86 * 0,001 = 279,6 Нм
Сечение 4 Mx = Fy2 * 47,5 * 10-3
Мх = 5606,25 * 133,5 * 0,001 = 748,4 Нм
Сечение 2 Мх = 0
Горизонтальная плоскость (XOZ)
Сечение 3 Му = 0
Сечение 1 My = Rz4 * 86 * 10-3
Мy = 2803,13 * 83 * 0,001 = 241 Нм
Сечение 4 (справа) My = Rz3 * 47,5 * 10-3
Мy = 2803,13 * 47,5 * 0,001 = 133,1 Нм
Сечение 4 (слева) Мy = 2040,13 * 133,5 * 0,001 – 2803 * 47,5 * 0,001 = -139,2 Нм
МR = М2 = 69,79 Нм
Осевой момент сопротивления:
W = nd3 / 32 = 3,14 * 603 / 32 = 21195 мм3
Материал вала — сталь 40ХН
Из таблицы 12.7 [2] определяем допускаемые напряжения для данного материала:
σвр = 920 Н/мм2 σт = 750 Н/мм2
σ-1 = 420 Н/мм2 τ = 25Н/мм2
Опасным сечением является сечение 1 на валу
Выполняем расчёт сечения 1 на статическую прочность:
Результирующий изгибающий момент
М = √Mx2 + Мy2
М = √279,62 + 2412 = 369,13 Нм
Mk = T = 891
Эквивалентное напряжение:
σэкв = √M2 + Mk2 / W = 964,4
Коэффициент запаса прочности по текучести при коэффициенте перегрузки Кп = 2,5 определяется:
SТ = σТ / Кпσэкв
ST = 750 / 2,5 * 964,4<[SТ] [SТ] = 1,2...1,6
Требование выполнено и задача статической прочности вала Сечении 1 обеспечен.
2.12. Тепловой расчет червячного редуктора
Цель теплового расчета — проверка температуры масла в редукторе которая не должна превышать допустимой
[t] = 80...95 °C
Температура масла в корпусе червячного редуктора при непрерывной работе без искусственного охлаждения определяется по формуле:
tм2 = tb + P(1 – η) / Kt * A
где Р — мощность на быстроходном валу редуктора, Вт
P = T2W2 / η = 857 * 4,7 / 0,85 = 4739 Вт
Kt = 9...17B т/м2 град. — коэффициент теплопередачи
Kt = 15
А — площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора. По табл. 11.6
А = 0,8м2
tb = 20 °C — температура воздуха вне корпуса редуктора
tм = 20 + 4739(1 – 0,85) / 15 * 0,8 = 79,2° < [t]°
Тепловой расчет удовлетворяет.
2.13. Выбор сорта масла
Смазывание зацепления и подшипников производятся разбрызгиванием жидкого масла. По [1] табл. 10.9 устанавливаем вязкость масла.
При контактных напряжениях σн = 129 Мпа и скорости скольжения Vs = 6,15м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть приблизительно равна 15 * 106 м2/с
По [1] табл. 10.10 принимаем масло авиационное МС – 22.
2.14. Сборка редуктора
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают им и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида. Начинают сборку с того, что на червячный вал надевают крыльчатки и конические роликовые подшипники, предварительно нагрев их в масле до 80°...100 °С. Собранный червячный вал вставляют в корпус.
При установке червяка, выполненного за одно целое с валом, следует обратить внимание на то, что для прохода червяка его диаметр должен быть меньше диаметра отверстия для подшипников.
В нашем случае диаметр червяка da1 = 100 мм, а наружный диаметр подшипников 7209 85 мм. Поэтому для нормальной сборки устанавливаем стакан.
В начале сборки вала червячного колеса закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку и устанавливают роликовые конические подшипники, нагретые в масле. Собранный вал укладывают в основании корпуса и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка фланцев спиртовым лаком. Для центровки крышку устанавливают на корпус с помощью двух конических штифтов и затягивают болты. Закладывают в подшипниковые сквозные крышки резиновые манжеты и устанавливают крышки с прокладками.
Для регулировки червячного зацепления необходимо весь комплект вала с червячным колесом смешать в осевом направлении до совпадения средней плоскости колеса с осью червяка. Этого добиваются переносом части прокладок с одной стороны корпуса на другую. Чтобы при этом сохранялась регулировка подшипников, суммарная толщина набора прокладок должна оставаться без изменения. Ввертывают пробку масло – спускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной. Собранный редуктор обкатывают и испытывают на стенде.
Литература
1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Черник И.М. и др.— М.: Машиностроение, 1987 — 416 с.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. Учебное пособие для машиностр. спец. техникумов.— Высш. шк., 1990 – 399с
3. Чернилевский В.В. Детали машин и механизмов. Курсовое проектирование.— К.: 1987 г.