Привод с червячной передачей (стр. 3 из 5)
Под 2-й элемент (червяк) выбираем диаметр вала: 50 мм.
Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 45 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: 32 мм.
4.2 Выходной вал.
dв³ = 48,279 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: 52 мм.
Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 55 мм.
Под 3-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: 60 мм.
Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 55 мм.
Диаметры участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.
Диаметры валов, мм
| Валы | Расчетный диаметр | Диаметры валов по сечениям | |||
| 1-е сечение | 2-е сечение | 3-е сечение | 4-е сечение | ||
| Ведущий вал. | 19,224 | Под 1-м элементом (подшипником) диаметр вала: 45 | Под 2-м элементом (червяком) диаметр вала: 50 | Под 3-м элементом (подшипником) диаметр вала: 45 | Под свободным (присоединительным) концом вала: 32 |
| Выходной вал. | 48,279 | Под свободным (присоединительным) концом вала: 52 | Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала: 55 | Под 3-м элементом (ведомым) диаметр вала: 60 | Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала: 55 |
Длины участков валов, мм
| Валы | Длины участков валов между | ||
| 1-м и 2-м сечениями | 2-м и 3-м сечениями | 3-м и 4-м сечениями | |
| Ведущий вал. | 190 | 190 | 120 |
| Выходной вал. | 130 | 85 | 85 |
5 Конструктивные размеры шестерен и колёс
5.1 Червячное колесо 1-й передачи
Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 60 = 90 мм.
Длина ступицы: Lступ = (1,2...1,7) x dвала = 1,2 x 60 = 72 ммТолщина обода напрессовываемой (рабочей) части червячного колеса:
d = 2 x mn + 0,05 x b2 = 2 x 8 + 0,05 x 71 = 19,55 мм = 20 мм.
где mn = 8 мм - модуль зацепления, b2 = 71 мм - ширина зубчатого венца червячного колеса.
Толщина обода центральной части червячного колеса:
dо = 1,25 xd = 1,25 x 20 = 25 мм = 25 мм.
Толщина диска: С = (1,2...1,3) xdo = 1,2 x 20 = 24 мм
Внутренний диаметр обода:
Dобода = df2 - 2 x (do + d) = 300,8 - 2 x (20 + 25) = 210,8 мм = 210 мм.
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Doбода + dступ.) = 0,5 x (210 + 90) = 150 мм
где Doбода = 210 мм - внутренний диаметр обода.
Диаметр отверстий: Dотв. =
67,5 мм = 22 мм.
Параметры для стопорных винтов: Dвинт = (1,2...1,4) x m = 1,3 x 8 = 10,4 мм.
Подбираем стандартный болт M12.
6 Выбор муфты на входном валу привода
В виду того, что в данном соединении валов требуется невысокая компенсирующая способность муфт, то допустима установка муфты упругой втулочно-пальцевой. Достоинство данного типа муфт: относительная простота конструкции и удобство замены упругих элементов. Выбор муфты упругой втулочно-пальцевой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала. Диаметры соединяемых валов:
d(эл. двиг.) = 38 мм;
d(1-го вала) = 32 мм;
Передаваемый крутящий момент через муфту:
T = 34,874 Нxм
Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kрx T = 1,5 x 34,874 = 52,311 Нxм
здесь kр = 1,5 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].
Частота вращения муфты:
n = 1440 об./мин.
Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 250-38-I.1-32-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]).
Упругие элементы муфты проверим на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами.
sсм. = 0,454 МПа £ [sсм] = 1,8МПа,
здесь zc=6 - число пальцев; Do=98 мм - диаметр окружности расположения пальцев; dп=14 мм - диаметр пальца; lвт=28 мм - длина упругого элемента.
Рассчитаем на изгиб пальцы муфты, изготовленные из стали 45:
sи =
11,672 МПа £ [sи] = 80МПа,
здесь c=4 мм - зазор между полумуфтами.
Условие прочности выполняется.
Муфты
| Муфты | Соединяемые валы | |
| Ведущий | Ведомый | |
| Муфта упругая втулочно-пальцевая 250-38-I.1-32-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]). | Вал двигателя d(эл. двиг.) = 38 мм; | 1-й вал d(1-го вала) = 32 мм; |
7 Проверка прочности шпоночных соединений
7.1 Червячное колесо 1-й червячной передачи
Для данного элемента подбираем две шпонки, расположенные под углом 180 o друг к другу.Шпонки призматические со скруглёнными торцами 18x11. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Материал шпоноки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
sсм =
51,147 МПа £ [sсм]
где Т = 552391,645 Нxмм - момент на валу; dвала = 60 мм - диаметр вала; h = 11 мм - высота шпонки; b = 18 мм - ширина шпонки; l = 63 мм - длина шпонки; t1 = 7 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
tср =
11,366 МПа £ [tср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [tср] = 0,6 x [sсм] = 0,6 x 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
Соединения элементов передач с валами
| Передачи | Соединения | |
| Ведущий элемент передачи | Ведомый элемент передачи | |
| 1-я червячная передача | Заодно с валом. | |
8 Конструктивные размеры корпуса редуктора
Для редукторов толщину стенки корпуса, отвечающую требованиям технологии литья, необходимой прочности и жёсткости корпуса, вычисляют по формуле:
d = 1.3 x = 1.3 x = 6,302 мм
Так как должно быть d³ 8.0 мм, принимаем d = 8.0 мм.
В местах расположения обработанных платиков, приливов, бобышек, во фланцах толщину стенки необходимо увеличить примерно в полтора раза:
d1 = 1.5 xd = 1.5 x 8 = 12 мм
Плоскости стенок, встречающиеся под прямым углом, сопрягают радиусом
r = 0.5 xd = 0.5 x 8 = 4 мм. Плоскости стенок, встречающиеся под тупым углом, сопрягают радиусом R = 1.5 xd = 1.5 x 8 = 12 мм.
Толщина внутренних ребер из-за более медленного охлаждения металла должна быть равна 0,8 xd = 0,8 x 8 = 6,4 мм.
Учитывая неточности литья, размеры сторон опорных платиков для литых корпусов должны быть на 2...4 мм больше размеров опорных поверхностей прикрепляемых деталей.
Обрабатываемые поверхности выполняются в виде платиков, высота h которых принимается h = (0,4...0,5) xd. Принимаем h = 0,5 x 8 = 4 мм.
Толщина стенки крышки корпуса d3 = 0,9 xd = 0,9 x 6,302 = 5,672 мм.Так как должно быть d3³ 6.0 мм, принимаем
d3 = 6.0 мм.
Диаметр винтов крепления крышки корпуса вычисляем в зависимости от вращающего момента на выходном валу редуктора:
d = 1,25 x = 1,25 x = 10,256 мм
Принимаем d = 12 мм.
Диаметр штифтов dшт = (0,7...0,8) x d = 0,7 x 12 = 8,4 мм. Принимаем dшт = 9 мм.
Диаметр винтов крепления редуктора к плите (раме):
dф = 1.25 x d = 1.25 x 12 = 15 мм. Принимаем dф = 16 мм.
Высоту ниши для крепления корпуса к плите (раме) принимаем:
h0 = 2,5 x d = 2,5 x 16 = 40 мм.
9 Расчёт реакций в опорах
9.1 1-й вал
Силы, действующие на вал и углы контактов элементов передач:
Fx2 = 759,614 H
Fy2 = -1281,474 H
Fz2 = Fa2 = 3452,448 H
Из условия равенства суммы моментов сил относительно 1-й опоры:
Rx1 =
=
= -379,807 H
Ry1 =
=
= 277,321 H
Из условия равенства суммы сил относительно осей X и Y:
Rx3 =
=
= -379,807 H
Ry3 =
=
= 1004,153 H
Суммарные реакции опор:
R1 = = = 470,277 H;
R2 = = = 1073,581 H;
9.2 2-й вал
Силы, действующие на вал и углы контактов элементов передач:
Fx3 = -3452,448 H
Fy3 = 1281,474 H
Fz3 = Fa3 = -759,614 H
Из условия равенства суммы моментов сил относительно 1-й опоры:
Rx2 =
=
= 1726,224 H
Ry2 =
=
= -1355,668 H
Из условия равенства суммы сил относительно осей X и Y:
Rx4 =
=
= 1726,224 H
Ry4 =
=
= 74,194 H
Суммарные реакции опор:
R1 = = = 2194,922 H;
R2 = = = 1727,818 H;
10 Построение эпюр моментов валов
10.1 Расчёт моментов 1-го вала
1 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M = = = 0 H x мм
2 - е с е ч е н и е
Mx1 = =
= 52691,07 H x мм
Mx2 = =
= 190788,99 H x мм
My1 = =
= -72163,33 H x мм
My2 = =
= -72163,33 H x мм
M1 = = = 89352,644 H x мм
M2 = = = 203980,354 H x мм
3 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M = = = 0 H x мм
4 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M = = = 0 H x мм
10.2 Эпюры моментов 1-го вала
 | |||
 | |||
 | |||
 | |||
 | |||
| My, Hxмм |
| MS = |
| Mкр(max) = Ткр, Hxмм |