Расчет элементов корпуса редуктора
Основные элементы корпуса:
Толщина стенки корпуса и крышки одноступенчатого цилиндрического редуктора:
δ = 0,025*aw+1=0.025*160+1=4 мм , => что δ = 6 мм.
δ1 = 0.02*aw +1=0.02*160+1=4.2 мм , => что δ1=6 мм.
Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:
b=1.5 δ,
b =1.5*6= 9 мм,
Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса :
b1=1.5 δ1,
b1=1.5*6=9 мм,
Толщина нижнего пояса корпуса :
р =2.35 δ =14.1 ≈ 15 мм,
Диаметр фундаментальных болтов:
d1=(0.03…0,06) aw +12,
d1=(0.03..0.06)*160+12=13…21 мм,
принимаем d1=17 мм.
Полученное значение округлим до ближайшего большего диаметра из ряда метрических резьб (табл.2).
Табл. 2
Параметр
| Диаметр болта
| М8
| М10
| М12
| М16
| М20
| М24
| М30
| aj
|
|
|
|
|
|
|
| bj
|
|
|
|
|
|
|
| d0
|
|
|
|
|
|
|
| D0
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр болтов:
у подшипников
d2 =(0.7..0.75)d1 ,
d2 =(0.7..0.75)*16=10…12 мм,
принимаем d2 =12 мм,
соединяющих основание корпуса с крышкой
d3 =(0.5…0.6)d1 ,
d3 =(0.5…0.6)*16=8..9.6,
принимаем d3 =10 мм.
Полученные значения округлим до ближайших из ряда метрических резьб (табл.2).
Расчет конических штифтов:
диаметр d= d3 d=8 мм
длина l = b+ b1 +5.
l =12+12+5 = 29 мм
В этой же табл. даны диаметры отверстий d0 и диаметры зенковок или бобышек D0 для соответствующих болтов.
Расстояние от внутренней стенки корпуса до края лапы L1=3+ +b1 и до оси фундаментного болта P1=3+ +a1, где a1 и b1 определяются по табл.2 в зависимости от диаметра болта.
L1=49мм P1= 30 мм
Ширина фланцев у подшипников L2=3+ +t+b2, где t=4 мм – высота бобышки. Расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с диаметром dб2 равно P2=3+ +a2,
L2= 46 мм P2= 27 мм
Ширина боковых фланцев L3=3+ +b3, расстояние от внутренней стенки корпуса до оси болта с диаметром dб3 равно P3=3+ +a3,
L3= 37 мм P3= 24 мм
Расстояние от оси болта с диаметром dб2 до оси вала равно Lbj=0.5Dj+(1…1.25)dб2, где Dj – наружные диаметры подшипников быстроходного и тихоходного валов. Для сравнительно малого межосевого расстояния 0.5(D1+D2) + 5dб2 между подшипниками устанавливают один болт, размещая его посредине между расточками в корпусе для подшипников. Толщина верхнего фланца корпуса h2 = 10 мм
С = 8 мм - толщина ребра жесткости
A1 = 12 мм – толщина обода
А = 6 мм – толщина стенки корпуса редуктора
у = 8 мм – расстояние от головки болта крепления крышки подшипника до границы хвостовика вала.
h1 = 10 мм – толщина фланца
h = 15 мм – толщина лапы
f = 10 мм – расстояние между вершинами зубьев колеса и корпусом
Рис. 2 Сборочный чертеж редуктора. Расчет валов.
Тихоходный вал
Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [ k]=15 МПа. Ориентировочно определим диаметр вала в опасном сечении, мм
d= = 50
где Т – крутящий момент в опасном сечении вала, T = 504.05 Н×м
Полученное значение округлим до ближайшего числа из ряда: d = 50
Тихоходный вал
d1 = 50 мм l1 = 80мм
d2 = 55 мм l2 = 39 мм
d3 = 60 мм l3 = 50 мм
d4 = 65 мм l4 = 76 мм
d5 = 77 мм l5 = 12 мм
d6 = 67 мм l6 = 13 мм
d7 = 60 мм l7 = 25 мм
Эти данные получены при помощи таблицы 3:
Табл. 3 Размеры участков тихоходного вала
№ участка
| Диаметр, мм
| Длина, мм
|
| d1
| l1
|
| d2=d1 + 5
| l2
|
| d3=d1 + 10
| l3=(20...30) + B
|
| d4=d3 +5
| l4=Lc - 2
|
| d5=d4 + (3…4)C3
| 10…15
|
| d6=dзп
| 10…15
|
| d7=d3
| B
|
Быстроходный вал
Расчет выполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям [ k]=15 МПа. Ориентировочно определим диаметр вала в опасном сечении, мм
d= = 30
где Т – крутящий момент в опасном сечении вала, T = 116.62 Н×м
Полученное значение округлим до ближайшего числа из ряда: d = 30
Быстроходный вал
d1 = 30 мм l1 = 48 мм
d2 = 35 мм l2 = 34 мм
d3 = 40 мм l3 = 28 мм
d4 = 48 мм l4 = 26 мм
d5 = 63 мм l5 = 70 мм
d6 = 48 мм l6 = 24 мм
d7 = 40 мм l7 = 27 мм
Проверка валов на прочность
Быстроходный вал
Определение опорных реакций
Горизонтальная плоскость
RВХ = 3.67
RБХ = 0.34
Вертикальная плоскость
RВY =1.95
RБY =2
Радиальные опорные реакции:
RБ = =1.979
RВ = = 4.179
Уточненный расчет вала
1. Наименование опасного сечения – в качестве опасных сечений рассмотрим сечения,в которых наибольшие изгибающие моменты и имеются концентраторы напряжений.
2. Моменты и силы в опасном сечении
Суммарный изгибающий момент
M = =135.39
где MГ - изгибающий момент в горизонтальной плоскости, MГ =0.11 Н×м;
MB - изгибающий момент в вертикальной плоскости MB = 135.39 Н×м.
3. Геометрические характеристики опасного сечения
Значения площади поперечного сечения A, осевого Wx и полярного Wp моментов сопротивлений для типовых поперечных сечений определяют по формулам.
Для сплошного круглого вала
A = , Wx = , Wp = ;
Для сечения с одним шпоночным пазом
A = – bt1, Wx = – , Wp = – ,
где b – ширина; t1 - глубина шпоночного паза на валу (табл. 8.5 [1]),
A = 12.57 Wx = 6.28 Wp =12.57
4. Суммарный коэффициент запаса прочности
Определяем по формуле (2.5 [1]):
S =
где Sσ и Sτ- коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Условие прочности вала имеет вид
S [S]
где [S] - допускаемый коэффициент запаса прочности.
Рекомендуемое значение [S] =2…2.5.
Значения и определяют по формулам
Sσ = =15.171
Sτ = =3.916
где σ-1 и τ-1 - пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения; σa и τa- амплитуды напряжений цикла; σm и τm- средние напряжения цикла, и - коэффициенты перехода от пределов выносливости образца к пределам выносливости детали, ψσ и ψτ - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла.
Значения ψσ и ψτ равны:
ψσ = 0.02(1+0.01 ) = 0.22 ψτ = 0.5 ψσ = 0.11
Пределы выносливости материала при симметричном цикле изгиба и кручения определяются по следующим формулам:
для углеродистых сталей σ-1= 0.43 σb= 430
для легированных сталей σ-1= 0.35 σb +100 =249
τ-1= 0.58 σ-1=144.4
здесь σb - предел прочности материала вала (табл. 1.5 [1])
При вычислении амплитуд и средних напряжений цикла принимают, что напряжения изгиба меняются по симметричному циклу, а касательные по наиболее неблагоприятному отнулевому циклу. В этом случае
σa = = 21.548
τa = τm = =4.64
Коэффициенты
= ( +KF -1)/KV, = ( +KF -1)/KV,
где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений
(табл. 2.5…4.5 [1]); = 3.95 =2.23
и - коэффициенты влияния размера поперечного сечения вала; = = 0.83 = =0.72
KF - коэффициент влияния шероховатости поверхности, определяется по табл. 5.5 [1] в зависимости от
= 3.2 KF= 1.33
KV - коэффициент влияния упрочнения.
При отсутствии упрочнения поверхности рассчитываемого участка вала принимают KV =1.
В результате расчета получили:
= 5.08 =3.42
= 3.916 =15.171
S =3.792
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|