Выбор привода электрического двигателя

 

Для контроля сборки и  наблюдения за зацеплением передач при эксплуатации редуктора в конструкции корпуса предусматривают люк.

В проектируемом редукторе  в крышке корпуса люк прямоугольной  формы размерами L=150…260 мм, принимаем L=150 мм конструктивно.

Толщина крышки

δ_кр=(0,010…0,012)L=(0,010…0,012)·150=1,5…1,8 мм.

Принимаем δ_кр=2 мм.

Крышку крепим винтами n_в=6 мм. Принимаем винт М6 длиной l=12 мм. Обозначение винта класса точности В, класса прочности 5.6 с покрытием  05:

Винт В.М6-6g×12.56.05 ГОСТ 1491-80.

Шаг расположения винтов

t=(12…15)d_в=(12…15)·8=96…120 мм.

Принимаем число винтов n=10.

 

7.11 Смазывание. Смазочные устройства

 

Цель смазывания –  защита привода от коррозии, снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, отвод тепла и продуктов износа от контактируемых поверхностей, а также снижении шума.

 

7.11.1 Смазывание зубчатых передач

 

Для двухступенчатых цилиндрических передач с валами, расположенными в вертикальной плоскости, с целью смазывания выше расположенной над масляной ванной ванной ступени, предусматривается установку специальных смазочных колёс. Глубину погружения колеса на тихоходном валу в масло не менее 10 мм.

 

7.11.2 Смазывание подшипников качения.  Уплотнения

 

В проектируемом приводе  для смазывания подшипников рекомендуется  применять жидкие масла и пластичные смазки.

В качестве наружных уплотнений подшипниковых узлов с выходными концами валов используем резиновые армированые манжеты:

Манжета 1-45×65 ГОСТ 8752-79 и 1-60×85 ГОСТ 8752-79.

Расстояние между дном корпуса и наружной поверхностью наибольшего по размерам колеса (тихоходная ступень) принимаем:

b₀ 4D=4·8=32 мм, где D=δ=8 мм.

 

7.11.3 Выбор сорта масла

 

Выбираем сорт масла  для передач проектируемого редуктора. Принимаем масло индустриальное И-Г-А-46. Этим же маслом за счёт разбрызгивания будут смазываться и подшипники редуктора.

 

7.11.4 Контроль уровня и слив масла

 

В проектируемом редукторе  контроль уровня масла проводим с помощью маслоуказателя, при этом используется две маслосливные пробки: одна для контроля за верхним уровнем масла, другая – за нижним (табл. 3П.17).

Побки принимаем резъбой М20×1,5 с уплотняющей прокладкой. Размеры принимаем по табл. 3П.17.  
                                  8 СОЕДИНЕНИЯ ВАЛ СТУПИЦА

 

8.1 Шпоночные соединения

 

8.1.1 Быстроходный вал

 

Шпонка установлена  только под полумуфтой МУВП на конце  входного вала цилиндрической формы. Диаметр вала d=d₁=36 мм, длина входного конца вала l=80 мм, длина ступицы полумуфты l_ст=l_цил=80 мм.

Принимаем материал полумуфты  – чугун СЧ 20. Тогда для посадки  и чугунной ступицы [σ_см]=80 МПа.

Принимаем размеры для d=36 мм: b=10 мм, h=8 мм, t₁=5 мм. Полная длина шпонки

 l=l_ст-(5…10)=80-(5…10)=75…70 мм.

Принимаем стандартное  значение l=70 мм.

Расчетная длина шпонки для исполнения 1(оба торца шпонки скруглённые)

 

l_р = l – b =70 – 10 =60 мм.

Тогда расчётные напряжения смятия при вращающем моменте на валу Т=Т_I=56,71 Н·м:

 

s_см = 17,5 МПа,

что меньше [s_см]=80 МПа.

 

8.1.2 Промежуточный вал

 

Шпонка установлена  только под цилиндрическим колесом. Диаметр вала d=d_к=38 мм, длина ступицы l_ст=40 мм.

Принимаем материал ступицы колеса – сталь 40Х. Тогда [σ_см]=200 МПа.

Принимаем размеры для d=38 мм: b=12 мм, h=8 мм, t₁=5 мм. Полная длина шпонки

 l=l_ст-(5…10)=40-(5…10)=35…30 мм.

Принимаем стандартное  значение l=36 мм.

Расчетная длина шпонки для исполнения 1(оба торца шпонки скруглённые)

 

l_р = l – b =36 – 12 =24 мм.

Тогда расчётные напряжения смятия при вращающем моменте  на валу Т=Т_II=162,26 Н·м:

 

s_см = 118,6 МПа,

что меньше [s_см]=200 МПа.

8.1.3 Тихоходный вал

 

Шпонки установлены  на конце вала под ступицей ведущей звёздочки цепной передачи и под цилиндрическим колесом.

Рассмотрим шпоночное  соединение ведущей звёздочки. Диаметр  вала d=d_т=50 мм, длина конца вала l=82 мм, форма конца вала – цилиндрическая. Длина ступицы звёздочки l_ст=84 мм. Тогда [σ_см]=150 МПа.

Принимаем размеры для d=50 мм: b=16 мм, h=10 мм, t₁=6 мм. Полная длина шпонки

 l=l_ст-(5…10)=84-(5…10)=79…74 мм.

Принимаем стандартное  значение l=80 мм.

Расчетная длина шпонки для исполнения 1(оба торца шпонки скруглённые)

l_р = l – b =80 – 16 =64 мм.

Тогда расчётные напряжения смятия при вращающем моменте на валу Т=Т_III=574,23 Н·м:

s_см = 89,7 МПа,

что меньше [s_см]=150 МПа.

 

 Рассмотрим шпоночное  соединение цилиндрического колеса. Диаметр вала d=d₅=65 мм, длина ступицы  l_ст=70 мм.

Принимаем материал ступицы – сталь 40Х. Тогда для посадки и стальной ступицы [σ_см]=200 МПа.

Принимаем размеры для d=65 мм: b=20 мм, h=12 мм, t₁=7,5 мм. Полная длина шпонки

 l=l_ст-(5…10)=70-(5…10)=65…60 мм.

Принимаем стандартное  значение l=63 мм.

Расчетная длина шпонки для исполнения 1(оба торца шпонки скруглённые)

l_р = l – b =63 – 20 =43 мм.

Тогда расчётные напряжения смятия при вращающем моменте  на валу Т=Т_III=574,23 Н·м:

s_см = 91,3 МПа,

что меньше [s_см]=200 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9  ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА

 

9.1 Силовая схема нагружения валов  привода

9.2   Определение радиальных реакций  опор валов и построение эпюр   моментов

 

9.2.1 Тихоходный (выходной) вал

 

Для шариковых радиальных однорядных подшипников точка приложения радиальной реакции располагается на середине подшипников.

Линейные размеры: l_1Т=101,5 мм; l_2Т=62,5 мм; l_3Т=62,5 мм.

Силы на колесе косозубой  цилиндрической передачи:

     окружная F_t2T=4307,1 Н;

     радиальная F_r2T=1639,7 H;

     осевая F_a2T=1316,8 H.

Сила, действующая на вал со стороны цепной передачи, F_ц=3968,622 Н.

Радиальные реакции  опор от сил в вертикальной плоскости YOZ:

 

; F¢_ц·l_1T + F_r2T·l_2T + F_a2T·d₂/2 - R¢_B·(l_2T+l_3T)=0;

 

F¢_ц=F_ц·cos55˚=3968,622·cos55˚=2276,31 H.

            =4072,7126 H.

 

; F¢_ц·(l_1T+l_2T+l_3T) - F_r2T ·l_3T + F_a2T·d₂/2 - R¢_A·(l_2T+l_3T)=0;

 

 

Проверка: F¢_ц - R¢_A + R¢_B – F_r2T = 2276,31 – 4709,3226 + 4072,7126 –

                             - 1639,7 = 0, реакции найдены правильно.

 

Радиальные  реакции  опор от сил в горизонтальной плоскости XOZ:

 

; -F¢¢_ц·l_1T + F_t2T·l_2T + R¢¢_B·(l_2T+l_3T)=0;

 

F¢¢_ц=F_ц·sin55˚=3968,622·sin55˚=3251 H.

486,262 H.

 

; -F¢¢_ц·(l_1T+l_2T+l_3T) – F_t2T·l_3T + R¢¢_A·(l_2T+l_3T)= 0;

 

      =8044,362 H.

 

Проверка: -F¢¢_ц + R¢¢_A - R¢¢_B – F_t2T = 8044,362 – 4307,1 -3251 –

                             - 486,262 = 0, реакции найдены правильно.

Суммарные радиальные реакции  опор для расчёта подшипников:

 

R_rA = R_A = 9321,453 Н;

R_rВ = R_В = 4101,64 Н.

Для построения эпюр определяем значения изгибающих моментов в характерных сечениях вала:

Вертикальная плоскость YOZ:

сечение С: М¢ = 0;

сечение А: М¢ = F¢_ц · l_1T = 2276,31·101,5·10^-3 = 231 H·м;

сечение D слева: М¢ = F¢_ц ·( l_1T + l_2T ) - R¢_A ·l_2T = 2276,31·( 101,5 + 62,5 )·10^-3 –

- 4709,3226 ·62,5·10^-3 = 79 Н·м;

сечение D справа: М¢ = F¢_ц ·( l_1T + l_2T ) - R¢_A ·l_2T + F_a2T ·d/2  = 2276,31·( 101,5 +                                                                                                                   +62,5)·10^-3 -4709,3226 ·62,5·10^-3+1316,8·266,65/2·10^-3= =254,64 Н·м;

сечение В: М¢ = 0.

Горизонтальная плоскость XOZ:

сечение С: М¢¢ = 0;

сечение А: М¢¢ = -F¢¢_ц · l_1T = -3251·101,5·10^-3 = - 330 H·м;

сечение D: М¢¢ = -F¢¢_ц ·( l_1T + l_2T ) + R¢¢_A ·l_2T = -3251·( 101,5 + 62,5 )·10^-3 +

                       + 8044,362 ·62,5·10^-3 = -31 Н·м;

сечение В: М¢¢ = 0.

Передача вращающего момента происходит вдоль оси  вала от сечения D к сечению С (эпюра М_k): М_k = T_III =574,23 Н·м.

      

9.2.2 Промежуточный  вал

 

Для шариковых радиальных однорядных подшипников точка приложения радиальной реакции располагается на середине подшипников.

Линейные размеры: l_1П=57,5 мм; l_2П=143 мм; l_3П=40,5 мм.

Силы на колесе косозубой  цилиндрической передачи:

     окружная F_t2Б = 1277,6378 Н;

     радиальная F_r2Б = 476,23 H;

     осевая F_a2Б = 282,17 H.

Силы на шестерне косозубой  цилиндрической передачи:

     окружная F_t1T = 4307,1 Н;

     радиальная F_r1T = 1639,7 H;

     осевая F_a1T = 1316,8 H.

Радиальные реакции  опор от сил в вертикальной плоскости YOZ:

; F_a1T ·d₁/2 - F_r1T ·l_1П - F_r2Б ·(l_1П+l_2П)- F_a2Б ·d₂/2 - R¢_B·( l_1П +l_2П+l_3П)=0;

 

; - R¢_A·(l_1П+l_2П+l_3П)+F_a1T ·d₁/2 +F_r1T ·(l_2П+l_3П) - F_a2Б·d₂/2 + F_r2Б ·l_3П=0;

 

 

Проверка: - R¢_A + F_r1T + F_r2Б - R¢_B = –1379,8 + 1639,7 + 476,23 -

                             - 736,13 = 0, реакции найдены правильно.

 

Радиальные  реакции  опор от сил в горизонтальной плоскости XOZ:

 

;  -F_t1T ·l_1П  + F_t2Б ·(l_1П +l_2П ) - R¢¢_B·(l_1П + l_2П + l_3П)=0;

 

           = 35,3 H.

 

; - R¢¢_A ·(l_1П + l_2П + l_3П) + F_t1Т ·(l_2П +l_3П) – F_t2Б · l_3П = 0;

 

      =3064,77 H.

 

Проверка: - R¢¢_A + R¢¢_B - F_t2Б +F_t1T = -3064,77 + 35,3 – 1277,6378 +

                             + 4307,1 = 0, реакции найдены правильно.

Суммарные радиальные реакции  опор для расчёта подшипников:

R_rA = R_A = 3361,1 Н;

R_rВ = R_В = 737 Н.

Для построения эпюр определяем значения изгибающих моментов в характерных сечениях вала:

 

Вертикальная плоскость YOZ:

сечение А: М¢ = 0;

сечение С слева: М¢ = - R¢_A · l_1П = -1379,8·57,5·10^-3 = - 79,34 H·м;

сечение С справа: М¢ = -R¢_В·( l_2П+l_3П)+F_r2Б·l_2П +F_a2Б ·d₂ / 2= -736,13·(143+

                                     + 40,5) ·10^-3 + 476,23·143·10^-3 + 282,17·10^-3·254/2 =  

                                      = -31,2 Н·м;

сечение D слева: М¢ = -R¢_А·( l_1П+l_2П)+F_r1Т ·l_2П +F_a1Т ·d₁ / 2= -1379,8·(57,5+

                                     + 143) ·10^-3 + 1639,7·143·10^-3 + 1316,8·10^-3·73,2/2 =  

                                      = 6,1 Н·м;

сечение D справа: М¢ = - R¢_В · l_3П = - 736,13·40,5·10^-3 = - 29,8 H·м;

сечение В: М¢ = 0.

 

Горизонтальная плоскость XOZ:

сечение А: М¢¢ = 0;

сечение С: М¢¢ = -R¢¢_А · l_1П = - 3064,77·57,5·10^-3 = - 176,2 H·м;

сечение D: М¢¢ = -R¢¢_A ·( l_1П + l_2П ) + F_t1T  · l_2П = - 3064,77·(57,5 + 143 )·10^-3 +

                       + 4307,1 ·143·10^-3 = 1,5 Н·м;

сечение В: М¢¢ = 0.

Передача вращающего момента происходит вдоль оси  вала от сечения D к сечению С (эпюра М_k): М_k = T_II = 162,26 Н·м.

 

9.2.3 Быстроходный (входной) вал

 

Линейные размеры: l_1Б = 42,5 мм; l_2Б = 42,5 мм; l_3Б = 101,5 мм.

Силы на шестерне косозубой  цилиндрической передачи:

     окружная F_t1Б = 1277,6378 Н;

     радиальная F_r1Б = 476,23 H;

     осевая F_a1Б = 283,17 H.

Консольная сила от муфты:

           F_M = 0,25 · F_tM = 0,25 · 1081,2 = 270,3 H

где F_tM = 1081,2 Н.

Направление силы от муфты  выбираем произвольно.

 

Радиальные реакции  опор от сил в вертикальной плоскости YOZ:

 

; - F_а1Б · d₁/2 - R¢_B·(l_1Б+l_2Б) + F_r1Б ·l_1Б = 0;

 

94,86 H.

 

; - F_а1Б · d₁ / 2 + R¢_А·(l_1Б+l_2Б) - F_r1Б ·l_2Б = 0;

 

381,37 Н.

 

Проверка: R¢_A + R¢_B – F_r1Б = 381,37 + 94,86 – 476,23 = 0, реакции найдены правильно.

 

Радиальные  реакции  опор от сил в горизонтальной плоскости XOZ:

; - F_t1Б·l_1Б + R¢¢_B·(l_1Б+l_2Б)=0;

638,82 H.

 

; - R¢¢_A·(l_1Б+l_2Б) + F_t1Б · l_2Б = 0;

 

638,82 H.

 

Проверка: - R¢¢_A + F_t1Б - R¢¢_B = -638,82 + 1277,64 – 638,82 = 0, реакции найдены правильно.

 

Суммарные реакции опор от сил в зацеплении:

R_A = 744 Н;

R_В = 646 Н.

Нагружение F_M:

 

; R_BМ ·(l_1Б+l_2Б) – F_М ·(l_1Б+l_2Б·l_3Б )=0;

 

638,82 H.

 

; R_АМ ·(l_1Б+l_2Б) – F_М · l_3Б = 0;

 

 322,77 H.

 

Проверка: R_AМ -  R_BМ – F_М = 322,77 – 593,07 + 270,3 = 0, реакции найдены правильно.

 

Радиальные реакции  опор для расчёта подшипников:

 

        R_rA = R_A + R_AM = 744 + 322,77 = 1066,77 H;

        R_rВ = R_В + R_ВM = 646 + 593,07 = 1239,07 H.

Построение эпюр:

 

Вертикальная плоскость YOZ:

сечение А: М¢ = 0;

сечение С слева: М¢ = R¢_A · l_1Б = 381,37·42,5·10^-3 = 16,2 H·м;

сечение С справа: М¢ = R¢_В ·l_2Б = 94,86 · 42,5·10^-3 = 4 Н·м;

сечение В: М¢ = 0;

сечение D: М¢ = 0.

Горизонтальная плоскость XOZ:

сечение А: М¢¢ = 0;

сечение С: М¢¢ = -R¢¢_A · l_1Б = - 638,82 · 42,5·10^-3 = - 27,15 H·м;

сечение В: М¢¢ = 0;

сечение D: М¢¢ = 0.

 

Нагружение от муфты:

сечение А: М_М = 0;

сечение С: М_М = R_AМ · l_1Б = 322,77 · 42,5·10^-3 = 13,7 H·м;

сечение В: М_М = R_AМ ·( l_1Б +l_2Б) = 322,77 ·85·10^-3 = 27,4 H·м;