Редуктор двухступенчатый соосный (стр. 5 из 6)

Крутящий момент передается валом в пространстве между серединами посадочных мест под зубчатые колеса и составляет М_кр = 110 Н×м. Строим эпюру крутящих моментов (см. рис. 3).

Определение реакций в подшипниках от действия окружных сил и построение эпюры моментов от действия этих сил

Согласно проектным расчетам зубчатых зацеплений, на промежуточный вал действуют следующие окружные силы:

– от быстроходной передачи F_{t Б} = 1375 Н;

– от тихоходной передачи F_{t Т} = 4827 Н.

Расчетная схема приведена на рис. 3.

Составляем уравнения статики:

Н

Н

Проверка:

– реакции определены правильно.

Строим эпюру моментов М_у (см. рис. 3).

Определение реакций в подшипниках от действия радиальных сил и построение эпюры моментов от действия этих сил

Согласно проектным расчетам зубчатых зацеплений, на промежуточный вал действуют следующие радиальные силы:

– от быстроходной передачи F_{r Б} = 500,5 Н;

– от тихоходной передачи F_{r Т} = 1757 Н.

Расчетная схема приведена на рис. 3.

Составляем уравнения статики:

Н

Н

Проверка:

– реакции определены правильно.

Строим эпюру моментов М_z (см. рис. 3).

5.2 Проверочный расчет подшипников

При проектировочном расчете валов на промежуточном валу мы приняли шариковые радиальные однорядные подшипники средней серии №306 по ГОСТ 8338–75 с динамической грузоподъемностью С = 28100 Н и статической грузоподъемностью С₀ = 14600 Н.

Подшипник в опоре В нагружен большими силами, поэтому проверочный расчет выполняем для него.

Радиальную силу в подшипнике определим по формуле:

Н

Для радиальных шарикоподшипников величину эквивалентной нагрузки определяем по формуле:

где X и Y – коэффициенты отношения осевой нагрузки к радиальной, в нашем случае F_а = 0, и Y = 0, Х = 1;

V – коэффициент вращения, V = 1 (т. к. вращается внутреннее кольцо);

К_б – коэффициент безопасности, по табл. 9.4 (с. 72, [1]) выбираем К_б = 1,3;

К_т – температурный коэффициент, при рабочей температуре подшипниковых узлов < 100°С К_т = 1.

Тогда:

Н

Номинальную долговечность вычисляем по формуле:

, млн. об.

где m = 3 для шарикоподшипников. Тогда:

млн. об.

Долговечность подшипника в часах:

ч ³ t_S = 21600 ч

Подшипники подобраны правильно.

5.3 Расчет вала на усталостную прочность

Расчет на усталостную прочность производим для двух наиболее опасных сечений вала: I–I и II–II (см. рис. 3).

Определяем изгибающие моменты, действующие в опасных сечениях вала:

- в сечении I–I

Н×м

Н×м

Н×м

- в сечении II–II:

Н×м

Н×м

Н×м

Крутящий момент в обоих сечениях составляет М_кр = 110 Н×м.

Расчет на усталостную прочность проводится в форме определения коэффициента запаса прочности n для опасных сечений вала. Условие прочности имеет вид:

где [n] – требуемый коэффициент запаса прочности. По рекомендациям с. 76 ([1]) принимаем [n] = 3;

n_s и n_t – коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

где s_-1 и t_-1 – пределы выносливости материала вала при изгибе и при кручении с симметричным знакопеременным циклом нагружения. По рекомендациям с. 76 ([1]) для стали 12ХН3А принимаем:

МПа

МПа;

s_а; t_а и s_m; t_m – амплитуды и средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений. Обычно напряжения в поперечном сечении вала при изгибе изменяются по симметричному циклу, а при кручении – по пульсирующему (отнулевому) циклу. Тогда:

; ;

y_s и y_t – коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения. По ГОСТ 25.504–82 рекомендуется принимать:

К_s и К_t – эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении;

e_s и e_t – коэффициенты, учитывающие влияние поперечных размеров вала;

b – коэффициент поверхностного упрочнения, для неупрочненных валов b = 1.

1) Сечение I–I.

Моменты сопротивления изгибу и кручению сечения:

м³

м³

Напряжения в сечении:

МПа;

МПа.

Коэффициенты:

К_s = 3,5 (табл. 12.1, с. 78 [1])

К_t = 2,1 (табл. 12.1, с. 78 [1])

e_s = 0,746 (табл. 12.2, с. 79 [1])

e_t = 0,792 (табл. 12.2, с. 79 [1])

Коэффициенты запаса прочности:

– условие прочности выполняется.

2) Сечение II–II.

Моменты сопротивления изгибу и кручению сечения:

м³

м³

Напряжения в сечении:

МПа;

МПа.

Коэффициенты:

К_s = 2,0 (табл. 12.1, с. 78 [1])

К_t = 1,9 (табл. 12.1, с. 78 [1])

e_s = 0,746 (табл. 12.2, с. 79 [1])

e_t = 0,792 (табл. 12.2, с. 79 [1])

Коэффициенты запаса прочности:

– условие прочности выполняется.

Таким образом, усталостная прочность промежуточного вала обеспечивается.

6. Конструирование корпуса редуктора.

Поскольку редуктор работает в тяжелом режиме, то материал для изготовления корпуса редуктора принимаем СЧ 20 ГОСТ 1412–85.