Проектирование приводной станции пластинчатого конвейера (стр. 4 из 6)

Внешняя высота зуба h_е = 2,2 m_е = 2,2*2,65 = 5,83

Внешняя высота головки зуба h_ae = m_е(1+Х_n)

h_ae1 = m_е(1+Х_n1)=2,65*1,3=3,44 мм

h_ae2 = m_е(1+Х_n2)=2,65*1,14=3,02 мм

Внешняя высота ножки зуба h_fe = h_е- h_ae

h_fe1 = h_е- h_ae1=5,83-3,44=2,39 мм

h_fe2 = h_е- h_ae2=5,83-3,02=2,81 мм

Угол ножки зуба θ_f = arctg(h_fe /R_e)

θ_f1 = arctg(h_fe1 /R_e)= arctg(2,39/73,7)=1,86⁰

θ_f2 = arctg(h_fe2 /R_e)= arctg(2,81/73,7)=2,18⁰

Угол головки зуба шестерни и колеса

θ_а1= θ_f2=2,18⁰; θ_а2= θ_f1=1,86⁰

Угол конуса вершин зубьев δ_о=δ+θ_а

δ_о1=δ₁+ θ_а1=18⁰+2,18⁰=20,18⁰

δ_о2=δ₂+ θ_а2=72⁰+1,86⁰=73,86⁰

Угол конуса впадин зубьев δ_f=δ-θ_f

δ_f1=δ₁-θ_f1=18⁰-1,86⁰=16,14⁰

δ_f2=δ₂-θ_f2=72⁰-2,18⁰=69,82⁰

Толщина обода

S = 2,5* m_eк+2 = 2,5* 2,65+2=8,63 мм

Расстояние от вершины конуса до плоскости внешней окружности вершин зубьев

B = R_е*cosδ- m_eк*sinδ

B₁ = R_е*cosδ₁- m_eк*sinδ₁ = 73,2*cos18⁰-2,65*sin18⁰=68,8 мм

B₂ = R_е*cosδ₂- m_eк*sinδ₂ = 73,2*cos72⁰-2,65*sin72⁰=20,1 мм

Расстояние от основания малого конуса выступов до ступицы диска для колеса, т.к. шестерня едина с валом

l = 0,4*b*cosδ=0,4*21*cos72⁰=2,6 мм

l₁ = [h_е*(1-b/R_е )+1,2* m_eк ]*sinδ=[5,83*(1-21/73,7)+1,2*2,65]* sin72⁰=7

мм

Длина ступицы l_cт =(1,2…1,5)* d_зк =1,2*35 = 42 мм

Полная ширина колеса L = l_cт+l = 42+2,6 = 44,6 мм

Диаметр ступицы d_cт = 1,6* d_зк =1,6*35=56 мм

Толщина диска: C=0,3*b_k=0,3*21=6,3 мм

Основные расчёты сводим в таблицу

Z	mе мм	δ0	b мм	d мм	daмм	df мм	dcт мм	Lcтмм	S мм	С мм
Шестерня	17	2,65	18	21	45	50	37	---	---	---	---
Колесо	53	2,65	72	21	140	141,6	115,5	56	44,6	8,6	6,3

5.2 Расчёт параметров цилиндрической шестерни и колеса

Размеры колёс определяются из следующих формул

Диаметр ступицы:

d_cт = 1,6* d_зк =1,6*60=96 мм

Длина ступицы:

L_cт =(1,2…1,5)* d_зк =1,25*60 = 75 мм

Толщина обода:

δ_о = (2,5…4)* m_ц , но не меньше 8 мм. δ_о=4*2,5=10 мм

Толщина диска:

C=0,3*b_k=0,3*27=8,1 мм

Диаметр отверстий:

d_о =(D_о- d_cт)/4= (303,75-96)/4=52 мм

D_о= d_f -2δ_о =323,75-2*10=303,75 мм

Фаска:

n=0,5*m_ц х 45⁰ = 0,5*2,5=1,25мм

Все расчёты сводим в таблицу

Z	mц мм	b мм	d мм	daмм	df мм	dcт мм	Lcтмм	δо мм	С мм
Вторая ступень	Шестерня	28	2,5	32	70	75	62,75
	Колесо	132	2,5	27	330	335	323,75	96	75	10	8,1

6. Конструктивные размеры корпуса и крышки

Толщина стенки корпуса:

δ=0,05 R_e+1=0,05*73,7+1=4,5 мм; δ=8 мм

Толщина стенки крышки:

δ=0,04 R_e+1=0,04*73,7+1=3,95 мм; δ=8 мм

Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:

b=1,5*δ=1,5*8=12 мм

Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса:

b=1,5*δ=1,5*8=12 мм

Толщина нижнего пояса корпуса без бобышки:

p=2,35*δ=2,35*8=18,8 мм

p ≈19 мм

Толщина рёбер основания корпуса:

m=(0,85…1)* δ=1*8=8 мм

Толщина рёбер крышки:

m₁=(0,85…1)* δ₁=1*8=8 мм

Диаметр фундаментных болтов:

d₁= 0,072* R_e+12=0,072*73,7+12=17,3 мм,

принимаем болты с резьбой М 18.

Диаметр болтов у подшипников:

d₂=(0,7…0,75)*d₁=0,7*18=12 мм, принимаем болты с резьбой М 12.

Диаметр болтов соединяющих основание корпуса с крышкой:

d₃=(0,5…0,6)*d₁=0,5*18=9 мм, принимаем болты с резьбой М 10.

Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса:

По диаметру: А≈(1…1,2)* δ=1*8=8 мм

По торцам: А₁≈А=8 мм

Крепление крышки подшипника: d₄= М6.

7. Подбор шпонок и их проверочный расчёт

Шпоночные соединения в редукторе предусмотрены для передачи вращающего момента от компенсирующей полумуфты на ведущий вал, от промежуточного вала на коническое колесо, от цилиндрического колеса на ведомый вал, от ведомого вала на предохранительную полумуфту.

Все соединения выполняем шпонками с исполнением 1.

Соединение полумуфта – ведущий вал:

σ_см = 2*Т1/ [d_в1*(0,9h-t₁)l_p]

Здесь: высота – h = 7 мм; ширина – b = 8 мм; глубина паза вала – t₁ = 4 мм.

Вычисляем длину ступицы:

l_ст = 1,5*d_в1 = 1,5*30= 45 мм

Вычисляем длину шпонки:

l_ш = l_ст - 5 = 45-5= 40 мм

Принимаем стандартное значение:

l_ш = 40 мм

Вычисляем рабочую длину шпонки:

l_p = l_ш – b = 40-8 = 32 мм

Вычисляем расчётное напряжение сжатия и сравниваем его с допускаемым:

σ_см = 2*44,07*10³/ [30*(0,9*7-4)*32]=39,9 мПа

[σ_см]=110 мПа

σ_см = 39,9 мПа < [σ_см]=110 мПа

Прочность соединения обеспечена

Соединение коническое колесо – промежуточный вал

σ_см = 2*Т2/ [d_в2*(0,9h-t₁)l_p]

Здесь h = 8 мм; b = 10 мм; t₁ = 5 мм.

Вычисленная длина ступицы:

l_ст = 42 мм

Вычисляем длину шпонки:

l_ш = l_ст - 5 = 42-5= 37 мм

Принимаем стандартное значение:

l_ш = 40 мм

Вычисляем рабочую длину шпонки:

l_p = l_ш – b = 40-10 = 30 мм

Вычисляем расчётное напряжение сжатия и сравниваем его с допускаемым:

σ_см = 2*126,76*10³/[35*(0,9*8-5)*30]=109 мПа

[σ_см]=110 мПа

σ_см = 109 мПа < [σ_см]=110 мПа

Прочность соединения обеспечена

Соединение цилиндрическое колесо – ведомый (тихоходный) вал

σ_см = 2*Т3 [d_в3(0,9h-t₁)l_p]

Здесь h = 11 мм; b = 18 мм; t₁ = 7 мм.

Вычисленная длина ступицы:

l_ст = 75 мм

Вычисляем длину шпонки:

l_ш = l_ст – 5 = 75-5= 70 мм

Принимаем стандартное значение:

l_ш = 70 мм

Вычисляем рабочую длину шпонки:

l_p = l_ш – b = 70-18 = 52 мм

Вычисляем расчётное напряжение сжатия и сравниваем его с допускаемым:

σ_см = 2*560*10³/[60*(0,9*11-7)*52]= 103,8 мПа

[σ_см]=110 мПа

σ_см = 103,8 мПа < [σ_см]=110 мПа

Прочность соединения обеспечена

Соединение ведомый вал – полумуфта:

σ_см = 2*Т3/ [d_в1*(0,9h-t₁)l_p]

Здесь h = 9 мм; b = 14 мм; t₁ = 5,5 мм.

Вычисляем длину ступицы:

l_ст = 1,5*d_в3 = 1,5*50 = 75 мм

Вычисляем длину шпонки:

l_ш = l_ст - 5 = 75-5= 70 мм

Принимаем стандартное значение:

l_ш = 70 мм

Вычисляем рабочую длину шпонки:

l_p = l_ш – b = 70-14 = 56 мм

Вычисляем расчётное напряжение сжатия и сравниваем его с допускаемым:

σ_см = 2*560*10³/ [50*(0,9*9-5,5)*56]=105,7 мПа

[σ_см]=110 мПа

σ_см = 105,7 мПа < [σ_см]=110 мПа

Прочность соединения обеспечена

8. Размеры валов. Расчёт валов на прочность.Подбор подшипников

С учётом типа редуктора предварительно назначаем роликовые радиально-упорные конические подшипники

Предварительные размеры ведущего вала:

Расчёт на прочность ведущего вала:

Данные нагрузок на коническую шестерню берём из расчётов:

F_t =2194 Н – окружная сила

F_r1 = 759,5 Н – радиальная сила

F_а1 =246,7 Н – осевая сила

F_а1 – переводим в изгибающий момент = (246,7*45/2)/100 = 55,5 Н*м

Переносим F_t к оси вала для расчёта реакции опор в горизонтальной плоскости (по оси ОХ) F_t= 2194 Н

Расчёт реакций опор в вертикальной плоскости:

∑Ма (Fк) = 0: R_ВУ*0,8-Fr*(0,8+0,28)+М = 0 => R_ВУ= (Fr*1,08-М)/0,8

R_ВУ= (759,5*1,08-55,5)/0,8 = 955,95 Н

∑Fку = 0: R_ВУ-R_АУ- Fr = 0 => R_АУ = R_ВУ – Fr

R_АУ = 955,95-759,5 = 196,45 Н

Проверка:

∑Мв (Fк) = 0: R_АУ*0,8+М- Fr*0,28=196,45*0,8+55,5-759,5*0,28=0

Строим эпюры изгибающих моментов:

1 участок

0≤Z₁≤0,8

∑Мо1 (Fк) = 0: -Ми+ R_АУ*Z₁=0 => Ми = R_АУ* Z₁

При Z₁ = 0 Ми =0

При Z₁ = 0,8 Ми = 196,45*0,8 = 157,16 Н

2 участок

0≤Z₂≤0,28

∑Мо2 (Fк) = 0: Ми+М- Fr* Z₂=0 => Ми = -М+ Fr* Z₂

При Z₂ = 0 Ми =-55,5

При Z₂ = 0,28 Ми = -55,5+759,5*0,28 = 157,16 Н

По полученным данным строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости.

Расчёт реакций опор в горизонтальной плоскости:

∑Ма (Fк) = 0: R_ВX*0,8-Ft*(0,8+0,28) = 0 => R_ВX= (Ft*1,08)/0,8

R_ВX= (2194*1,08)/0,8 = 2961,9 Н

∑Fкx = 0: R_ВX-R_АX- Ft = 0 => R_АX = R_ВX – Ft

R_АX = 2961,9-2194 = 767,9 Н

Проверка: ∑Мв (Fк) = 0: R_АX*0,8- Ft*0,28= 767,9*0,8-2194*0,28=0

Строим эпюры изгибающих моментов:

1 участок

0≤Z₃≤0,8

∑Мо3 (Fк) = 0: -Ми+ R_АX*Z₃=0 => Ми = R_АX* Z₃

При Z₃ = 0 Ми =0

При Z₃ = 0,8 Ми = 767,9*0,8 = 614,32 Н

2 участок

0≤Z₄≤0,28

∑Мо4 (Fк) = 0: Ми- Ft* Z₄=0 => Ми = Ft* Z₄

При Z₄ = 0 Ми = 0