1.8 Эскизное проектирование редуктора

Исходные данные для проектирования:

• Т_= Т_вх = 126,4 Нм; Т₂ = Т_пр = 417,5 Нм; Т₃ = Т_вых = 1102,3 Нм;

• Диаметр вала электродвигателя d_дв = 48мм;

• Межосевое расстояние быстроходной ступени a₁= 140мм;

• Делительные диаметры шестерни и колеса быстроходной ступени d₁ = 63,45мм и колеса d₂ = 216,6мм;

• Диаметры впадин зубьев шестерни d_f1 = 58,4 мм и колеса d_f2 = 211,6мм;

• Диаметры вершин зубьев шестерни d_a1 = 67,4 мм и колеса d_a2 = 220,6мм;

• Модуль m_n = 2 мм;

• Ширина шестерни b₁ = 47 мм и колеса b₂ = 42 мм;

• Межосевое расстояние тихоходной ступени a₂= 220 мм;

• Делительные диаметры шестерни и колеса тихоходной ступени: d₃ = 120мм, d₄ = 320 мм;

• Диаметры впадин зубьев шестерни d_f3 = 110 мм и колеса d_f4 = 310 мм;

• Диаметры вершин зубьев шестерни d_a3 = 128 мм и колеса d_a4 = 328 мм;

• Модуль m = 4 мм;

• Ширина шестерни b₃ = 95 мм и колеса b₄ = 90 мм;

• Окружная скорость передачи V = 1,8 м/с;

• Передаточное число быстроходной U_цил1 = 3,42 и тихоходной U_цил2 = 2,67 ступеней.

Проектировочный расчет быстроходного вала

Предварительное значение диаметра входного конца быстроходного вала

d_В1=(формула 15.1 [2]),

где [_к] = 20…25 МПа  пониженное допускаемое напряжение на кручение.

d_В1=

Так как в задании предусмотрено согласование входного вала редуктора с валом электродвигателя с помощью муфты, то необходимо выбрать d_В1 в соответствии с размерами полумуфты.

Известно, что вращающий момент на быстроходном валу редуктора T₁ = 126,4 Нм, диаметр вала электродвигателя d_дв = 48мм.

В качестве соединительной муфты выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую ГОСТ 21424-75 (таблица 10.1 [3]).

Поскольку эта муфта допускает сочетание полумуфт разных типов и исполнений, то выбираем цилиндрическую форму входного конца быстроходного вала редуктора.

Определяем расчетный момент T_р = к T₁ ,где к – коэффициент режима работы (для приводов конвейеров принимают к = 1,1…1,4).

Т_р = 1,25  126,4 = 158 Нм.

Окончательно выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 710-45-I.1-48-I.1 ГОСТ 21424-75. При этом значение расчетного момента Т_р=158 Нм значительно меньше величины номинального вращающего момента 710 Нм, который может передавать муфта. Это обеспечит ее работу с запасом прочности. Чтобы чрезмерно не увеличивать размеры и вес быстроходного вала редуктора, примем диаметр его входного конца минимально возможным, т.е. увеличим его предварительное значение с d_В1=30,3 мм до d_В1=45мм. По таблице 10.1 [3] принимаем длину входного участка быстроходного вала (для исполнения 1) l_В1=110мм.

Диаметр вала в месте посадки подшипника d_П1 = d_В1+2t_цил , где t_цил = 4 мм (таблица 8.3 [3]).

d_П1=45+24=53 мм. Значение d_П1 округляет до числа, кратного 5: d_П1=55мм.

Диаметр буртика подшипника

d_БП1= d_П1 + 3r = 55 + 3  3 = 64мм (величина r=3мм взята из таблицы 8.3 [3]); принимаем d_БП1= 65мм.

Длина посадочного участка вала под подшипник со стороны входного конца:

ℓ_П1 1,4  d_П1 = 1,4  55 = 77мм. По таблице 1.1 [3] округляем ℓ_П1 до 80мм.

Проектировочный расчет промежуточного вала

Предварительное значение диаметра вала под колесо

d_К2= , гдеТ₂ = 417,5 Нм; [_K]= 10…15 МПа.

d_К2= мм;d_К2= 55мм (Таблица 1.1 [3]).

Примем диаметр промежуточного вала в месте посадки подшипника

d_П2 = d_К2 = 55мм. Предварительное значение диаметра буртика подшипника промежуточного вала d_БП2 = d_П2 + 3r = 55 + 3  3 = 64мм; d_БП2 = 65мм.

Проектировочный расчет тихоходного вала

Предварительное значение диаметра выходного конца тихоходного вала:

d_В3 = , гдеТ₃= 1102,3 Нм; _к = 20…25 МПа;

d_В3 = мм;d_В3=60мм; ℓ_В3=105мм (таблица 8.1 [3]);

d_П3 = d_В3 +2  t_цил = 60 + 2  3,5 = 67мм; d_П3 = 70мм.

d_БП3 = d_П3 + 3  r = 70 + 3  3 = 79мм; d_БП3 = 80мм. d_К3 = d_П3 = 70мм.

l_П3 = 1,2  d_БП3 = 1,2  70 = 84мм. Округляем l_П3 до 85мм.

Выбор конструктивной формы колес и расчет элементов корпуса

редуктора

Форма зубчатых колес зависит от типа производства и схемы редуктора. В единичном или мелкосерийном производстве при изготовлении цилиндрических колес длину ступицы ℓ_ст посадочного отверстия колеса желательно принимать равной или больше шириныb₂зубчатого венца(ℓ_ст  b₂). Принятую длину ступицы согласуют с диаметром посадочного отверстияd_К2 (d_К3):

ℓ_ст = (0,8…1,5) d_К2,обычно ℓ_ст = (1,0…1,2) d_К2.

При ℓ_ст>b₂ выступающую часть ступицы располагают по направлению действия осевой силы в зацеплении. Диаметр ступицы для стали:d_ст=(1,5…1,55)d_К .

Рассчитаем размеры ступицы:

для промежуточного вала: ℓ_ст2 = (0,8…1,5) 55=44…82,5мм>b₂ =42 мм. Примемℓ_ст2 = 56мм;d_ст2=(1,5…1,55)55 = 82,5…85,3 мм. Примемd_ст2=85 мм;

для выходного вала: ℓ_ст3 = (0,8…1,5) 70=56…105мм.Примемℓ_ст3 = b₄ = 90мм;d_ст2=(1,5…1,55)70 = 105…108,5 мм. Примемd_ст2=105 мм;

По рекомендациям из 1толщина стенки корпуса:

 = 1,12 = 1,12мм; = 7мм ( 6мм).

Внутренний зазор корпуса х = (1,1…1,2) = 7,7…8,4мм. Примемх=8мм.

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колеса b₀  4х; b₀ = 32мм.

Рисунок 3 – Эскизный проект редуктора

Предварительно выбираем шариковые радиальные подшипники легкой серии (таблица 9.3 [3])

Проверка конструктивных ограничений

Определим условие размещения подшипников валов тихоходной ступени

а₂  (D₂ + D₃) /2 +Δ_ПТ, гдеΔ_ПТ =2 = 2мм

а₂ = 220 > (100 + 125) / 2 + 20,8 = 133,3мм - условие выполняется.

Условие размещения колеса быстроходной ступени:

а₁  (D₁ + D₂) /2 +Δ_ПБ, гдеΔ_ПБ =2 = 2мм.

2 + 140 > (100 + 100) / 14,9 = 114,9мм - условие выполняется.

Смазка подшипников

При окружной скорости вращения V = 1,8м/с> 1м/с подшипники качения смазывают брызгами масла, залитого в редуктор для смазки передач.

Эскизный проект приведен на рисунке 3.