Проектировочный расчет двухступенчатого планетарного редуктора (максимальный момент на тихоходном валу - 3000 Нм, частота вращения - 45 об/мин), страница 11

d—диаметр вала;

h—высота шпонки;

t₁—глубина шпоночного паза на валу;

b—ширина шпонки

[s_см]= s_т /[s]=350/1.9=184.2 МПа—допускаемое напряжение смятия;

	тихоходная ступень	быстроходная ступень
T, Н×м	3000	93.75
d, мм	90	26
h, мм	14	7
t1, мм	9	4
b, мм	25	8

l₁=2×3000×10³/(90×(14-9)×184.2)+25=97.38 мм

l₂=2×93.75×10³/(26×(7-4)×184.2)+8=21.05 мм

Тогда выберем:

l₁=100 мм—для тихоходной ступени

l₂=22 мм—для быстроходной ступени

Цилиндрические шпонки крепления центральных колес b₁ и b₂.

Для предохранения от проворачивания колеса b₁ и b₂ относительно корпуса устанавливаются круглые штифты (выполняющие роль шпонок).

Количество шпонок определяется по напряжениям среза. Затем шпонки и отверстия проверяются на напряжения смятия.

Выбор материала

Шпонки и корпус выполняются из стали 40Х

материал	sв, МПа	sт, МПа
Сталь 40Х	1000	800

Расчет необходимого числа шпонок

обозначение		тихоходная ступень	быстроходная ступень
T, Н×м	крутящий момент на колесе b	2375	531.281
D, мм	осевой диаметр под шпонки	310	205
d, мм	диаметр шпонки	10	8
l, мм	длина шпонки	30	20
l1, мм	длина шпонки под фланец колеса	11	8
l2, мм	длина шпонки в корпусе	19	12

Проверка на срез

, где  A_ср=(pd²/4 - p(d')²/4) —площадь поперечного сечения шпонки

F_t=2×T/(D×z)—радиальное усилие (z—количество шпонок)

[t]—допускаемое напряжение.

[t]=0.25×s_т =200 МПа

Отсюда, минимально необходимое число шпонок находится по формуле:

z=8T/(p[d² - (d')²]×D×[t])

z₁=8×2375/(p×[0.010² - 0.005²]×0.310×200×10⁶)=1.29  z₁=2

z₂=8×531.281/(p×[0.008² - 0.004²]×0.205×200×10⁶))=0.68  z₂=1, но для симметричности возьмем z₂=2

Проверка на смятие

Т.к. корпус и шпонки выполняются из разных материалов, то проверка на смятие проводится для менее прочного материала:

[s_см]_шп=[s_см]₁ =0.8×s_т=0.8×800=640 МПа

[s_см]_корп=[s_см]₂ =0.8×s_в.р.=0.8×130=104 МПа

, где l—длина сопряжения (ширина фланцев колеса и корпуса)

[s_см]—допускаемое напряжение смятия

Таким образом,

Тихоходная ступень

s_см1=8×2375/(0.310×2×p×0.010×0.011)= 88.72 Мпа  < 640 МПа

s_см2=8×2375/(0.310×2×p×0.010×0.019)= 51.37 Мпа  < 104 МПа

Быстроходная ступень

s_см1=8×531.281/(0.205×2×p×0.008×0.008)= 51.6 Мпа  < 640 МПа

s_см2=8×531.281/(0.205×2×p×0.008×0.012)= 34.39 Мпа < 104 МПа

Следовательно, выбранные шпонки удовлетворяют условиям прочности.

12.  РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ РЕДУКТОРА К РАМЕ

Расчетная схема

Расчетная схема стыка представляет собой условное изображение плоскости стыка редуктора с рамой и внешних силовых факторов, действующих на редуктор. Под внешними силовыми факторами понимаются:

·  сосредоточенная нагрузка

·  распределенная нагрузка

·  изгибающий момент

·  крутящий момент

Со стороны полумуфт на редуктор действует радиальные силы F_r1 и F_r2 (их значения найдены в разделе 8.1 и 10.1), вызванные рассогласованием осей соединяемых валов. Направление действия сил выбираем таким, чтобы в сумме они увеличивали отрывающую силу.

Также со стороны полумуфты на тихоходном валу действует изгибающий момент М_и. Т.к. F_r1>>F_r2, то М_и выбираем таким, чтобы оно дополняло действие F_r1 , как отрывающее усилие.

В качестве крутящих моментов на оси Х выступают момент T_h1=T_T (на тихоходной ступени) и T_a2 (на быстроходной ступени). Их направления выбирается согласно условию сонаправленного движения входного и выходного валов и принципа ведущего, ведомого вала:

Ведущий вал— w_а2Т_а2

Ведомый вал— w_h1¯Т_т

w_а2w_h1

Таким образом, наиболее разгруженной опорой является правая нижняя опора редуктора (на схеме выделена цветом).