Проектування одноступінчатого конічного редуктора

4.1. Розрахунок прямозубчастих коліс конічної передачі.

4.1.1.Матеріали для шестірні і колеса використовуємо такі ж як і для циліндричних редукторів. Аналогічно циліндричним передачам визначаємо допускаєме контактне напруження [ _н], обертальний момент М₂.

4.1.2.Далі знаходимо зовнішній діаметр ділильного кола колеса із умови контактної міцності зубів за формулою:

d_ℓ2=1650· ; мм,

де u_ред. - передаточне число редуктора (беремо із розрахунку пасової передачі),

[ _н] - підставляємо в МПа, М₂- в Н·м,

К_нβ - коефіцієнт нерівномірності навантаження по довжині зуба. Величину К_нβ беремо з таблиці 4.1. в залежності від значення S_k, яке визначаємо за формулою:

S_k=0,166 ;

Таблиця 4.1.

Sk	0,2 0,4 0,6 0,8 1
	опори-роликопідшипники
Кнβ	1,04 1,08 1,13 1,18 1,23

Одержане значення d_ℓ2 не округляти.

4.1.3.Беремо число зубів шестірні: Z₁=Z_min=17.

Тоді число зубів колеса визначаємо за формулою:

Z₂^*=Z₁·u_ред.

Одержане значення округляємо до цілого числа і позначаємо через Z₂.

4.1.4.Зовнішній модуль зачеплення визначаємо за формулою:

m_ℓ= ; мм

де d_ℓ2 підставляємо в мм. Величину m_ℓ можна не округляти.

4.1.5.Далі знаходимо фактичне передаточне число за формулою:

u ^(ф)_ред.= ;

4.1.6.Відповідні кути ділильних конусів визначаємо за формулами:

δ₂=arctg ; δ₁=(90⁰ - δ₂); град.

4.1.7.Конусну відстань визначаємо за формулою:

R_e= ; мм.

4.1.8.Колова швидкість і відповідний ступінь точності обробки зубчастого вінця визначається так як у циліндричних редукторів. Відмінність складається в тому, що замість d₂ тут використовують величину d_m2, яка визначається за формулою:

d_m2=0,857· d_ℓ2; мм.

4.1.9.Рахуємо сили, які діють на коло середнього ділильного діаметра (посередині ширини вінця) за формулою:

а) колова для шестерні і колеса:

F_t= ; Н;

б) радіальна для шестерні і осьова для колеса:

F_r1=F_a2=F_t tgα cosδ₁, Н;

в) осьова для шестерні і радіальна для колеса:

F_a1=F_r2=F_t tgα cosδ₂, Н

де α=20⁰, (tgα=0.364).

4.2.Розрахунок валів редуктора.

Розрахунок валів конічного редуктора виконується також як і циліндричного.

4.3.Конструктивні розміри шестірні і колеса конічної передачі.

4.3.1.Зовнішній діаметр виступів шестірні визначаємо за формулою:

d_ae1=m_e(z₁+2cos δ₁); мм

Зовнішній діаметр западин шестірні визначаємо за формулою:

d_fe1=m_e(z₁-2,4cos δ₁); мм

4.3.2. Зовнішній діаметр западин колеса визначаємо за формулою:

d_fe2=m_e(z₂-2,4cos δ₂); мм

а діаметр вершин за формулою:

d_ae2=m_e(z₂+2cos δ₂); мм

4.3.3.Ширину зубчастого вінця колеса і шестірні беремо рівною величині

b=0,285R_e, яку округляємо до цілого числа.

4.3.4.З таких самих причин, як і у циліндричних редукторах, шестірні конічної передачі можуть бути виготовлені окремо, або суцільно з валом, однак

замість умови δ_n< 2,5m тут враховують умову δ_n<1,6m_e.

Розміри маточини зубчастих коліс беруться як у циліндричних редукторів.

4.3.5.Товщину диска в окремих шестірнях і колесах беремо рівною стандартному розміру (за таблицею 3.3.) в межах:

δ_д=(0,1÷0,17) R_e; мм

Товщину обідка беремо рівною стандартному розміру в межах:

δ₀=(2,5÷3,5) m_e≥10 мм

Довжину ділянки вала, що виступає, а також довжину маточини шківа на цих ділянках проектуємо, як у циліндричних редукторах.

4.4. Конструктивні розміри корпусу редуктора.

4.4.1.Товщину стінок кришки і корпусу відповідно визначаємо за формулами:

δ_к.в.=0,04R_e+1 мм ≥ 8 мм,

δ_к.н.=0,05R_e+1 мм ≥ 10 мм,

де R_e – знайдена вище конусна відстань, мм.

4.4.2.Товщина фланців кришки і корпусу, товщина і ширина фланців, діаметр болтів, які з'єднують кришку з корпусом визначаються також, як і для циліндричних редукторів.

4.4.3.Діаметр болтів, що з'єднують корпус редуктора з фундаментом визначаємо за формулою:

d_δ.ф.=0,055R_e; мм d_δ.ф≥12 мм.

Діаметри штифтів для фіксації корпусних деталей, а також діаметри болтів (гвинтів), що з’єднують кришки підшипників з бобишками та кришки оглядових отворів з кришкою редуктора визначаємо як у циліндричних редукторів.

4.4.4.Також як у циліндричних редукторах визначаємо зазори між внутрішніми стінами корпусу і колом

вершин зубів колеса.

4.4.5.Для визначення решти конструктивних розмірів необхідно накреслити ескіз компановки редуктора у відповідності з рекомендаціями для циліндричних редукторів.

4.5.Підбір підшипників.

4.5.1.Беремо радіально-упорні (конічні) роликопідшипники, характеристика яких дана в таблиці 3.6.

4.5.2.Вертикальні реакції для вхідного вала за схемою 2 знайдемо за формулами:

R_хА=F_t ; Н,

R_хВ=F_t( +1); Н,

де ℓ_n. – відстань між серединами підшипників, мм,

ℓ_к. – відстань між серединою шестерні і серединою підшипника, мм.

Горизонтальні реакції для цього ж вала визначимо за формулами:

R_уА=F_r1( +1)+F_a1 - F_r1 ; Н,

R_уB=F_r1( +1)-F_a1 - F_n ; Н,

де ℓ_ш – відстань між серединою шківа і серединою ближчого підшипника (на опорі «А»), мм

d₁ – середній ділильний діаметр шестерні, мм

Величину d₁ визначаємо за формулою:

d₁=2(R_e-0,5b)·sin δ₁

де R_e (мм), b (мм), δ₁ (град.) – величини, які знайдені вище.

4.5.3. Від'ємне значення реакції R_уB означає, що вона спрямована по відношенню до R_уА у зворотню сторону.

Вертикальні реакції для вихідного вала за схемою 2 визначаємо за формулою:

R_хА= F_t(1+ ); Н,

R_хВ= F_t ; Н

де ℓ_к - відстань між серединою шківа і серединою ближчого підшипника (на опорі «А»), мм.

Горизонтальні реакції для цього ж вала визначимо за формулами:

R_уА=F_r2(1- )+F_a2 ; Н,

R_уВ=F_r2 -F_a2 ; Н,

де d₂=d₁·u_ред.

4.5.4. Вертикальні реакції для вхідного вала за схемою 6 визначаємо за формулами:

R_хА=F_r1( +1)+F_a1 ; (Н),

R_хВ=F_r1 -F_a1 ; (Н),

Горизонтальні реакції для цього ж вала визначимо за формулами:

R_уА=F_t( +1)+F_п ; Н,

R_уВ=F_t +F_п( +1); Н,

де F_п - горизонтальна сила, що діє за рахунок натяжіння паса.

4.5.5.Так як вихідний вал за схемою 6 є вертикальним, то для нього радіальні реакції лежать у горизонтальній площині. Тому для них приймемо, що вісь "х"

співпадає з віссю вхідного вала, а вісь "у" перпендикулярна до неї.

Ці реакції визначаємо за формулами, які наведені вище для вертикальних і горизонтальних реакцій вихідного валу за схемою 2.

4.5.6.Сумарні радіальні реакції для вхідних та вихідних валів для обох схем, а також потрібна динамічна вантажопід'ємність С_р^(А), С_р^(B) для радіально-упорних (конічних) ролікопідшипників визначаємо як і для циліндричних редукторів, з такими ж підшипниками. Також як і у циліндричних редукторах проводиться перевірка динамічної вантажопід'ємності.

4.6. Перевірка міцності шпонкових з'єднань.

Беремо для з'єднання шківа і колеса з валом призматичні шпонки, тобто такі ж, як і у циліндричних редукторах. Тому перевірку їх міцності проводимо аналогічно.

4.7. Посадка деталей, змащення зубів і підшипників, ущільнення стиків

4.7.1.Посадка деталей, які насаджуємо на вали, проводиться, як у циліндричних редукторах. Змащення зачеплення колес проводиться мастилом марки И-70А.

Усі підшипники за схемою 2, а також всі підшипники за виключенням нижнього за схемою 6 змащуємо солідолом марки УС-2. Нижній підшипник у схемі 6 змащуємо мастилом марки И-70А.

4.7.2.Для ущільнення камер підшипників, які змащені солідолом використовуємо кільця, що утримують мастила.

Інші ущільнення проводимо як у циліндричних редукторах.

ПРИМІТКА:

1) Для шестірні відстань ℓ_n визначається за формулою:

ℓ_n=1,25(b_к.п.+b_з.в.·cosδ₁); мм,

де b_к.п – ширина кілець підшипників,

b_з.в. – ширина зубчастого вінця шестерні.

Відстань ℓ_n для шестірні визначається як сума проекцій

2)півширини зубчастого вінця, зазору між шестірнею і підшипником, а також півширини кільця підшипника.

3)Для колеса відстань ℓ_n визначається як сума діаметра шестірні, двох зазорів між колесом і стінкою корпусу та дві півширини кілець підшипників.

4) Відстань ℓ_к для колеса визначається як сума проекцій півширини зубчастого вінця, зазору між колесом і підшипником, а також півширини кільця підшипника.

5) Проекції півширини зубчастого вінця для шестірні і колеса дорівніють відповідно:

0,5b·cosδ₁; 0,5b·cosδ₂.

6) Якщо довжина маточини колеса є більша ширини зубчастого вінця (або маточина зміщена відносно вінця), то замість півширини потрібно взяти півдовжини маточини (або врахувати її зміщення).