Привод электрической лебедки

      Подставим результаты из (3.18), (3.20) и (3.21) в (3.17):

      s_max=2+6,75+0,02=8,77 Н/мм².

      [s]_р=10 Н/мм² для клинового ремня.

      s_max<[s]_р – условие прочности выполняется.

 

4. Эскизное  проектирование

1. Проектные расчеты валов

 

      Определим размеры ступеней вала-червяка d_1-x и l_1-x – диаметр и длину:

      

      Рис.4.1 Вал-червяк

1. Под ведомый шкив ременной передачи:

            (4.1)

где [t]_к=10…20 Н/мм² – заниженное допускаемое напряжение кручения.

      Примем  на этом этапе [t]_к=12 Н/мм².

       мм.

      Принимаем d_1-1=16 мм по стандартному ряду ГОСТ 6636-69.

      l_1-1=(1,2…1,5)×d_1-1.     (4.2)

      l_1-1=1,2×16=19,2 мм.

      Округлив, получаем l_1-1=20 мм.

      2) Под уплотнение крышки с отверстием  и подшипник:

      d_1-2=d_1-1+2×t,      (4.3)

где t – высота буртика (зависит от диаметра предыдущей ступени).

      t=2 мм.

      d_1-2=20+2×2=24 мм.

      Принимаем d_1-2=25 мм – под обойму подшипника.

      l_1-2»1,5×d_1-2      (4.4)

      l_1-2»1,5×25=37,5 мм.

      l_1-2=38 мм.

      3) С нарезанной частью:

      d_1-3=d_1-2+3,2×r₁,     (4.5)

где r₁ – координата фаски подшипника.

      r₁=1,6 мм.

      d_1-3=25+3,2×1,6=30,12 мм.

      Принимаем d_1-3=40 мм, чтобы приблизить значение к диаметру впадин витков d_f1 и повысить жесткость ответственной ступени вала.

      4) Под подшипник:

      d_1-4=d_1-2=25 мм.

      Длина l_1-4 зависит от типа используемого подшипника. При a_w<160 мм применяют конические роликовые подшипники типа 7000 для обеих ступеней. В этом случае l_1-4=T=18,5 мм (по табл.К29, [5], с.415, для средней серии, d=25 мм). 

      Определяем  размеры ступеней вала с червячным колесом.

      

      Рис.4.2 Вал червячного колеса

      1) Под полумуфту:

            (4.6)

      Для тихоходной ступени рекомендуется  повысить [t]_к. Примем [t]_к=15 Н/мм².

      Получаем:

       мм.

      Принимаем d_2-1=40 мм по ГОСТ 6636-69.

      l_2-1=(1…1,5)×d_2-1.     (4.7)

      l_2-1=1,5×40=60 мм.

      2) Под уплотнение и подшипник – аналогично формуле (4.3), t=2,5 мм.

      d_2-2=40+2×2,5=45 мм.

      l_2-2»1,25×d_2-2 ,      (4.8)

      l_2-2=1,25×45=56,25 мм.

      Округляем до ближайшего по Ra40:

      l_2-2=56 мм.

      3) Под колесо – аналогично формуле  (4.5). r₂=3 мм.

      d_2-3=45+3,2×3=54,6 мм.

      Округлив, получаем d_2-3=56 мм.

      l_2-3 определим графически.

      4) Под подшипник:

      d_2-4=d_2-2=45 мм.

      l_2-4=T=21 мм (здесь используем легкую серию).

      5) 5-ю ступень тихоходного вала заменим распорной втулкой. Наружный диаметр втулки:

      d_2-5=d_2-3+3×f,      (4.9)

где f=2 мм – фаска ступицы колеса.

      d_2-5=56+3×2=62 мм.

      По  Ra40 d_2-5=63 мм.

      Длину втулки l_2-5 найдем графически.

2. Выбор типа и схемы установки  подшипников

 

      Ввиду невысокой стоимости и рекомендации [5], с.111, применяем в редукторе роликовые конические подшипники типа 7000 средней (на червяк) и легкой (на червячное колесо) серий. Обе пары ставим враспор.

      

      Рис.4.3 Роликовый конический подшипник 

      На  вал-червяк ставим подшипники 7305, d=25 мм, D=62 мм, T=18,5 мм, c=15 мм, C_r=29,6 кН, C_0r=20,9 кН.

      На  вал колеса – подшипники 7209, d=45 мм, D=85 мм, T=21 мм, c=16 мм, C_r=42,7 кН, C_0r=33,4 кН.

3. Составление компоновочной схемы

 

      При вычерчивании червячной передачи учитываем  зазор между парой червяк-колесо и стенками корпуса:

             (4.10)

где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач.

      Определим L графически:

      L=259 мм.

       мм.

      Примем  x=10 мм.

      В процессе построения необходимо найти точку приложения реакций в опорах. Для роликоподшипников координата находится по формуле:

            (4.11)

где e – коэффициент влияния осевого нагружения.

      Для 7305 e=0,36;

      для 7209 e=0,41.

      Получаем  точки приложения реакций для подшипников быстроходной (Б) и тихоходной (Т) ступеней:

       мм.

       мм.

      Также на данном этапе определим направление  вращения валов привода.

      Исходя  из направления вращения барабана и  приняв правостороннее направление  витков вала-червяка, получаем, что вал двигателя вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны вала.

 

5. Конструирование валов, колес и шкивов

1. Конструирование червячного колеса

 

      Т. к. материалом зубчатого венца червячного колеса выбран серый чугун, все колесо проще изготовить цельнолитым.

      Найдем  условную толщину обода S для дальнейших расчетов:

      S=0,05×d₂ ,      (5.1)

      S=0,05×168=8,4 мм.

      Округлив, получаем S=8 мм.

      S₀»1,2×S=1,2×8»10 мм.

      Наружный  диаметр ступицы найдем по формуле:

      d_ст=1,6×d,      (5.2)

где d – внутренний диаметр (d_2-3 вала).

      d_ст=1,6×56=89,6 мм.

      Принимаем d_ст=90 мм.

      Длина ступицы определяется из условия:

      l_ст=(1…1,5)×d.      (5.3)

      l_ст=60 мм.

      Толщину диска находим по формуле:

      C=0,5×(S+d_ст)³0,25×b₂,     (5.4)

где d_ст – толщина ступицы.

      Толщину определим по формуле:

             (5.5)

       мм.

      C=0,5×(8+17)=12,5 мм.

      Примем  C=12 мм.

      В диске – 4 отверстия, d_отв=30 мм.

      Фаски на торцах зубьев:

      f=0,5×m.      (5.6)

      f=0,5×4=2 мм.

      Фаска 2х45°.

 

2. Установка колеса на вал

 

      Для колеса выберем посадку на вал  с натягом  и шпоночное соединение. Шпонку применяем призматической формы из стали с s_в³600 Н/мм². Длина по ряду Ra40 l=50 мм. Сечение bxh=16x10 мм (ГОСТ23360-78), фаска 0,5х45°.

      Осевое  фиксирование обеспечим установкой 2-х распорных втулок на 3-й ступени вала между торцами ступицы колеса и торцами внутренних колец подшипников.

3. Конструирование вала-червяка

 

      На  переходах ступеней 2-3 и 4-3 выполняем канавку со скруглением для выхода шлифовального круга шириной b=3 мм, глубиной h=0,25 мм, скруглением радиусом r=1 мм. На 3-й ступени плавный переход витков на цилиндрическую часть с обеих сторон обеспечивается фаской 6х24х75°. Посадочный диаметр под ведомый шкив ременной передачи выполним с утонением до 14 мм для выхода режущего инструмента, длина канавки 1,5 мм. Шкив соединим также через шпонку длиной l=12 мм, сечением bxh=5x5 мм, фаска 0,3х45° (ГОСТ23360-78). С обоих концов вала – фаски 2х45°.

4. Конструирование вала колеса

 

      Как и для вала-червяка, выполним канавки для выхода инструмента с обеих сторон от посадочной ступени колеса. Также, b=3 мм, h=0,25 мм, r=1 мм. Такую же канавку выполняем на ступени под муфту. Выходной конец вала – цилиндрический. На кромках 3-й ступени – фаски 1х45° для посадки колеса на вал. С обоих концов вала – фаски 2х45°. Соединение с муфтой – шпоночное, длина шпонки l=50 мм, сечение bxh=12x8 мм, фаска 0,5х45°.

 

6. Конструирование корпусных деталей  и подбор крышек подшипников

 

      Корпус  проектируемого редуктора выбираем стандартный, разъемный, состоящий из крышки и основания. Форма корпуса – прямоугольная, с небольшими перепадами снаружи около посадочных мест подшипников. Подшипниковые бобышки и ребра находятся внутри, стяжные болты – только по продольной стороне корпуса. Крышки подшипниковых узлов ввиду небольших габаритов выполним накладными, фундаментные лапы не выступают за стенки корпуса.