Редуктор цилиндрический одноступенчатый с расчетами

Koleso_zubchatoe__1111_721300_013.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14
Неуказанные радиусы скруглений 2 мм
Нормальный исходный контур
Коэффициент смещения

Pesina_Kartak (1).pdf

Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ
имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Б.Р. Картак Н.Ю. Песина
0 ВОПРОСОВ И ОТВЕТОВ
ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Учебное электронное текстовое издание
Подготовлено кафедрой «Детали машин»
Научный редактор: доц. канд. техн. наук С.В. Бутаков
Учебное пособие для студентов всех форм обучения
немеханических специальностей. Материалы для подготовки к защите курсового проекта.
Приведены типовые вопросы задаваемые при защите
курсового проекта по деталям машин и основам конструирования. Даны краткие ответы на эти вопросы и
ссылки на учебную литературу для более глубокого
изучения поставленных вопросов.
© ГОУ ВПО УГТУУПИ 2009
Настоящее учебное пособие предназначено для подготовки студента к защите
курсовой работы или проекта по дисциплине «Детали машин и основы конструирования».
Перечень рассмотренных вопросов охватывает наиболее часто встречающиеся
на защитах и приведенные в учебном пособии «Задания на курсовые работы и
курсовые проекты» [1].
Ответы на вопросы даны в сокращенном (конспективном) виде. Для получения развернутого ответа по некоторым вопросам даны ссылки на учебную литературу.
1. На каком валу больше мощность – на быстроходном или тихоходном?
Чтобы правильно ответить на этот вопрос необходимо уточнить у преподавателя о какой передаче идет речь – о понижающей или повышающей?
Мощность в понижающей передаче в которой быстроходный вал является ведущим а тихоходный – ведомым можно узнать по формуле
Мощность в повышающей передаче в которой быстроходный вал является ведомым а тихоходный – ведущим можно узнать по формуле
где 0 – коэффициент полезного действия передачи (01).
2. На каком валу больше крутящий момент?
Крутящий момент всегда больше на тихоходном валу что следует из расчетного уравнения
где Р – мощность передаваемая валом кВт;
n – частота вращения вала обмин;
– коэффициент полезного действия.
3. Как связаны частоты вращения быстроходного и тихоходного валов?
Частоты вращения быстроходного и тихоходного валов связаны между собой
через передаточное число
где nБ – частота вращения быстроходного вала;
nТ–частота вращения тихоходного вала.
4. По какой мощности рассчитывается привод технологической машины?
Специализированные приводы следует рассчитывать по требуемой мощности
определяемой по мощности исполнительного механизма Pим
а универсальные приводы – по установленной мощности электродвигателя.
5. Как определить общее передаточное число привода состоящего из редуктора и гибкой (ременной или цепной) передачи?
Общее передаточное число такого привода определяется как произведение передаточных чисел редуктора и гибкой передачи.
6. Какие рекомендуются рациональные диапазоны передаточных чисел
для зубчатой цилиндрической ременной и цепной передач?
Рациональные значения передаточных чисел лежат в диапазоне:
Закрытые зубчатые цилиндрические
Открытые зубчатые цилиндрические
7. Как изменится передаточное число привода если увеличить синхронную частоту двигателя?
Увеличение синхронной частоты двигателя ведет к пропорциональному увеличению передаточного числа.
8. Как связаны габаритные размеры редуктора привода с синхронной
Главным габаритным размером редуктора является межосевое расстояние aw
которое ориентировочно определяет его длину L
где d1 и d2 – диаметры начальных окружностей зубчатого зацепления;
m – модуль зубчатого зацепления Z1 и Z2 – число зубьев на колесах.
Рост синхронной частоты двигателя ведет к увеличению передаточного числа
и следовательно к увеличению габаритов а снижение – к уменьшению.
9. Как определить требуемую мощность двигателя если известны частота вращения звездочки цепной передачи ее делительный диаметр и окружное усилие на звездочке?
Требуемая мощность определяется по уравнению
где Рзв – мощность на звездочке
– общий кпд передачи.
Мощность на звездочке кВт P зв = FV
где F – окружное усилие кН;
V – окружная скорость мс.
где Dзв – делительный диаметр звездочки мм;
n – частота вращения обмин.
10. Как определить требуемую мощность двигателя если известны скорость и усилие ленты транспортера?
где F – усилие натяжения ленты кН;
V – скорость движения ленты м с;
– общий КПД привода.
11. Как определить требуемую мощность двигателя если заданы частота
вращения вала исполнительного механизма и крутящий момент?
Требуемая мощность двигателя определяется по уравнению
где Рим – мощность исполнительного механизма
Мощность исполнительного механизма
где Тим – крутящий момент на валу исполнительного механизма Нм;
nим – частота вращения вала обмин.
12. Как можно определить передаточное отношение привода?
Если известны передаточные отношения отдельных ступеней привода то общее передаточное отношение
Если известны частоты вращения электродвигателя и вала исполнительного
механизма то U0 = nc (1– 100) nим
где nc – синхронная частота вращения электродвигателя;
– величина скольжения в процентах.
13. Как определить общий КПД привода?
Общий КПД привода определяется по уравнению
где i – КПД элемента привода в котором происходят потери мощности на
m – число типов элементов привода;
к – число однотипных элементов.
14. С какой целью используется редуктор в машине?
Назначение редуктора – понижение частоты вращения и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
15. В каких элементах привода происходят потери мощности?
Потери мощности происходят в элементах привода которые имеют детали перемещающиеся относительно друг друга причем это перемещение сопровождается механическим трением. К таким элементам относятся все виды механических передач а также подшипники и муфты.
16. Какая передача называется понижающей а какая повышающей?
Общее передаточное отношение в приводе машины
где nв и uим – соответственно частоты вращения ведущего и ведомого (исполнительного механизма) валов.
Если U0 > 1 то передача является понижающей если U0 1 то – повышающей.
17. По каким критериям работоспособности рассчитываются детали машин?
Детали машин образующие привод рассчитываются прежде всего по критерию
прочности. В отдельных случаях детали машин рассчитываются также по критериям жесткости износостойкости тепловой и вибрационной устойчивости.
18. Какие детали относятся к деталям общего машиностроения?
К деталям общего машиностроения относятся детали конструкция и размеры
которых регламентированы ГОСТами и которые используются в различных
машинах специального назначения. К таким деталям относятся крепежные винты зубчатые колеса валы подшипники и т.п.
19. По каким критериям можно оценить качество проектирования редуктора?
Критерий технического уровня редуктора определяется по формуле
где m – масса редуктора кг;
Тт – вращающий момент на тихоходном валу Нм
Низший уровень γ соответствует наиболее рациональным конструкциям.
20. Степень точности изготовления деталей в общем машиностроении?
Точность изготовления общемашиностроительных деталей регламентируется
ГОСТом 1643–81 предусматривающим 12 степеней точности в порядке убывания от 1 до 12. в общем машиностроении наибольшее применение находят степени точности от 6 до 9.
Степень точности для механических передач выбирают в зависимости от назначения и условий работы. Так для высокоточных передач рекомендуется 6-ая
степень точности для точных передач – 7-ая для передач средней точности –
-ая для пониженной точности – 9-ая.
РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
1. Что такое модуль передачи?
Модуль зубчатой передачи – это число в раз меньшее делительного окружного шага p
С целью обеспечения взаимозаменяемости зубчатых колес и унификации зуборезного инструмента значения модулей стандартизированы.
2. Что такое шаг зубчатого колеса?
Окружным шагом зубьев p называется расстояние между одноименными сторонами двух соседних зубьев измеренное по дуге окружности (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Окружной шаг зубчатого колеса
3. Что такое головка зуба ножка зуба и как выражается их высота через
Часть зуба расположенная между окружностью вершин зубьев и делительной
окружностью называют головкой зуба ее высоту обозначают hа.
Часть зуба расположенную между окружностью впадин и делительной окружностью называют ножкой зуба ее высоту обозначают hf.
Для нулевых передач т.е. у передач для которых суммарный коэффициент
смещения х = 0 ha = m hf = 125m.
Рис. 2.3. Геометрия зуба
4. Как называется прямая линия на которой происходит контакт зубьев
при передаче движения?
Эта прямая называется активным участком ab линии зацепления АВ в свою
очередь являющейся участком производящей прямой MN. Положение производящей прямой MN определяется углом зацепления dw образуемым этой прямой
и перпендикуляром к линии центров в полюсе зацепления Р. Последовательность построения зубчатого зацепления показана на рис. 2.4.1–2.4.3
5. Что такое коэффициент перекрытия допустимое минимальное значение его величины?
Коэффициентом торцевого перекрытия α называется отношение угла поворота
зуба ab в процессе зацепления к угловому шагу (рис. 2.5):
где pbt – основной окружной шаг (pbt = 2z).
В прямозубых передачах должно выполняться условие α ≥ 11.
Рис. 2.4. Геометрия зубчатого зацепления; 2.4.1. Начальные окружности и линия
зацепления; 2.4.2. Основные окружности; 2.4.3 .Окружности выступов
окружности впадин активный участок линии зацепления ab
В косозубых передачах вводится понятие коэффициента осевого перекрытия
где px – осевой шаг зубьев
bw – ширина зубчатого венца.
При проектировании косозубых передач рекомендуется подбирать такое сочетание параметров чтобы = 11.
Суммарный коэффициент перекрытия
Рис. 2.5. Схема к определению коэффициента торцевого перекрытия
6. Какие условия прочности необходимо выполнить чтобы при работе
передачи не было контактного разрушения зубьев?
Чтобы при работе передачи не было контактного разрушения зубьев необходимо выполнить условие H ≤ HP
где H – контактные напряжения в зубчатом зацеплении;
HP – допускаемые контактные напряжения.
В рационально сконструированной передаче отклонение H от допускаемого
контактного напряжения HP должно лежать в пределах от 15 % недогрузки до
7. Какие условия прочности необходимо обеспечить при расчете чтобы
при работе передачи не происходило поломки зубьев?
Чтобы при работе передачи не происходило поломки зубьев необходимо выполнить условие
Fj ≤ Fpj при j = 12
где Fj – напряжение изгиба в основании зуба
Fpj – допускаемое напряжение изгиба.
Допускается перегрузка по напряжениям изгиба не более 5 % недогрузка не
8. Какие условия прочности требуется обеспечить при расчете цилиндрической передачи?
При расчете цилиндрической зубчатой передачи необходимо выполнить условия прочности по контактным напряжениям H ≤ HP и по напряжениям изгиба
F1 ≤ FP1 и F2 ≤ FP2.
9. Как изменяются контактные напряжения в передаче при увеличении
межосевого расстояния?
Увеличение межосевого расстояния ведет к увеличению диаметров колес а
значит к уменьшению окружного усилия F что ведет в свою очередь к
уменьшению напряжений H
где Ak – площадь контактной поверхности.
10. Как изменяется напряжение изгиба при изменении модуля?
Увеличения модуля зубчатой передачи при заданном межосевом расстоянии
ведет к уменьшению числа зубьев а следовательно к увеличению их размеров.
Величина напряжений изгиба F определяется осевым моментом сопротивления основания зуба Wx
1.1. Какой параметр цилиндрической передачи оказывает наибольшее
влияние на величину контактных напряжений?
Межосевое расстояние.
12. Какой параметр передачи оказывает наибольшее влияние на напряжение изгиба при неизменной величине передаваемых нагрузок?
Модуль зубчатой передачи.
13. Что такое базовый предел контактной выносливости? Базовое число
Максимальное напряжение которое образец выдерживает практически неограниченное число циклов называется пределом контактной выносливости и обозначается н lim (рис. 2.6).
Число циклов нагружения соответствующее началу горизонтального участка
кривой усталости называют базовым числом циклов и обозначают при действии контактных напряжений NHO и при действии изгибающих напряжений NFO
Рис. 2.6. Кривая усталости
14. Чем отличается расчет допускаемых контактных напряжений для
прямозубых и косозубых передач?
Для прямозубых передач HP =HPmin
Для косозубых передач HP=045(HP1+HP2) ≤ 123HPmin
где HPmin – наименьшее из напряжений HP1 и HP2
15. Что такое проектный расчет передачи? Что при этом определяется?
Проектным расчетом называют определение основных размеров детали при
выбранном материале и по формулам соответствующим главному критерии
работоспособности (прочности жесткости износостойкости и др.). Этот расчет
применяют в тех случаях когда размеры конструкции заранее не известны.
Проектные расчеты выполняются с допущениями их выполняют как предварительные.
В проектном расчете зубчатой передачи определяют межосевое расстояние aw
модуль m числа зубьев Z1 и Z2 фактическое передаточное число uф размеры
зубчатых колес dj daj dfi и bwj для j= 12
16. Что такое проверочный расчет передачи? Что при этом проверяют?
Проверочным расчетом называют определение фактических характеристик
главного критерия работоспособности детали.
Проверочный расчет является уточненным когда форма и размеры детали известны из проектного расчета или приняты конструктивно а также определена
технология изготовления (способ получения заготовки вид термообработки
качество поверхности и др.).
В проверочном расчете зубчатой передачи определяют контактные напряжения
H и напряжения изгиба F и делают проверку по условиям прочности.
17. Как производится подбор смазки для зубчатых передач?
Первоначально по величине контактных напряжений H и окружной скорости V
выбирается рекомендуемая кинематическая вязкость смазки по которой подбирается соответствующий сорт смазки.
При смазывании зубчатых колес окунанием объем масляной ванны редуктора
принимают из расчета 05–08 л масла на 1 кВт передаваемой мощности.
18. Почему угол наклона зубьев в шевронных передачах больше чем в
С ростом угла наклона зубьев возрастает осевая сила (Fa = F tg ). Для ее
восприятия приходиться усложнять конструкцию опор валов использовать более дорогие радиально-упорные подшипники. С учетом этого фактора угол наклона
В шевронных передачах осевые силы приложенные к полушевронам взаимно
компенсируются и не передаются на опоры. Это позволяет использовать для
шевронных передач угол в диапазоне 25–45º .
19. Как выбирается материал для зубчатых колес?
Выбор материала для изготовления зубчатых колес определяется в основном
экономическими соображениями. После выбора марки стали необходимо вычислить диаметр заготовки вал-шестерни Dm и характерный размер заготовки
для насадного зубчатого колеса Sm. При определении механических характеристик сталей следует выбирать такие чтобы полученные значения Dm и Sm были
меньше или равны табличным значениям Dm1 и Sm2 .
Кроме того чтобы снизить вероятность заедания и улучшить прирабатываемость зубьев твердость рабочей поверхности зуба у шестерни должна быть на
–50 НВ выше чем у колеса при твердости материала меньше 350 НВ.
20. Как выбирается ширина зубчатого зацепления?
Ширина зубчатого зацепления bw определяется в зависимости от межосевого
где ba – коэффициент ширины венца колеса выбираемый из стандартного ряда:
6; 025; 0315; 04; 05; 0.63; 08; 10 – в зависимости от расположения шестерни относительно опор:
при симметричном расположении ba = 0315–05;
при несимметричном расположении ba = 025–04:
при консольном ba = 016–025;
для шевронных передач ba = 0.4–063.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛОВ
1. Что такое проектный расчет валов как он выполняется?
На первом этапе конструирования вала определяют диаметр наименьшего сечения вала из расчета на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Наименьший диаметр для быстроходного и тихоходного валов имеет сечение
на хвостовике вала для промежуточных валов – сечение в месте установки
подшипников. Диаметр наименьшего сечения определяют по формуле
d ≥ 3 103 T 0 2[ k ]
где Т – крутящий момент на валу Нм;
[k] – пониженные допускаемые напряжения на кручение МПа
[ k ] = (0 025 0 030) в
здесь в – предел прочности материала вала МПа.
Полученный диаметр вала округляют до ближайшего большего числа из ряда
нормальных линейных размеров.
2. Какие внешние нагрузки действуют на вал и учитываются при прочностных расчетах?
На вал действуют крутящий момент и силы в зубчатом зацеплении. К хвостовику вала приложены консольные силы вызванные давлением со стороны ременной или цепной передач или нагрузки от муфт вызванные несоосностью
3. Что является конечным результатом уточненного расчета валов?
Конечным результатом уточненного расчета валов является определение суммарного коэффициента запаса прочности S в опасном сечении и сопоставление
его с допускаемым значением.
4. Критерии работоспособности валов и осей?
Основными критериями работоспособности валов и осей являются прочность и
Под прочностью понимаем оценку соотношения действительного и допускаемого напряжений. Проверочные расчеты включают расчеты на усталостную и
статическую прочность.
Под жесткостью понимаем оценку соотношения действительных и допускаемых упругих перемещений вала (прогибы и углы поворота).
5. Что такое опасное сечение вала? Показать опасные сечения на диаграммах изменения запаса прочности.
Опасным называется такое сечение вала запас прочности в котором минимален.
На диаграмме запаса прочности (рис. 3.5) снижение запаса прочности наблюдается на участках с отклонением геометрии вала от гладкой цилиндрической
формы (шпоночные пазы галтели места посадки подшипников).
6. Какой цикл изменения напряжения принимается при расчете запаса
прочности по нормальным напряжениям? Как определяются амплитудные и средние напряжения циклов?
При расчете запаса прочности по нормальным напряжениям для прямозубых
передач принимается симметричный цикл изменения напряжений а для косозубых и шевронных – асимметричный цикл.
Амплитудные напряжения
где Ми – суммарный изгибающий момент
Wx – момент сопротивления при изгибе (осевой).
где МГ – изгибающий момент в горизонтальной плоскости;
МВ – изгибающий момент в вертикальной плоскости.
где N – продольная сила
А – площадь поперечного сечения.
7. Какой цикл изменения напряжения принимается при расчете запаса
прочности по касательным напряжениям? Как определяются амплитудные и средние напряжения циклов?
При расчете запаса прочности по касательным напряжениям принимают наиболее неблагоприятный от нулевой цикл изменения напряжений в котором амплитудные и средние напряжения принимаются равными
где T – крутящий момент
Wρ – момент сопротивления при кручении (полярный момент).
8. Как учитываются конструктивные элементы вала при уточненном
Конструктивные элементы вала (галтели шпоночные пазы шлицевые и резьбовые участки посадки с натягом) при уточненном расчете учитываются как
концентраторы напряжений.
9. Показать влияние концентраторов напряжений на диаграмме изменения коэффициентов запаса прочности.
На диаграмме изменения коэффициентов запаса прочности концентраторы напряжений проявляются в виде резких снижений значений этих коэффициентов
Рис. 3.1. Диаграмма измерения суммарного коэффициента запаса прочности
10. Как учитываются абсолютные размеры вала и чистота обработки поверхности при уточненном расчете?
При уточненном расчете абсолютные размеры вала учитываются в виде коэффициентов влияния размера поперечного сечения или а чистота обработки
поверхности учитывается в виде коэффициента влияния шероховатости поверхности kF.
11. При действии на участке вала нескольких концентраторов как находится расчетное значение коэффициента концентрации?
Если в опасном сечении несколько концентраторов то в расчете учитывается
только тот у которого отношение к имеет наибольшее значение где к –
эффективный коэффициент концентрации напряжений – коэффициент влияния поперечного размера.
12. Что следует предпринять если не обеспечивается выполнение условия прочности при уточненном расчете вала?
Если не выполняется условие прочности при уточненном расчете вала то следует заменить марку стали из которой запроектирован вал на другую с более
высоким пределом прочности что приведет к увеличению пределов выносливости –1 и –1. Другим решением может быть увеличение размеров вала что
приведет к уменьшению амплитудных напряжений a a и средних напряжений m m.
13. В какой последовательности выполняется уточненный расчет?
Последовательность выполнения уточненного расчета:
На основе эскизной компоновки выполняется расчетная схема вала на которой вал представляется в виде балки на двух опорах с внешними нагрузками
приложенными к валу (рис. 3.2.1).
Составляются расчетные схемы в проекциях на две взаимно перпендикулярные плоскости – вертикальную и горизонтальную (рис. 3.2.2).
На каждой из проекций определяются реакции опор и строятся эпюры продольной силы изгибающих и крутящих моментов.
Предварительно назначаются сечения которые могут быть опасными. Для
этих сечений определяются суммарные изгибающие моменты.
Для назначенных сечений рассчитываются запасы прочности по нормальным касательным напряжениям и общие.
Определяется опасное сечение для которого запас прочности окажется минимальным и проверяется выполнение условия прочности.
Рис. 3.2.1. Расчетная схема вала
Рис. 3.2.2. Расчетные схемы в проекциях на две взаимно перпендикулярные плоскости
14. Каким образом на эпюрах отражается наличие приложенных к валу
Продольная (осевая) сила Fa приложенная к валу образует сосредоточенный
где d – диаметр начальной окружности зубчатого колеса.
На эпюре изгибающих моментов в сечении к которому приложена продольная
сила образуется скачок изгибающих моментов на величину Мa.
15. На каком этапе проектного расчета определяется положение опор на
расчетной схеме вала?
Положение опор на расчетной схеме вала определяется при эскизной компоновке редуктора.
16. Что такое предел выносливости при симметричном цикле изменения
напряжений? Где он используется при уточненном расчете вала?
Пределы выносливости –1 и –1 являются механическими характеристиками
определяющими усталостную прочность. Пределом выносливости называется
наибольшее напряжение симметричного цикла которое с заданной вероятностью неразрушения может выдержать образец практически неограниченное
число циклов. Используются –1 и –1 при вычислении запаса усталостной
17. В каком случае вал и шестерня изготавливаются как одна деталь?
Вал и шестерня изготавливаются как одна деталь когда расстояние х от впадины зуба до шпоночного паза для цилиндрических колес меньше 25m.
где df1 – диаметр впадин шестерни
d4 – конструктивный диаметр вала под шестерней
t2 – глубина шпоночного паза в ступице шестерни (рис. 3.3).
Рекомендуется быстроходный вал выполнять в виде вал-шестерни при передаточном числе зубчатой передачи больше 25 с целью увеличения его жесткости
Рис. 3.3. Схема к расчету величины х
18. На основании какой теории прочности производится расчет на статическую прочность?
Расчет вала на статическую прочность производится на основании энергетической (четвертой) теории прочности по которой
(и + m )2 + 3к 2 ≤ [ ]
19. Какие конструктивные элементы облегчают сборку колеса и вала и
Со стороны посадки колеса на валу проектируется участок с конусностью 1:30
(рис. 3.4). Этот участок облегчает совпадение шпоночного паза в ступице колеса со шпонкой установленной на валу и обеспечивает центрирование колеса
относительно вала при сборке с помощью пресса.
Рис. 3.4. Конструктивные элементы вала
20. Как влияют радиусы галтели на величину коэффициента концентрации?
Увеличение радиуса галтели r ведет к уменьшению отношения tr где t – разница радиусов ступенчатого перехода на валу и к уменьшению эффективных
коэффициентов концентрации напряжений к и к. В конечном итоге увеличение радиусов галтели ведет к увеличению коэффициентов запаса прочности S
РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ И ШПОНОК
1. Что является критерием работоспособности подшипников качения?
Критерием работоспособности подшипников качения является усталостная
прочность которая оценивается как долговечность. Долговечность определяется с учетом базовой динамической грузоподъемности подшипника.
2. Какая минимальная долговечность допускается для подшипников качения устанавливаемых в зубчатых редукторах?
Для подшипников качения устанавливаемых в зубчатых редукторах долговечность должна быть не менее 12500 часов.
3. Как рассчитывается долговечность подшипников? В каких единицах
Долговечность (базовый расчетный ресурс) подшипника может быть выражена
в миллионах оборотов L или в часах Lh:
L = ; Lh = L 106 60n
где n – частота вращения кольца подшипника
c – динамическая грузоподъемность
P – эквивалентная динамическая нагрузка
m – показатель степени кривой усталости.
4. Что такое динамическая грузоподъемность подшипников? Как она определяется при расчете подшипников?
Одним из основных видов расчета подшипников качения является расчет на
долговечность по динамической грузоподъемности для предотвращения уста27
лостного выкрашивания. При расчете подшипника на долговечность учитывают его базовую динамическую грузоподъемность С которая соответствует нагрузке выдерживаемой не менее 90 % подвергнутых испытанию подшипников
без появления признаков усталости в течении 1 млн. оборотов. Эта нагрузка
приводится в ГОСТе и зависит от выбранного типоразмера подшипника.
5. Что такое эквивалентная нагрузка подшипников? Как она рассчитывается?
Эквивалентная динамическая нагрузка – это постоянная нагрузка которая при
приложении ее к подшипнику с вращающимся внутренним и неподвижным
внешним кольцами обеспечивает такую же долговечность какую имеет подшипник при действительных условиях нагружения.
Для определения эквивалентной динамической нагрузки используют зависимость
где Fr и Fa – радиальная и осевая нагрузки действующие на подшипник;
Х и У – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки;
KБ – коэффициент безопасности;
KT – температурный коэффициент;
V – коэффициент вращения.
6. Как находятся коэффициенты нагрузки Х У и величина Fa при расчете радиальных шариковых подшипников?
Коэффициенты нагрузки Х и У определяются в зависимости от отношения
и параметра осевого нагружения .
≤ то осевая нагрузка не оказывает влияния на долговечность этих
подшипников и следует принять Х = 1 У = 0.
> то Х = 056 а У = (1 – Х)e.
Осевая нагрузка Fa равна внешней осевой силе действующей на вал.
7. Как находятся коэффициенты Х У и величина Fa при расчете радиально-упорных подшипников?
Коэффициенты нагрузки Х и У в однорядных радиально-упорных подшипниках
находят таким же способом как и в радиальных подшипниках (см. п. 4.6 настоящего раздела).
При нагружении радиально-упорного подшипника радиальной нагрузкой Fri
возникает осевая составляющая Si определяемая по формулам
Si = 083e' Fzi – для роликовых конических подшипников
e' – коэффициент минимальной осевой нагрузки.
Для радиально–упорных шариковых подшипников с углом контакта α≥ 18°
При определении осевой силы Fai необходимо учитывать соотношение осевых
составляющих и внешней осевой силы действующей на вал.
8. Классификация подшипников качения.
Подшипники качения классифицирую по следующим признакам:
– по форме тел качения;
– по направлению воспринимаемой нагрузки;
– по числу рядов тел качения;
– по грузоподъемности;
– по классам точности
– по допустимому углу перекоса колес.
9. Смазка подшипников качения
Смазывание подшипников применяют в целях защиты от коррозии для снижения трения уменьшения износа отвода тепла и продуктов износа от трущихся
поверхностей снижения шума и вибраций.
Для смазывания подшипников применяют жидкие и пластичные смазки. Жидкие смазки применяют при окружных скоростях более 15–2 мс за счет разбрызгивания масла колесами. Пластичные смазки применяют при малых окружных скоростях.
10. Что такое статическая грузоподъемность подшипника?
Базовая статическая грузоподъемность Сo – это такая постоянная нагрузка которая соответствует максимальным расчетным контактным напряжениям между телом качения и дорожкой качения подшипника. Величина этих напряжений
определяется типом подшипника.
11. Какой подшипник имеет больший наружный диаметр: 308 или 408?
Подшипник 408 относится к тяжелой серии по грузоподъемности следовательно он имеет большие габаритные размеры и соответственно больший наружный диаметр.
12. Как определить наиболее нагруженный подшипник?
Наиболее нагруженный подшипник определяется по результатам расчета полных давлений в опорах
R1 = P12r + P12B и R2 = R22r + R22B
где R1r R2 r – реакции опор в горизонтальной плоскости
R1B R2 B – реакции опор в вертикальной плоскости.
Считаем также что наиболее нагруженная опора воспринимает и осевую нагрузку.
13. Что является критерием работоспособности призматических шпоночных соединений?
Критерием работоспособности является прочность по напряжениям смятия см
или по напряжениям среза ср.
Для стандартных шпонок достаточно проверять условие прочности только на
14. В каких случаях требуется выполнять расчет шпоночных соединений
по напряжениям среза?
Этот расчет необходим если конструируются нестандартные шпоночные соединения.
15. С какой целью при изготовлении шпоночных соединений обеспечивается зазор между шпонкой и торцевой поверхностью шпоночного паза ступицы?
У призматической шпонки боковые поверхности являются рабочими поэтому
при сборке шпоночного соединения в радиальном направлении предусматривается зазор чтобы гарантированно обеспечить передачу крутящего момента боковыми поверхностями шпонки.
16. Что следует предпринять если не выполняется условие прочности
Если при проверке шпонки напряжение смятия окажется ниже допустимого
[см] то можно установить две шпонки или выбрать шлицевое соединение.
17. Что такое напряженное соединение?
Это соединение деталей в котором напряжения появляются на этапе сборки до
приложения рабочей нагрузки. Например посадка с натягом подшипников на
18. Что такое ненапряженное соединение?
Это соединение деталей в котором напряжения появляются только после приложения внешних сил.
19. Могут ли ненапряженные шпоночные соединения обеспечивать осевую фиксацию колес?
Не могут. В этом случае осевую фиксацию колес приходиться обеспечивать
конструктивными мерами используя буртики на валу дистанционные втулки
разрезные кольца и тому подобные элементы.
20. С какой целью используются шпоночные соединения? Какие напряжения возникают в шпонке при нагрузке?
Шпонки служат для передачи крутящего момента к установленным на валу деталям (шкивам зубчатым и червячным колеса муфтам и тому подобное) или
наоборот от этих деталей к валам.
При передаче крутящего момента шпонка работает на смятие и на срез
Рис. 4.1. Силы действующие на шпонку
КОНСТРУКЦИЯ РЕДУКТОРА
1. Когда можно выполнять корпус редуктора без грузозахватных устройств?
Корпус редуктора изготавливается без грузозахватных приспособлений (проушины рым-болты и крюки) когда масса редуктора в сборе не превышает 20 кг.
2. С какой целью выполняется отверстие в ручке смотровой крышки?
Через отверстие в ручке смотровой крышки выходит воздух который расширяется от выделения тепла в зацеплении. Если для воздуха не предусмотрено отверстие для выхода то он пробивается через стыки и уплотнения что способствует вытеканию смазки наружу.
Если редуктор работает в условиях повышенной загрязненности то необходимо проектировать пробку-отдушину с фильтром так как при охлаждении редуктора во время остановки загрязненный воздух всасывается внутрь.
3. Как по чертежу редуктора можно определить его передаточное число?
Для этого нужно измерить диаметры начальных окружностей колеса и шестерни получить частное от их деления и округлить полученный результат до стандартного значения.
4. Как определить передаточное число редуктора не разбирая его?
Нужно провернуть быстроходный вал такое число раз чтобы получить один
оборот тихоходного вала. Это число оборотов быстроходного вала округленное до стандартного значения и есть передаточное число редуктора.
5. Как определить какой из выходных валов является быстроходным а
какой тихоходным не проворачивая валы?
Быстроходный вал редуктора имеет меньший диаметр по сравнению с тихоходным так как последний передает больший крутящий момент.
6. С какой целью устанавливаются прокладки между нажимными
крышками подшипниковых узлов и корпусом? Как эта цель достигается
при использовании врезных крышек?
Прокладки между нажимными крышками подшипниковых узлов и корпусом
редуктора устанавливаются для регулировки теплового зазора и уплотнения
стыка крышки с корпусом.
При использовании врезных крышек эта регулировка осуществляется с помощью распорных втулок или нажимного винта со стороны глухой крышки через
7. Как уплотняется фланцевый разъем корпуса и крышки редуктора?
При сборке стыковые поверхности фланцев корпуса и крышки редуктора покрываются пастой «Герметик» либо лаком.
8. Как при сборке редуктора учитывается некоторое удлинение вала
из-за нагрева редуктора при работе?
Чтобы избежать температурных деформаций вала при нагреве необходимо одну из опор сделать плавающей или предусмотреть тепловой зазор между
крышкой подшипникового узла и подшипником.
9. С какой целью в конструкции редуктора используются штифты?
Корпус и крышку редуктора фиксируют относительно друг друга штифтами
устанавливаемыми без зазора до расточки отверстий под подшипники.
Штифты позволяют многократно разбирать и собирать редуктор без смещения
осей расточек под подшипники.
10. Из каких деталей состоит система смазки в редукторе?
Система смазки в общем случае состоит из отверстия для заливки (это отверстие закрывается смотровой крышкой с ручкой-отдушиной) масловыпускного
отверстия с пробкой в нижней части корпуса а также маслоизмерительного
устройства для контроля уровня смазки в редукторе.
В зависимости от величины окружной скорости зубчатых колес также применяются маслоотражательные или мазеудерживающие кольца которые тоже относятся к системе смазки.
11. Изобразить мазеудерживающее кольцо. Когда оно используется?
Конструкция мазеудерживающего кольца представлена на рис. 5.1.
Используется оно когда окружная скорость зубчатых колес менее 2 мс и подшипники смазываются пластичной смазкой.
Рис. 5.1. Мазеудерживающее кольцо
12. Изобразить конструкцию маслоотражательного кольца. Когда оно
Конструкция маслоотражательного кольца приведена на рис. 5.2. Используется
оно когда окружная скорость зубчатых колес более 2 мс а диаметр выступов
косозубой или шевронной шестерни меньше наружного диаметра подшипника
на быстроходном валу.
Рис. 5.2. Маслоотражательное кольцо
13. Какие размеры проставляются на сборочном чертеже?
На сборочном чертеже проставляются габаритные установочные присоединительные посадочные и справочные размеры. Кроме того проставляются межосевые расстояния с допусками.
14. Когда на сборочном чертеже проставляются посадки а когда допуски?
Посадки на сборочном чертеже проставляются когда на чертеже изображены
сопрягаемые детали например валы и подшипники тихоходный вал и колесо.
Допуски проставляются на деталях если на сборочном чертеже нет сопрягаемой детали. Например на выходных участках валов указываются только допуски на диаметр (рис. 5.4).
15. Какие параметры редуктора регламентированы стандартом?
Стандартом регламентируются передаточные числа межосевые расстояния
между валами редуктора и коэффициент ширины колеса.
Рис. 5.4. Допуски и посадки на сборочном чертеже
16. Что такое плавающий вал?
Плавающим называют вал у которого обе опоры являются шарнирно–
подвижными (плавающими). Такую конструкцию имеет один из валов шевронной зубчатой передачи обычно быстроходный (рис. 5.5). В этом случае вал
имеет некоторое возвратно–поступательное осевое смещение которое позволяет компенсировать разницу в осевых усилиях на полушевронах и не передавать
эту нагрузку на подшипники.
17. Как определяются уровни смазки при проектировании и в процессе
эксплуатации редуктора?
Глубина погружения зубчатого колеса в масляную ванну должна быть не
меньше высоты зуба. Максимальная глубина погружения hma
При V 05 мс допускается погружать колесо до 16 его радиуса.
Контроль уровня смазки осуществляется с помощью маслоуказателя во время
остановки редуктора.
Рис. 5.5. Конструкция плавающего вала
18. Когда применяются врезные крышки?
Врезные крышки рекомендуется применять в тех случаях когда через подшипниковый узел проходит разъем корпуса например в горизонтальных редукторах.
19. Какие виды уплотнений применяются в редукторах?
В редукторах применяют уплотнения в подшипниковых узлах а также в сливной пробке в маслоуказателе и смотровой крышке.
Уплотняющие устройства в подшипниковых узлах различают по конструкции:
контактные (манжетные) лабиринтные и щелевые (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Виды уплотнений применяющихся в редукторах
20. Что такое технический уровень редуктора?
где ТТ – вращающий момент на тихоходном валу редуктора Нм;
m – масса редуктора кг.
Для редукторов соответствующих современным мировым образцам этот уровень составляет 006–010.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Задания на курсовые работы и проекты сост. Ю.В. Песин Б.Р. Картак Екатеринбург: УГТУ–УПИ 2008 36 с.
Баранов Г.Л. Детали машин и основы конструирования: – Екатеринбург:
УГТУ–УПИ 2008 288 с.
Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие –
Калининград: 2003 453 с.
Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин М. : Машиностроение 1988 416 с.
Проектирование одноступенчатого цилиндрического редуктора: методические указания по курсам «Детали машин и основы конструирования» и «Механика» сост. Г.Л. Баранов. Екатеринбург: УГТУ 2007. 49 с.
Картак Борис Рудольфович
Песина Наталья Юрьевна
Детали машин и основы конструирования
Компьютерная верстка
Рекомендовано РИС ГОУ ВПО УГТУ–УПИ
Разрешен к публикации 10.12.09.
Электронный формат – pdf
Издательство ГОУ–ВПО УГТУ–УПИ
0002 Екатеринбург ул. Мира 19
Информационный портал

reduktor.cdw

В редуктор залить масло индустриальное И-Г-А-22 ГОСТ
479.4-872. Допускается эксплуатировать редукторс отклонением
от горизонтального положения на угол до 5
. При этом необходимо
обеспечить уровень масла
достаточный для смазки зацепления.
Валы собранного редуктора должны проворачиваться от руки без
Поверхности корпуса редуктора
сопряженные по плоскости
покрыть тонким слоем герметика.
Необработанные наружные поверхности редуктора покрыть

Spetsifikatsia.spw

Подшипник 207 ГОСТ 8338-75
Подшипник 304 ГОСТ 8338-75
Болт М6-6gx14.36 ГОСТ 7798-70
Болт М8-6gx20.36 ГОСТ 7798-70
Болт М10-6gx27.36 ГОСТ 7798-70
Гайка М10.5 ГОСТ 5915-70
Гайка М12.5 ГОСТ 5915-70
Шайба 10.65Г ГОСТ 6402-70
Шайба 12.65Г ГОСТ 6402-70
-6gx100 ГОСТ 22042-76
Шпонка 5х5х26 ГОСТ 23360-78
Шпонка 8х7х32 ГОСТ 23360-78
Шпонка 12х8х42 ГОСТ 23360-78
Штифт 8x25 ГОСТ 3128-70
Манжета 1.1-20 x35-1 ГОСТ 8752-79
Манжета 1.1-30 x52-1 ГОСТ 8752-79
Масло И-Г-А-22 ГОСТ 17479

val1.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14
Неуказанные радиусы скруглений 1 мм
Острые кромки притупить.

задание редуктора.cdw

- исполнительный механизм
Мощность на ведомом валу
Частота вращения ведомого вала
Продолжительность включения
Коэффициент использования:
Вариант 11. Задание на проект
Кинематическая схема привода:
соосный цилиндрический прямозуб.
Кинематическая схема редуктора:

Кинематическая схема.frw

Эпюра быстроходного вала.frw

Эпюра тихоходгого вала.frw