Проект привода ленточного конвейера
Проект привода ленточного конвейера
ВведениеСогласно заданию требуется разработать привод ленточного транспортера, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи и двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора. Требуется выбрать электродвигатель, рассчитать зубчатые передачи, спроектировать и проверить пригодность шпоночных соединений, подшипников, разработать общий вид редуктора, разработать рабочие чертежи деталей: выходного вала, зубчатого колеса, крышек подшипников, шкива. Электродвигатель выбирается исходя из потребной мощности и частоты вращения. Зубчатая передача рассчитывается по условиям контактной и изгибной выносливости зубьев, проверяется на статическую прочность. Параметры ременной передачи принимаются по результатам расчета на тяговую способность. Валы проектируются из условия статической прочности (ориентировочный расчет) и проверяются на выносливость по коэффициенту запаса прочности. Шпоночные соединения проверяются на смятие, и размеры принимаются в зависимости от диаметра соответствующего участка вала. Типовой размер муфты определяется исходя из передаваемого момента, частоты вращения соединяемых валов и условий эксплуатации. Форма и размеры деталей редуктора и плиты привода определяются конструктивными и технологическими соображениями, а также выбором материалов и заготовок. При расчёте и проектировании ставится цель получить компактную, экономичную и эстетичную конструкцию, что может быть достигнуто использованием рациональных материалов для деталей передач, оптимальным подбором передаточного числа передач, использованием современных конструктивных решений, стандартных узлов и деталей при проектировании привода. 1 Кинематический расчет привода 1.1 Схема привода Рисунок 1-Схема привода Привод состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и 2-х ступенчатого циллиндрического редуктора. Движение от электродвигателя через клиноременную передачу 1-2 передается на входной вал редуктора 2-3. Через косозубую цилиндрическую передачу 3-4 передается движение на промежуточный вал 4-5 и далее через косозубую цилиндрическую передачу 5-6 на выходной вал редуктора - 6, который упругой муфтой соединен с валом барабана транспортера. 1.2 Выбор электродвигателя 1.2.1 Требуемая мощность электродвигателя Рэд = Рвых / общ , где Рвых - общая мощность на выходе, кВт. общ - общий КПД привода; общ= 1234564пм где, 12 - КПД ременной передачи 1-2; 34 - КПД косозубой цилиндрической передачи 3-4; 56 - КПД косозубой цилиндрической передачи 5-6; п - КПД пар подшипников; м - КПД муфты общ = 0,95 0,970,97 0.994 0,98= 0,841 Рвых = Ft V, где Ft - окружное усилие на барабане, кН ; V - скорость ленты конвейера, м/с; Рвых = 8700•0,45 = 3915Вт = 3,9 кВт; Рэд = , 1.2.2 Требуемая частота вращения nэ.тр = nвыхi12i34 i56 где, i12 -передаточное отношение передачи 1-2 i34 - передаточное отношение передачи 3-4 i56 - передаточное отношение передачи 5 - 6 nвых - требуемая частота вращения на выходе привода nвых = , где Dб - диаметр барабана,мм nвых = об/мин nэ.тр= 1000 об/мин 1.2.3 Выбор электродвигателя выбирается электродвигатель 132S6. Параметры: P = 5,5 кВт, nэд = 960 мин-1.
Рисунок 2-Электродвигатель 132S6. 1.3 Уточнение передаточных чисел Общее передаточное число , где Uред - передаточное число редуктора; U12 - передаточное число ременной передачи (U12 =3). 1.4 Кинематический и силовой расчет 1.4.1 Мощность, передаваемая на валы привода , , , , где P1 - мощность на 1-ом валу, Вт; P23 - мощность, передаваемая на вал 2-3, Вт; P45 - мощность, передаваемая на вал 4-5, Вт; P6 - мощность, передаваемая на выходной вал редуктора, Вт. 1.4.2 Частота вращения валов привода , , , . 1.4.3 Угловые скорости вращения валов , , , , 1.4.4 Крутящие моменты на валах , , , , 2 Расчет зубчатых передач Рисунок 3-Схема зубчатой передачи 2.1 Критерии работоспособности и расчета Критериями работоспособности зубчатой косозубой цилиндрической передачи являются: 1. износ; 2. усталостное выкрашивание; 3. усталостные поломки зубьев; 4. статические поломки. Расчет на прочность ведется от определения допускаемых контактных напряжений и определения допускаемых значений напряжений при расчете зубьев на усталостный изгиб. уН < [уН] уF < [уF] 2.2 Выбор материала зубчатых колес Таблица 2 Выбор материала зубчатых колес. |
Звено | Марка стали | Термообработка | Твердость зубьев НВ | ут, МПа | | Шестерни 3,5 | сталь 40Х | улучшение | 260..300 | 650 | | Колеса 4,6 | сталь 40Х | улучшение | 230..260 | 650 | | |
2.4 Расчет допускаемых напряжений 2.4.1 Допускаемые контактные напряжения В соответствии с ГОСТ 21354-75 допускаемые контактные напряжения равны , где уHlimB - предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, Н/мм2; KHL - коэффициент долговечности; SH - коэффициент безопасности (для зубчатых колес с однородной структурой материала (улучшение) SH = 1.1). При способе термической обработки, как улучшение, для сталей 45 и 40Х предел контактной выносливости поверхности зубьев , где NHO - базовое число циклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости; NHE - эквивалентное число циклов перемены напряжений. , где ni - частота вращения того зубчатого колеса, для которого определяется допускаемое напряжение, мин-1; c - число вхождений в зацепление зуба рассчитываемого колеса за один оборот (c = 1); tУ - суммарное время работы; Tn - максимальный из длительно действующих моментов; T1, T2 - действующие моменты; t1,t2 - время действия моментов. Рисунок 4-Режим работы , где - срок службы привода, годы (=9); - число рабочих смен в сутки (), - количество рабочих часов в каждую смену (). ч Т.к. , то KHL3 = 1. Т.к. , то KHL4 = 1. Т.к. , то KHL5 = 1. Т.к. , то KHL6 = 1. Для цилиндрических передач с косыми зубьями в качестве расчётных напряжений принимаются: , где - наименьшее из напряжений . Принимаем МПа. Принимаем МПа. 2.4.2 Допускаемые напряжения у ножки зуба , где у0Flim - предел выносливости при изгибе, соответствующий базовому числу циклов изменения напряжений, Н/мм2; KFL - коэффициент долговечности; SF - коэффициент безопасности (принимаем SF = 1.75 для улучшенных сталей 45, 40Х ). , где NFO - базовое число циклов перемены напряжений (); NFE - эквивалентное число циклов перемены напряжений (). Т.к. , то KFL3 = 1. Т.к. , то KFL4 = 1. Т.к. , то KFL5 = 1. Т.к. , то KFL6 = 1. 2.4.3 Максимальные допустимые напряжения Для зубьев зубчатых колес, подвергнутых улучшению , где ут - предел текучести материала при растяжении, Н/мм2. , где уFlimM - предельное значение напряжения, не вызывающего остаточных деформаций или хрупкого излома зуба, Н/мм2; SFM - коэффициент безопасности (для улучшенных сталей 45, 40Х SFM = 1.75). 2.5 Проектный расчет передачи 2.5.1 Определение коэффициентов перегрузки Коэффициенты нагрузки находятся по следующим зависимостям: при расчете на контактную выносливость , при расчете на изгибную выносливость , где KHв, KFв - коэффициенты, учитывающие неравномерность распределения нагрузки по длине зуба (ширине зубчатого венца); KHV, KFV - динамические коэффициенты (учитывают внутреннюю динамику передачи). По ГОСТ 21354-75 быстроходная передача 3-4 - 3 схема, тихоходная передача 5-6 - 5 схема, тогда ориентировочное значение коэффициентов концентрации нагрузки по длине можно определить из графиков . где u - передаточное число рассчитываемой передачи. u34 = 3,6 u56 = 2,8 KHB34 = 1.15 KFB34 = 1.32 KHB56 = 1.06 KFB56 = 1.1 Значение коэффициентов KHV и KFV выбирают в зависимости от окружной скорости в зацеплении, точности изготовления передачи и твердости зуба. Приближенная скорость в зацеплении , где nш - частота вращения шестерни, мин-1; CV - вспомогательный коэффициент (для косозубых цилиндрических передач и 1 группы термообработки CV = 1500); Tк - момент на колесе, Нм. Принимаем степень точности зубчатая передача 3-4 8я; зубчатая передача 5-6 8я. Выбираются значения коэффициентов KHV и KFV KHV34 = 1.045 KFV34 = 1.053 KHV56 = 1.025 KFV56 = 0.9 2.6 Расчет передачи c косозубыми цилиндрическими колесами (3-4)Цель расчета: определение геометрических размеров передачи, выполненной в герметичном корпусе. Определение предварительного значения межосевого расстояния:; мм.Принимаем мм из стандартного ряда. Определяем нормальный модуль из зацепления:;мм.Принимаем мм из стандартного ряда.Определяем числа зубьев зубчатых колёс:;Принимаем .Определим угол наклона зуба:;;;;;.Уточним передаточное отношение:;. Определим геометрические размеры передачи.Делительный диаметр:;мм;мм.Диаметры окружностей выступов: мм; мм. Диаметры окружностей впадин: мм; мм. Ширина зубчатых венцов колёс: мм. Ширину шестерни принимаем на 5 миллиметров больше. мм. Проверочные расчеты в зацеплении. После определения основных геометрических размеров необходимо выполнить проверочные расчеты по контактным напряжениям, напряжениям изгиба и по предельным напряжениям с целью предотвращения возможных ошибок. Уточненное значение окружной скорости.т.к. полученное значение скорости находится в том же диапазоне при выборе и , то коэффициенты и остаются прежними.Проверочный расчет по контактным напряжениям.,где . МпаДопускается недогруз передачи до 10%.В данном случае недогруз составляет 6,8%.Проверочный расчет по напряжениям изгиба:,где YF-коэффициент прочности зуба(выбирается в зависимости от приведённого числа зубьев колёс).; .Проверочный расчет по кратковременным перегрузкам.; ;;; ; ;; .Определение сил, действующих в зацеплении.Окружная сила: Радиальная сила: Осевая сила: Таблица 4. Итоговая таблица результатов расчетов|
Рассчитываемый параметр | Обозначение | Размерность | Численное значение | | 1. Межосевое расстояние | а34 | мм | 160 | | 2. Число зубьев шестерни | Z3 | мм | 45 | | 3. Число зубьев колеса | Z4 | мм | 164 | | 4. Нормальный модуль зацепления | mn | мм | 1,5 | | 5. Диаметр делительной окружности шестерни | d3 | мм | 68,89 | | 6. Диаметр делительной окружности колеса | d4 | мм | 251,1 | | 7. Диаметр окружности выступов шестерни | da3 | мм | 71,89 | | 8. Диаметр окружности выступов колеса | da4 | мм | 254,1 | | 9. Диаметр окружности впадин шестерни | df3 | мм | 65,14 | | 10. Диаметр окружности впадин колеса | df4 | мм | 247,35 | | 11. Ширина зубчатого венца шестерни | b3 | мм | 55 | | 12. Ширина зубчатого венца колеса | b4 | мм | 50 | | 13. Степень точности передачи | - | - | 8 | | 14. Угол наклона зуба | | град. | 11,76 | | 15. Окружная сила в зацеплении | Ft | Н | 1198,934 | | 16. Радиальная сила в зацеплении | Fr | Н | 442,7 | | 17. Осевая сила в зацеплении | Fa | Н | 204,938 | | | 2.7Расчет передачи c косозубыми цилиндрическими колесами (5-6)
Цель расчета: определение геометрических размеров передачи, выполненной в герметичном корпусе. Определение предварительного значения межосевого расстояния:; мм.Принимаем мм из стандартного ряда. Определяем нормальный модуль из зацепления:;мм.Принимаем мм из стандартного ряда.Определяем числа зубьев зубчатых колёс:;Принимаем .Определим угол наклона зуба:;;;;;.Уточним передаточное отношение:;. Определим геометрические размеры передачи.Делительный диаметр:;мм;мм.Диаметры окружностей выступов: мм; мм. Диаметры окружностей впадин: мм; мм. Ширина зубчатых венцов колёс: мм. Ширину шестерни принимаем на 5 миллиметров больше. мм. Проверочные расчеты в зацеплении. После определения основных геометрических размеров необходимо выполнить проверочные расчеты по контактным напряжениям, напряжениям изгиба и по предельным напряжениям с целью предотвращения возможных ошибок. Уточненное значение окружной скорости.т.к. полученное значение скорости находится в том же диапазоне при выборе и , то коэффициенты и остаются прежними.Проверочный расчет по контактным напряжениям:,где ; . Допускается недогруз передачи до 10%.В данном случае недогруз составляет 8,3%.Проверочный расчет по напряжениям изгиба:,где YF-коэффициент прочности зуба(выбирается в зависимости от приведённого числа зубьев колёс).; .Проверочный расчет по кратковременным перегрузкам.; ;;; ; ;; .Определение сил, действующих в зацеплении.Окружная сила: Радиальная сила: Осевая сила: Таблица 5. Итоговая таблица результатов расчетов|
Рассчитываемый параметр | Обозначение | Размерность | Численное значение | | 1. Межосевое расстояние | а56 | мм | 180 | | 2. Число зубьев шестерни | Z5 | мм | 53 | | 3. Число зубьев колеса | Z6 | мм | 150 | | 4. Нормальный модуль зацепления | mn | мм | 1,75 | | 5. Диаметр делительной окружности шестерни | d5 | мм | 93,99 | | 6. Диаметр делительной окружности колеса | d6 | мм | 266,01 | | 7. Диаметр окружности выступов шестерни | da5 | мм | 97,49 | | 8. Диаметр окружности выступов колеса | da6 | мм | 269,51 | | 9. Диаметр окружности впадин шестерни | df5 | мм | 89,615 | | 10. Диаметр окружности впадин колеса | df6 | мм | 261,635 | | 11. Ширина зубчатого венца шестерни | b5 | мм | 62 | | 12. Ширина зубчатого венца колеса | b6 | мм | 57 | | 13. Степень точности передачи | - | - | 8 | | 14. Угол наклона зуба | | град. | 9,24 | | 15. Окружная сила в зацеплении | Ft | Н | 2766,25 | | 16. Радиальная сила в зацеплении | Fr | Н | 1020,1 | | 17. Осевая сила в зацеплении | Fa | Н | 450 | | |
3. Расчет клиноременной передачи Выбираем сечение клинового ремня, предварительно определив угловую скорость и номинальный вращающий момент ведущего вала: При таком значении вращающего момента принимаем сечение ремня типа А, минимальный диаметр . Принимаем. Определяем передаточное отношение i без учета скольжения . Находим диаметр ведомого шкива, приняв относительное скольжение е = 0,015: . Ближайшее стандартное значение . Уточняем передаточное отношение i с учетом: . Пересчитываем: . Расхождение с заданным составляет 1,5 %, что не превышает допустимого значения 3%. Определяем межосевое расстояние а: его выбираем в интервале принимаем близкое к среднему значение а = 450 мм. Расчетная длина ремня: . Ближайшее стандартное значение L = 1400 мм. Вычисляем и определяем новое значение а с учетом стандартной длины L: Угол обхвата меньшего шкива Скорость По таблице определяем величину окружного усилия , передаваемого клиновым ремнем: на один ремень. . Допускаемое окружное усилие на один ремень: . Определяем окружное усилие: . Расчетное число ремней: . Определяем усилия в ременной передаче, приняв напряжение от предварительного натяжения Предварительное натяжение каждой ветви ремня: ; рабочее натяжение ведущей ветви ; рабочее натяжение ведомой ветви ; усилие на валы . Шкивы изготавливать из чугуна СЧ 15-32, шероховатость рабочих поверхностей . Сила предварительного натяжения одного ремня , Сила предварительного натяжения одной ветви комплекта ремней передачи Н Натяжение ветвей комплекта ремней передачи, нагруженной номинальной мощностью P Натяжение F1 ведущей ветви комплекта ремней Н Натяжение F2 ведомой ветви комплекта ремней 4 Ориентировочный расчёт валов 4.1 Расчёт быстроходного вала 2-3 Рисунок 5-Эскиз входного вала 2-3 , где Т - момент на быстроходном валу, Нм; мм принимаем d = 35 мм; хвостовик конический (М201,5), Диаметр участка вала под подшипник: где, t - высота заплечника, мм; t = 2мм , мм Принимаем dП = 40мм. Диаметр буртика подшипника: где, r - координата фаски подшипника, мм r = 2,5мм , мм Принимаем dБП = 48мм. 4.2 Расчёт промежуточного вала 4-5 Рисунок 6-Эскиз промежуточного вала 4-5 , где Т45 -момент на промежуточном валу; Принимаем dК = 45мм; dБК dК + 3f , где f -размер фаски колеса; f = 1,6мм , dБК 45 + 31,6 49,8 мм Принимаем dБК = 50мм Принимаем dП = 45мм. 4.3 Расчёт выходного вала 6 Рисунок 7-Эскиз выходного вала 6 , где Т-момент на выходном валу; мм ; ,где t-высота заплечника; мм принимаем dП =55мм; ; мм ; принимаем dБП =65мм; dК =dБП =65мм. dБК =dК +3f , где f- размер фаски колеса; f =2,6мм , dБК =65+ 32,6=70мм. 5 Подбор и проверка шпонокПодбираются шпонки призматические (ГОСТ 23360-78).Рисунок 8-Шпоночное соединение Таблица 4 |
Вал | Место установки | Диаметр d, мм | Сечение шпонки, мм | Фаска s, мм | Глубина паза, мм | Длина l, мм | | | | | b | h | | t1 | t2 | | | 2-3 | шкив | 29.1 | 6 | 6 | 0.3 | 3.5 | 2.8 | 40 | | 4-5 | колесо зубчатое | 45 | 14 | 9 | 0.5 | 5.5 | 3.8 | 32 | | 6 | колесо зубчатое | 67 | 20 | 12 | 0.5 | 7,5 | 4.9 | 50 | | 6 | полумуфта | 45 | 14 | 9 | .05 | 5,5 | 3.8 | 70 | | | Проверка шпонок на смятие, где T - передаваемый вращающий момент; dср - диаметр вала (средний) в месте установки шпонки; h, b, l - линейные размеры шпонки; t1 - глубина паза вала. Проверочный расчет шпонки 6Ч6Ч40 ГОСТ 23360-78, на валу 2-3. Т.к. материал ступицы (шкив) - чугун, то допускаемое напряжение смятия [усм]2-3 = 80 Н/мм2. Проверочный расчет шпонки 14Ч9Ч32 ГОСТ 23360-78, на валу 4-5. Т.к. материал ступицы (зубчатое колесо 4) - сталь, то допускаемое напряжение смятия [усм]4-5 = 120 Н/мм2. Проверочный расчет шпонки 18Ч11Ч56 ГОСТ 23360-78, на валу 6 под зубчатое колесо 6. Т.к. материал ступицы (зубчатое колесо 6) - сталь, то допускаемое напряжение смятия [усм]6к = 120 Н/мм2. Проверочный расчет шпонки 12Ч8Ч63 ГОСТ 23360-78, на валу 6 под полумуфту. Т.к. материал ступицы (полумуфта) - чугун, то допускаемое напряжение смятия [усм]6м = 80 Н/мм2. Т.к. , то необходимо поставить две шпонки под углов 180є, считая, что каждая шпонка передает половину нагрузки. Проверка показала, данные шпонки можно использовать в шпоночных соединениях редуктора. 6 Выбор муфтыИсходя из условий работы данного привода, будет использоваться втулочно-пальцевая муфта (ГОСТ 20884-93). Муфта выбирается по диаметру вала и по величине расчетного момента , где k - коэффициент, учитывающий эксплуатационные условия, для ленточных транспортеров при нагрузке спокойной - k = 1.5 (табл. 9.3, стр. 172, /8/). Рисунок 9-МУВП Основные параметры МУВП Таблица 5 .Основные параметры МУВП |
Т, Нм | d, мм | D, мм | L, мм | l, мм | | | | | | | | 1000 | 50 | 220 | 226 | 110 | | |
Проверочный расчёт муфты Упругие элементы рассчитываются на смятие: усм=2T/(zDdпlвт)?[ усм], где Т - вращающий момент; dп - диаметр пальца; (dп = 22) усм=21031216/(822022110)=0.54?2 МПа 7 Определение реакций опор промежуточного вала и построение эпюр Рисунок 10-Схема редуктора Для проверки выбираем промежуточный вал 2-3. Так как на него действует большее количество сил. Определим реакции опор: Рассмотрим проекции сил в плоскости ХZ : -Ft2 55 + Ft5 125 - RХВ 175 =0; тогда Н -Ft5 50 + Ft4 120 - RХА 175 =0; тогда Н Проверка: FIX =0; RХА - Ft4 + Ft5 - RХВ = 31,7 - 1198,9 + 2766,25 - 1599 = 0. Рассмотрим проекции сил в плоскости УZ: -Fr4 55 - Fa4 127,5 - Fr5 125 + Fa5 48,7 + RУB 175 =0; тогда Fr5 50 + Fa5 48,7 + Fr4 120 - Fa4 127,5 - RУА 175 =0; тогда Проверка: FIY =0; RYА - Fr4- Fr5 + RYВ = 859,5 - 442,7 - 1020,1+ 593,2 = 0. Суммарные реакции опор: Н Н Определим значения изгибающих моментов: Плоскость XZ: Сечение 1: 0 < X1 <0.055м. Сечение 2: 0 < X2 <0.70м. MX = RХА X1 MX = RХА (0,055 + X1) - Ft4 X2 MX(0) = 0 MX(0) = 31,7 0,055 = 1,74 Нм MX(0.036) = 31,7 0.055 = 1,74 Нм MX(0.138) = 31,7 0,125 - 1198,9 0,7 = -79,95 Нм Сечение 3: 0 < X3 <0.05м. MX = -RХВ X3 MX(0) = 0 MX(0.042) = -1599 0.05 = -79,95 Нм Плоскость УZ: Сечение 1: 0 < У1 <0.055м. MУ = RУА У1 MУ(0) = 0 MУ(0.036) =859,5 0.055 = 47,5Нм Сечение 2: 0 < У2 <0.7м. MУ = RУА (0,055 + У2) - Fr4 У2 + Fa4 0,0127 MУ(0) = 859,5 0,055 + 442,7 0,0127 = 53 Нм MУ(0.7) = 859,5 0,125 - 442,7 0,7 + 5,6= 98,5 Нм Сечение 3: 0 < У3 <0.05м. MУ = RУВ У3 MУ(0) = 0 MУ(0.05) = 593,2 0.05 = 29,66 Нм 7.1 Проверочный расчет промежуточного вала Проверочный расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) напряжениями [S]. Прочность соблюдена при S >= [S] . Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений вала. Рисунок 12-Эскиз вала Материал вала - сталь 45. Таблица 6 |
Диаметр заготовки | Твердость НВ | ув МПа | ут МПа | фт МПа | у-1 МПа | ф-1 МПа | шт | | <80 | 270 | 900 | 650 | 390 | 410 | 230 | 0,10 | | |
Сечение А - А: Концентратором напряжений является шпоночный паз. Коэффициент запаса прочности: S= Sу? Sф/ Sу=у-1D/ уа Sф=ф-1D/( фа+шфD? фа), где уа и фа - амплитуды напряжений цикла; шфD - коэффициент влияния асимметрии цикла напряжений. уа=103?М/W; фа=103?М к/2Wк М= М к = 130 Н?м Определим моменты инерции: W=р?d3/32-b?h?(2d-h)2/(16d)=3.14?453/32-14?9(2?45 -9)2/(16?45) = 8045мм3 Wк=р?d3/16-b?h?(2d-h)2/(16d)= 3.14?453/16-14?9(2?45-9)2/(16?45) = 16987мм3 уа=103 ?53/8045 = 6,6 МПа фа=103 ?130/2?6987 = 9.3 МПа Пределы выносливости вала: у-1D= у-1/КуD; ф-1D= ф-1/КфD, где КуD и КфD - коэффициенты снижения предела выносливости. КуD=( Ку/ Кdу+1/ КFу-1)/ КV, КфD=( Кф/ Кdф+1/ КFф-1)/ КV, где Ку и Кф - эффективные коэффициенты концентрации напряжений; Кdт и Кdф - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения; КFт и КFф - коэффициенты влияния качества поверхности; КV - коэффициент влияния поверхностного упрочнения. КуD=( 2,2/0,81+1/0,95-1)/ 1=2,77 КфD=( 1,75/0,81+1/0,95-1)/ 1=2,21 у-1D= 410 / 2,77 =148 МПа; ф-1D= 230 /2,21 = 104.1 МПа шфD=шф/ КфD шфD=0,1/ 2,21=0,045 Sу= 148 / 6,6 = 22,4 Sф= 104.1 / (9.3 + 0,035 9.3) = 10.8 S= 22,4 ? 10.8 /=15.4 [S] = 2.5 Проверка показала, что коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении больше чем требуемый. Сечение Б-Б: Концентратором напряжений является галтель у шестерни. Коэффициент запаса прочности: S= Sу? Sф/ Sу=у-1D/ уа Sф=ф-1D/( фа+шфD? фа), уа=103?М/W; фа=103?М к/2Wк М= М к = 130 Н?м Определим моменты инерции: W=р?d3/32=3.14?503/32=12267 мм3 Wк=р?d3/16=3.14?503/16=24531 мм3 уа=103 ? 126,8 / 12267 = 10,3 МПа фа=103 ? 130 / 2 ? 24531 = 2,6 МПа Пределы выносливости вала: у-1D= у-1/КуD; ф-1D= ф-1/КфD, где КуD и КфD - коэффициенты снижения предела выносливости. КуD=( Ку/ Кdу+1/ КFу-1)/ КV, КфD=( Кф/ Кdф+1/ КFф-1)/ КV, КуD=( 2,2/0,81+1/0,95-1)/ 1=2,77 КфD=( 1,75/0,81+1/0,95-1)/ 1=2,21 у-1D= 410 / 2,77 =148 МПа; ф-1D= 230 /2,21 = 104.1 МПа шфD=шф/ КфD шфD=0,1/ 2,21=0,045 Sу= 148 / 10,3= 14,4 Sф= 104.1 / (2,6 + 0,045 2,6) = 38,5 S= 14.4 ? 38,5 /= 5,3 [S] = 2.5 Проверка показала, что коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении больше чем требуемый. 8 Проверка пригодности подшипников промежуточного вала 2 - 3 Предварительно назначаем радиальные шариковые подшипники лёгкой серии 207. Схема установки подшипников - враспор. Для принятых подшипников находим: Cr = 20100 H; e = 0,26; Y =1,71;X=0,56 . Минимально необходимые для нормальной работы подшипников осевые силы: FaAmin = 0.83 e RA = 0,83 0,26 860,08= 185,6 H Значения осевых сил берём из расчёта зубчатых передач: Fa4 = 204,9H; Fa5 = 450H , тогда FA = Fa5 + Fa4 = 754,9H. Отношение FaА / (V RA) = 754,9/1 860,08 =0,87, что больше e = 0,26. Тогда для опоры А: Х =0,56; Y = 1,71. Найдём эквивалентную динамическую радиальную нагрузку: , где коэффициенты V = 1, Кб = 1,2 , КТ = 1 Н.0 Вычисляем ресурс работы подшипника: где, Сr - базовая радиальная динамическая грузоподъёмность подшипника, Н Рr - эквивалентная радиальная динамическая нагрузка, Н к=3 - показатель степени для шариковых подшипников; а1=1 - коэффициент корректирующий ресурс в зависимости от надежности (90%); а23=0,75 - коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника. n - частота вращения вала. ч Расчётная долговечность должна отвечать условию , где t - требуемый ресурс, t = 21600 ч. Данное условие выполняется, следовательно, подшипники 207 пригодны. 9 Конструктивные размеры корпуса редуктора Чтобы поверхности вращающихся колес не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса, между ними оставляют зазор , Расстояние b0 между дном корпуса и поверхностью колес . В двухступенчатых соосных редукторах между торцевыми поверхностями шестерни быстроходной ступени и колеса тихоходной ступени расположены два подшипника опор соосных валов. Расстояние ls между зубчатыми колесами , где T3 и T6 - ширины подшипников опор быстроходного и тихоходного валов. Толщина стенок . Принимается д = 8 мм. Толщина фланцев . Принимается b = 14.5 мм. Диаметры болтов: - фундаментальных , принимаются фундаментальные болты с резьбой М20; - остальные болты , принимаются болты с резьбой М16. 10 Выбор смазкиПри минимальном количестве масла смазывание редуктора осуществляется погружением колеса на высоту зуба в масло - картерное смазывание. Подшипники смазываются тем же маслом, что и детали передач. При смазывании колес погружением на подшипники попадают брызги масла, стекающего с колес, валов и стенок корпуса. Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в смазку (масло), заливаемую внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 1/3. Объем масляной ванны 4…6 л. По таблице устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях до 1000 Н/мм2 и скорости V до 2 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34 мм2/с. По таблице из справочной литературы принимаем масло индустриальное И-Г-А-46 (табл. 11.1-11.3, стр. 200, /4/). Контроль масла, находящегося в корпусе редуктора осуществляется с помощью жезлового маслоуказателя. 11 Подбор посадок и допусков Зубчатые колеса: H7/r6. Крышки торцовых узлов на подшипниках качения: H7/h8. Шпоночные соединения: P9/h9. Штифт с картеров: P8/h7. Штифт с крышкой: H8/h7. 12 Сборка и регулировка редуктора Перед сборкой полость корпуса редуктора подвергают очистке и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида. На входной вал насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80 - 100?С. На промежуточный вал насаживают подшипник предварительно нагретый в масле до 80 - 100?С.Затем закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала. Насаживают подшипник предварительно нагретый в масле до 80 - 100?С. На выходной вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо, насаживают подшипники, предварительно нагретые в масле до 80 - 100?С. Валы устанавливают в корпус. Для центровки устанавливают крышку редуктора на корпус с помощью цилиндрических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку редуктора с корпусом. На конические хвостовики входного и выходного валов закладывают шпонки и надевают муфту и шкив. Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и устанавливают маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляя крышку винтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытаниям на стенде по программе установленной техническими условиями. Заключение: 1. Согласно заданию был разработан привод - редуктор цилиндрический. 2. Был выбран электродвигатель, рассчитаны зубчатые передачи, спроектированы и проверены на пригодность шпоночные соединения, подшипники, разработан общий вид редуктора, разработаны рабочие чертежи деталей.. 3. Электродвигатель был выбран исходя из потребной мощности и условий работы привода. 4. Шпоночные соединения были проверены на смятие. 5. Форма и размеры деталей редуктора и плиты привода были определены конструктивными и технологическими соображениями, а также выбором материалов и заготовок. Список использованной литературы: 1. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие-4-е изд.,исп.- М.: Высш.щк.,1985-415 с.,ил.. 2. Левитский И. Г. Расчет клиноременной передачи: Методические указания по курсовому проектированию. Хабаровск, издательство ХГТУ, 1991. 3. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1979.
|