Краткое описание работы привода

Содержание

 

Введение

I. Общая часть

Краткое описание работы привода

Кинематическая схема привода

Специальная часть

Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода

Расчет передачи редуктора на контактную выносливость

Предварительный расчет валов редуктора

Определение конструктивных размеров зубчатой пары, крышки и корпуса

Проверка долговечности подшипников

Подбор и расчет шпонок

Уточненный расчет валов

Подборка и расчет муфт

Выбор сорта масла

Сборка редуктора

Литература

Приложение А Задание на курсовое проектирование

Приложение Б Компоновка редуктора

 

Введение

Цель курсового проектирования – систематизировать, закрепить, расширить теоретические знания, а также развить расчетно-графические навыки студентов. Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, минимальные габариты и масса, удобство в эксплуатации и экономичность. В проектируемом редукторе используются зубчатые передачи.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Данный тип механизма является одним из самых распространенных в технике и комплекс расчетов, необходимый для обоснования его конструкции, охватывает многие разделы учебного курса: теоретическую механику, сопротивление материалов, теплотехнику, метрологию и пр. Поэтому грамотный расчет редуктора обеспечивает получение значительного опыта в проектировании механизмов и машин и применении полученных при обучении знаний на практике.

 

Краткое описание работы привода

В проекте необходимо спроектировать редуктор для ленточного транспортера, подобрать электродвигатель, муфту, для условий, оговоренных техническим заданием. Конструкция проектируемого редуктора состоит из чугунного литого корпуса, внутри которого размещены элементы передачи: ведущий и ведомый вал с косозубыми колесом и шестерней, а также опоры – подшипники качения, а также сопутствующие детали. Входной вал соединяется с двигателем посредством упругой втулочно-пальцевой муфты. Выходной вал посредством жестко компенсирующей муфты связан свалом звездочки цепной передачи. Редуктор работает в щадящем режиме, поскольку Ксут = 0,3. Поэтому представляется, что износ механизма в пределах срока службы будет незначительным.

 

 

Специальная часть

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА

 

Расчет валов выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

Ведущего: M_К1 = M₁ = 52.3 ^. 10³ Н^.мм

Ведомого: M_К2 = M₃ = 201.8 ^. 10³ Н^.мм

Ведущий вал.

Определим диаметр выходного конца вала по формуле:

 

 (6.16[1, c.94])

 

где: [t_к] – допускаемое напряжение на кручение. Для материала валов - сталь 40Х нормализованная и учитывая влияние изгиба от натяжения ремня, принимаем пониженное значение [t_к] = 20 МПа.

М₁=52.3Н/мм².–вращающий момент на ведущем валу (валу шестерни), М₁ =52.3 Н/мм².

 

 

Принимаем d_в1 = 30 мм, согласно стандартного ряда по ГОСТ 6636-69 [1, c.95].

Примем диаметр вала под подшипниками d_п1 = 35 мм.

Ведомый вал.

Определим диаметр выходного конца ведомого вала.

Принимаем [t_к] = 25 МПа.

Вращающий момент на ведомом валу (валу колеса) М₂ = 135,286 кН/мм.

Диаметр выходного конца ведомого вала

 

 

Выбираем больший диаметр вала из стандартного ряда значений по ГОСТ 6636-69 [1, c.95]., d_в2 = 38 мм.

Примем диаметр вала под подшипниками d_п2 = 45 мм, под зубчатым колесом d_к2 = 50 мм. Диаметры остальных участков валов назначаются, исходя из конструктивных соображений при компоновке редуктора.

 

Таблица 3.

Условное обозначение подшипника	dп	Dп	Вп	C	C0
	Размеры, мм			Грузоподъемность, кН
207	35	72	17	19,7	13,6
209	45	85	19	25,5	17,8

 

Шестерня.

Число зубьев шестерни z₁ = 19.

Длина зуба b = 34 мм.

делительный диаметр шестерни d_е1 = 43.33 мм.

Средний делительный диаметр шестерни d₁ = 61,11 мм.

Внешний диаметр шестерни d_ae1 = 47.33 мм.

Колесо.

Коническое зубчатое колесо кованое.

Число зубьев z₂ = 95

Посадочный диаметр вала под колесом d_к2 = 45 мм.

 Внешний делительный диаметр колеса d_e2 = 220.67 мм.

Средний делительный диаметр колеса d₂ = 216,67 мм.

Диаметр ступицы d_ст» 1,6 d_K2 = 1,6 ^. 50 = 80 мм.

Длина ступицы: l_ст = (1,2¸1,5) ^. d_K2 = (1,2¸1,5) ^. 50 = 60¸90 мм. Окончательно принимаем l_ст = 60 мм.

Толщина обода d₀ = (2.5¸4) × m_n = (2.5¸4) ^. 2 = 5¸8 мм. Принимаем окончательно d₀ =6 мм.

Толщина диска С₂ = 0,3 × b₂ = 0.3 × 52 = 15,6 мм. Окончательно принимаем значение С₂ = 16 мм.

Корпусные размеры.

Материал корпуса и крышки редуктора - СЧ-15. Способ изготовления корпусных деталей – точное литье [1, c.238]. Определим конструктивные размеры корпусных и крепежных деталей редуктора по формулам, приведенным в таблицах 8.3 [1, c.157]:

Толщина стенок корпуса редуктора  δ = 0,025×a +1 = 0,025^. 130+ 1 = 4,25 мм.

Принимаем δ = 8 мм.

Толщина крышки редуктора  δ₁ = 0,02×a +1 = 0,02^. 130 + 1 = 3,6 мм.

Для обеспечения жесткости и прочности конструкции принимаем окончательное значение δ₁ = 8 мм.

Толщина верхнего фланца корпуса b = 1,5δ =1.5×8= 12 мм.

Толщина нижнего фланца крышки b₁ = 1,5δ₁ =1,5×= 12 мм.

Толщина нижнего пояса корпуса без бобышки [7, c.240], [1, c.445-446]:

p = 2,35 δ = 2,35 ^. 8 = 18,8 мм.

Принимаем значение p = 20 мм.

Диаметр фундаментных болтов

d₁ = (0,03¸0.036)a + 12 =(0,03¸0.036)×130 + 12 =15.9¸16.68 мм. Принимаем фундаментные болты с резьбой М16.

Диаметр болтов, крепящих крышку подшипникового узла к корпусу: d₂ = (0,7 ¸ 0,75) d₁ =(0,7 ¸ 0,75) ×16= 11.2 ¸ 12 мм. Принимаем болты с резьбой М12.

Диаметр болтов, соединяющих крышку с корпусом: d₃ = (0,5 ¸ 0,6) d₁ =(0,5 ¸ 0,6) ×16= 8 ¸ 9.6 мм.

Принимаем болты с резьбой М8.

 

Подбор и расчет шпонок

 

Для соединения валов деталями передающими вращение применяют главным образом призматические шпонки стали 45 стали 6. Принимаем при проектировании шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок берем по СТЭВ 189-75

 определяем напряжение смятия и условие прочности:

 

 (6.22 [1, с.102])

 

где: М – вращающий момент на валу, Н·мм;

d – диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

h – высота шпонки, мм;

l – длина шпонки, мм;

b – ширина шпонки, мм;

t₁ – глубина паза вала, мм;

[s_см] – допускаемое напряжение смятия, при стальной ступице (100¸200) Н/мм², при чугунной ступице (50¸70) Н/мм².

Ведущий вал:

Диаметр вала d_в1 = 38 мм, М₁ = 52,3 Н^.мм,

Шестерню выполняем за одно целое с валом

Рассчитываем шпонку под полумуфту

По таблице 6.9 [1. c.103] выбираем сечение и длину шпонки b x h x l = 10х8х50 мм, глубина паза t₁ = 5 мм. При длине ступицы полумуфты МУВП 58 мм.

 

Условие прочности выполняется.

Ведомый вал:

Рассчитываем шпонку под полумуфту

Диаметр вала d_в2 = 45 мм, М₂ = 201,8 Н^.мм,

По таблице 6.9 [1. c.103] выбираем сечение и длину шпонки b x h x l = 10х8х74 мм, глубина паза t₁ = 5 мм, t₂ =3.3 мм. При длине ступицы полумуфты МУВП 82 мм.

 

 

Условие прочности выполняется.

Шпонки под зубчатое колесо

Диаметр вала d_К2 = 50 мм, М₂ = 201,8 Н^.мм,

По таблице 6.9 [1. c.103] выбираем сечение и длину шпонки b x h x l = 14х9х50 мм, глубина паза t₁ = 5,5 мм, глубина паза на колесе t₂ = 3,8 мм. При длине ступицы полумуфты МУВП 60 мм.

 

 

Условие прочности выполняется.

УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ

 

Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и в сравнении их с допускаемым значением  Прочность соблюдена при n > .

 Ведущий вал.

 По сколько при конструировании диаметры вала шестерни были увеличены по сравнению с расчитаными для соединения её муфтой с валом электродвигателя, по этому уточненный расчет вала производить нет смысла.

Ведомый вал.

Материал вала сталь 45 термическая обработка – нормализация.

Диаметр заготовки до 70мм среднее значение  

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

Сечение А-А. Концентрация напряжения обусловлена наличием шпоночной канавки /1, таб.8.5/: , ,  /1, таб.8.8/; /1, стр.163 и 166/.  

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

 

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

 

Суммарный изгиб моментов в сечении А-А

 

 

Момент сопротивления изгибу сечения нетто при d=50мм, b=16, t₁=10

Момент сопротивления кручению сечения нетто

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

 

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

 

Сечение К-К. Концентрация напряжения обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягиванием / , ,  [1, таб.8.8]; [1, стр.163 и 166]  

Изгибающий момент

Осевой момент сопротивления при d=45мм.

 

Полярный момент сопротивления

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

 

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

 

 

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

 

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К-К

 

Сечение Л-Л. Это сечение при передачи вращающего момента от ведомого вала через муфту.

Концентрация напряжения обусловлена переходом от ш 45мм к ш38мм /1, таб.8.5/: , ,  /1, таб.8.8/;  /1, стр.163 и 166/.   

Внутренние силовые факторы те же, что и для сечения К-К  

Осевой момент сопротивления сечения при d=38мм.

 

Полярный момент сопротивления

 

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

Коэффициент запаса прочности

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Л-Л

 

Сечение Б-Б. Концентрация напряжения обусловлена наличием шпоночной канавки /1, таб.8.5/: , ,  /1, таб.8.8/;  /1, стр.163 и 166/.  

Изгибающий момент

 

Момент сопротивления изгибу сечения нетто при d=38мм, b=10мм, t₁=5мм

 

 

Момент сопротивления кручению сечения нетто

 

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 

 

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 

 

Коэффициент запаса прочности

Коэффициент запаса прочности

 

 

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б

 

 

Результаты поверки сводим в таблицу:

 

Таблица 4.

Сечение	А-А	К-К	Л-Л	Б-Б
Коэффициент запаса S	9.39	5,05	2.9	3.18

Подборка и расчет муфт

 

Муфты выбираем по расчетному моменту и диаметру вала по формуле

 

 (9.1[1,с.170])

 

где К- коэффициент, учитывающий эксплуатационные условия, его значение определим по таблице (9.3[7,с.172]) К=1.25

М_ном – вращающий момент на валу, Н ^. м

[M]- допустимый момент для муфты, Н ^. м

Ведущий вал:

М₁ =52.3 Н ^. м d₁ =38 мм

Принимаем муфту втулочно-пальцевую (МУВП) по ГОСТ 21424-75 для которой [M]=250 H×м

Выбираем муфту МУВП 250

n=4000 об/мин

l_цикл =58 мм-длинна полумуфты

l_ВТ =28 мм- длинна упругой муфты

Z=6- число пальцев

d₀ =28 мм- диаметр упругой втулки

L=121 мм- диаметр муфты Д= 140 мм- диаметр муфты Д₀ =105 мм- диаметр расположения пальцев С=(3…5)мм- зазор между полумуфтами d_п =14мм- диаметр пальца.

Упругие элементы муфты проверяем по напряжениям смятия в предложении равномерного распределения нагрузки между пальцами по формуле

 

 

где [s]_см=2 Н/мм² , допускаемое напряжение смятия.

Пальцы муфты, изготовлены из стали 45 ГОСТ 2050-74 рассчитывают на изгиб по формуле

 

 

где [s]_u – допускаемое напряжение изгиба Н/мм² определяется по формуле

 

 

где s_m – предел текучести материала пальцев Н/мм² по таблице 3.3(1,с.28)s_m =440 Н/мм² тогда

 

 

Условие прочности выполнено.

Ведомый вал:

М₂ =52.3 Н ^. м d₂ =38мм

Где [M]=500H×м

n=4000об/мин

l_цикл =82мм-длинна полумуфты

d_п =14мм- диаметр пальца

l_ВТ =28мм- длинна упругой муфты

Z=8- число пальцев

d₀ =28мм- диаметр упругой втулки

L=169мм- диаметр муфты

Д= 170мм- диаметр муфты

Д₀ =130мм

С=(3…5)мм- зазор между полумуфтами

Проверяем упругую муфту по напряжениям смятия

 

Пальцы муфты, изготовлены из стали 45 ГОСТ 2050-74 рассчитывают на изгиб

 

 

Условие прочности выполнено.

 

ВЫБОР СОРТА МАСЛА

 

Смазывание зубчатого зацепления производится погружением зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10мм. Определим объем масляной ванны,  исходя из расчета 0,25 дм³ масла на 1 кВт передаваемой мощности:

 

Р_тр × 0,25,

 

где: Р_тр – требуемая мощность электродвигателя.

По таблице 8.8 [1, c.164] определяем вязкость масла в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости.

При средней окружной скорости v = 2,19 м/с < 5м/с принимаем кинематическую вязкость масла равной n = 118 cCт.

По таблице 8.10 [1, c.165] выбираем в зависимости от вязкости масло индустриальное И-100А по ГОСТ 20799–75.

Уровень масла контролируется при работе редуктора закрытым жезловым. Подшипники смазываем пластичной смазкой, которую закладывают в подшипниковые камеры при сборке. Периодически смазку пополняют шприцем через пресс-масленки. Сорт смазки УТМ 7.15 [1, c.132].

 

СБОРКА РЕДУКТОРА

 

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

- на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100° С;

- в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в корпус редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.  После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо; в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку; ставят крышки подшипников. Перед постановкой сквозных крышек в протоки закладывают солидол. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.  Затем ввёртывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Литература

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М. и др., Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для техникумов – М.: Машиностроение, 1979. -351 с.

2. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие:– М.: Высшая шк., 1991.-432 с.

3. Куклин Н.Г., Детали машин. Учебник для учащихся машиностроительных техникумов. М.: Высшая школа,1973. -384 с.

4. Дунаев П.Ф., Курсовое проектирование деталей машин::– М.: Высшая шк., 1984.-255 с.

Содержание

 

Введение

I. Общая часть

Краткое описание работы привода