История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Дисциплины:
2021-04-18 | 92 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Оглавление
I.Выбор электродвигателя и кинематический расчет.................................................................................... 4
II.Расчет зубчатых колес редуктора............................................................................................................... 4
III.Предварительный расчет валов редуктора............................................................................................... 7
IV.Конструктивные размеры шестерни и колеса........................................................................................... 8
V.Конструктивные размеры корпуса редуктора............................................................................................ 8
VI.Расчет цепной передачи............................................................................................................................ 8
VII.Первый этап компоновки редуктора...................................................................................................... 10
VIII.Проверка долговечности подшипника................................................................................................... 11
IX.Проверка прочности шпоночных соединений......................................................................................... 13
X.Уточненный расчет валов.......................................................................................................................... 14
XI.Посадка зубчатого колеса, звездочки и подшипника............................................................................... 18
XII.Выбор сорта масла................................................................................................................................... 18
XIII.Сборка редуктора................................................................................................................................... 18
Заключение.................................................................................................................................................. 19
Список литературы....................................................................................................................................... 19
Введение
В машиностроение широко применяют различные механизмы. В их число входит редуктор, расчет которого я провожу.
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя (ведущего вала) к валу рабочей машины (ведомого вала).
|
Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестерённый масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу степеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.).
Я проектирую привод с одноступенчатым цилиндрическим прямозубым редуктором и цепной передачей. Основной целью моей работы является расчет и конструирование данного привода, основные требования к которому являются: надежность, удобство в эксплуатации и экономичность.
Исходные данные на проектирование
Усилие на ленте: Fл=13 кН
Скорость ленты: Vл=1,2 м/с
Диаметр барабана: Дб=250мм
1-электродвигатель
2-муфта
3-одноступенчатый редуктор
4-цепная передача
5-приводной барабан
6-лента конвеерная
А-вал барабана;
В-вал электродвигателя и 1-й вал редуктора;
С-2-й вал редуктора
III.Предварительный расчет валов редуктора
Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Ведущий вал:
диаметр выходного конца при допускаемом напряжении МПа по формуле:
мм.
Некоторые муфты, например УВП, могут соединять валы разных диаметров в пределах одного номинального момента. У подобного электродвигателя диаметр вала может быть 42 или 48 мм. Примем мм. Выбираем МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточками полумуфт под мм и мм. Примем под подшипниками мм. Шестерню выполним за одно целое с валом.
|
Ведомый вал:
Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи, принимаем МПа.
Диаметр выходного конца вала
мм.
Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда: мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем мм, под зубчатым колесом мм.
Диаметры остальных участков валов назначаю исходя из конструктивных соображений при компоновке редуктора.
IV.Конструктивные размеры шестерни и колеса
Шестерню выполняем за одно целое с валом; ее размеры определены выше: мм; мм; мм.
Колесо кованное: мм; мм; мм.
Диаметры ступицы мм; длина ступицы мм; принимаем мм.
Толщина обода мм, принимаем мм.
Толщина диска мм.
V.Конструктивные размеры корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса и крышки:, принимаем мм; мм, принимаем мм.
Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:
верхнего пояса корпуса и крышки
мм; мм;
нижнего пояса корпуса
мм; принимаем мм.
Диаметр болтов:
фундаментальных
мм; принимаем болты с резьбой М20;
крепящих крышку к корпусу у подшипников
мм; принимаем болты с резьбой М16;
соединяющих крышку с корпусом
мм; принимаем болты с резьбой М12.
VI.Расчет цепной передачи
Выбираем приводную роликовую однорядную цепь.
Вращающий момент на ведущей звездочке
Н мм.
Передаточное число было принято ранее
.
Число зубьев: ведущей звездочки
;
ведомой звездочки
.
Принимаем и.
Тогда фактическое
.
Отклонение
, что допустимо.
Расчетный коэффициент нагрузки
,
где - динамический коэффициент при спокойной нагрузке (передача к ленточному конвейеру); учитывает влияние межосевого расстояния,; - учитывает влияние угла наклона линии центров (, если этот угол не превышает, в данном примере); - учитывает способ регулирования натяжения цепи, при периодическом регулировании натяжения цепи;, при непрерывной смазке; - учитывает продолжительность работы в сутки, при односменной работе.
Для определения шага цепи по формуле надо знать допускаемое давление в шарнирах цепи. В таблице допускаемое давление задано в зависимости от частоты вращения ведущей звездочке и шага. Поэтому величиной следует задаваться ориентировочно. Ведущая звездочка имеет частоту вращения об/мин. Среднее значение допускаемого давлении при об/мин МПа.
|
Шаг однорядной цепи
мм.
Подбираем по таблице цепь ПР-31,75-88,50 по ГОСТ 13568=75, мм; разрушающую нагрузку кН; массу кг/м; мм2.
Скорость цепи
м/с.
Окружная сила
Н.
Давление в шарнире проверяем по формуле
МПа.
Уточняем по таблице допускаемое давление
МПа. Условие выполнено. В этой формуле 22МПа – табличное значение допускаемого давления при об/мин и мм.
Определяем число звеньев цепи по формуле
,
где;;.
Тогда
.
Округляем до четного числа.
Уточняем межосевое расстояние цепной передачи по формуле
мм.
Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, т.е. на мм.
Определяем диаметры делительных окружностей звездочек
мм;
мм.
Определяем диаметры наружных окружностей звездочек
,
где мм – диаметр ролик цепи.
мм;
мм.
Силы, действующие на цепь:
окружная Н – определена выше;
от центробежных сил Н, где кг/м выбранное по таблице;
от провисания Н, где при угле наклона передачи.
Расчетная нагрузка на валы
Н.
Проверяем коэффициент запаса прочности цепи
.
Это больше, чем нормальный коэффициент запаса; следовательно, условие выполнено.
Размеры ведущей звездочки:
ступица звездочки мм; мм; мм;
толщина диска звездочки мм, где - расстояние между пластинками внутреннего звена.
Аналогично определяют размеры ведомой звездочки.
XI.Уточненный расчет валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему). Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями. Прочность соблюдена при.
Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Ведущий вал.
Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 45, термическая обработка – улучшение.
При диаметре заготовки до 90 мм (в нашем случае мм) по таблице выбираем среднее значение МПа.
|
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
МПа.
Сечение А-А. Это сечение при передачи вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрации. Напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности
,
Где амплитуда и среднее напряжение от нулевого цикла
.
При мм; мм; мм
мм3;
МПа.
Принимаем, и.
.
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной консольной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина этой нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть при Н мм Н мм.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты мм (муфта УВП для валов диаметром 28 мм), получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки Н м.
Момент сопротивления изгибу
мм3.
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
МПа.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
;
Результирующий коэффициент запаса прочности
Получилось близким к коэффициенту запаса. Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов оказывают нагрузки, не вносит существенных изменений.
По той же причине проверять прочность в сечениях Б-Б и В-В нет необходимости.
Ведомый вал.
Материал вала – сталь 45, МПа.
Предел выносливости МПа и МПа.
Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: и; масштабные факторы;; коэффициенты и.
Крутящий момент Н мм.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Н мм;
изгибающий момент в вертикальной плоскости
Н мм;
суммарный изгибающий момент в сечении А-А
Н мм.
Момент сопротивлению кручению (м; мм; мм)
мм3.
Момент сопротивления изгибу
мм3.
Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений
МПа.
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
МПа; среднее напряжение.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
.
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А
.
Сечение К-К. Концентрация напряжений обусловлена посадкой с гарантированным натягом; и; принимаем и.
Изгибающий момент
Н мм.
Осевой момент сопротивления
мм3.
Амплитуда нормальных напряжений
МПа;.
Полярный момент сопротивления
мм3.
Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений
МПа.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
|
.
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К-К
.
Сечение Л-Л. Концентрация напряжений обусловлена переходом от мм к мм; при и коэффициенты концентрации напряжений и. Масштабные факторы;.
Внутренние силовые факторы те же, что и для сечения К-К.
Осевой момент сопротивления сечения
мм3.
Амплитуда нормальных напряжений
МПа.
Полярный момент сопротивления
мм3.
Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений
МПа.
Коэффициенты запаса прочности
;
.
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Л-Л
.
Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: и;;.
Изгибающий момент (мм)
Н мм.
Момент сопротивления сечения нетто при мм и мм
мм3.
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
МПа.
Момент сопротивления кручению сечения нетто
мм3.
Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений
МПа.
Коэффициенты запаса прочности
;
.
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б
.
Сведем результаты проверки в таблицу:
Сечения | А-А | К-К | Л-Л | Б-Б |
Коэффициент запаса | 14,3 | 5 | 8,9 | 8,6 |
Во всех сечениях.
XIII.Выбор сорта масла
Смазывания зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружения колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны определяем из расчета масла на 1 кВт передаваемой мощности: дм3.
По таблице устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях МПа и скорости м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна м2/с.
Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1, периодически пополняем его шприцем через пресс-масленки.
XIV.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 вала:
на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до;
в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распоротую втулку, мазеудерживающие кольцо и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладывают в основание корпуса 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 с комплектом металлических прокладок для регулировки.
Перед остановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.
Долее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.
Затем ввертывают 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.
Заключение
Мною спроектирован привод с одноступенчатым редуктором и цепной передачей.
В процессе проектирования был проведен кинематический расчет и получено, что угловая скорость на валу шестерни равна 101,8 рад/с, на валу колеса 20,36 рад/с и на валу барабана 6,9 рад/с. В результате расчетов получено общее передаточное отношение равное 14,75 и передаточные числа: для цепной передачи 2,95; для всего редуктора 5.
Вращающий момент на валу барабана в 2,95 раз больше, чем на валу колеса и в 14,7 раз больше, чем на валу шестерни.
Контактное напряжение для зубчатого колеса равно 367 МПа, а допустимое напряжение равно 410 МПа. И напряжение изгиба для колеса равно 86 МПа, а допустимое напряжение изгиба для колеса равно 206 МПа. А значит условия и выполнены.
Затем рассчитано межосевое расстояние, которое равно 180 мм, и проведена проверка на контактное и изгибное напряжения, которая показала, что напряжения допустимы.
При расчетах конструктивных размеров корпуса редуктора были приняты: фундаментальный болт с резьбой М20, болт крепящий крышку к корпусу у подшипника с резьбой М16 и болт соединяющий крышку с корпусом с резьбой М12.
Проведена проверка долговечности подшипника и получено, что подшипник на ведомом валу имеет расчетную долговечность в 2,5 раз больше чем на ведущем валу.
Так же проведена проверка на расчетное напряжение смятия, и она показала, что на ведущем валу, на ведомом валу под звездочкой и под зубчатым колесом расчетное напряжение смятия допустимо.
В конце уточнен расчет валов и определено, что сечение К-К самое опасное, т.к. коэффициент запаса прочности.
Список литературы
• Курсовое проектирование деталей машин./С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416с.
Оглавление
I.Выбор электродвигателя и кинематический расчет.................................................................................... 4
II.Расчет зубчатых колес редуктора............................................................................................................... 4
III.Предварительный расчет валов редуктора............................................................................................... 7
IV.Конструктивные размеры шестерни и колеса........................................................................................... 8
V.Конструктивные размеры корпуса редуктора............................................................................................ 8
VI.Расчет цепной передачи............................................................................................................................ 8
VII.Первый этап компоновки редуктора...................................................................................................... 10
VIII.Проверка долговечности подшипника................................................................................................... 11
IX.Проверка прочности шпоночных соединений......................................................................................... 13
X.Уточненный расчет валов.......................................................................................................................... 14
XI.Посадка зубчатого колеса, звездочки и подшипника............................................................................... 18
XII.Выбор сорта масла................................................................................................................................... 18
XIII.Сборка редуктора................................................................................................................................... 18
Заключение.................................................................................................................................................. 19
Список литературы....................................................................................................................................... 19
Введение
В машиностроение широко применяют различные механизмы. В их число входит редуктор, расчет которого я провожу.
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя (ведущего вала) к валу рабочей машины (ведомого вала).
Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестерённый масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу степеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.).
Я проектирую привод с одноступенчатым цилиндрическим прямозубым редуктором и цепной передачей. Основной целью моей работы является расчет и конструирование данного привода, основные требования к которому являются: надежность, удобство в эксплуатации и экономичность.
Исходные данные на проектирование
Усилие на ленте: Fл=13 кН
Скорость ленты: Vл=1,2 м/с
Диаметр барабана: Дб=250мм
1-электродвигатель
2-муфта
3-одноступенчатый редуктор
4-цепная передача
5-приводной барабан
6-лента конвеерная
А-вал барабана;
В-вал электродвигателя и 1-й вал редуктора;
С-2-й вал редуктора
I.Выбор электродвигателя и кинематический расчет
По таблицам примем:
КПД пары цилиндрических зубчатых колес ή1=0,98; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения,ή2=0,99; КПД открытой цепной передачи ή3=0,92; КПД, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана, ή4=0,99.
Общий КПД привода
Мощность на валу барабана 15.6 кВт
Требуемая мощность электродвигателя
17.82 кВт
Угловая скорость барабана
9.6 рад/с
Частота вращения барабана
91 об/мин
По таблицам по требуемой мощности кВт с учетом возможностей привода, состоящего из цилиндрического редуктора и цепной передачи, выбираем электродвигатель 4А 180М6 У3, со скольжением и номинальной (рабочей) частотой 973 об/мин.
Угловая скорость двигателя 101.8 рад/с
Проверим общее передаточное отношение:
что можно признать приемлемым, т.к. оно находится между 9 и 36.
Частые передаточные числа (они равны передаточным отношениям) можно принять: для редуктора по ГОСТ 2185-66, для цепной передачи
Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора и приводного барабана:
Вал В | n1=nдв=973 об/мин | рад/с |
Вал С | об/мин | рад/с |
Вал А | об/мин | рад/с |
Вращающие моменты:
на валу шестерни
Н мм
на валу колеса
Н мм
|
|
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!