Кинематический расчёт привода

Содержание

	Стр.
Введение	2
1. Кинематический расчёт привода	3
2. Расчёт закрытых передач	4
3. Компоновка редуктора	11
4. Конструирование корпусных деталей крышек подшипников 5. Расчёт шпоночного соединения	13 18
6. Расчёт валов	19
7. Расчёт подшипников	28
8. Выбор посадок	33
9. Выбор смазочных материалов и систем смазывания	34
10. Уплотнительные устройства	34
11. Подбор муфты 12. Технология сборки редуктора	35 37
Заключение	38
Список используемых источников	39

 

 

 

Введение

 

Во всех отраслях народного хозяйства производственные процессы осуществляются машинами и аппаратами с машинными средствами механизации. Поэтому уровень народного хозяйства в большей степени определяется уровнем машиностроения.

Машины настолько прочно вошли в жизнь общества, что в настоящее время трудно найти такой предмет или продукт потребления, который был бы изготовлен или доставлен к месту потребления без помощи машин. Без машин невозможно было бы современное развитие наук, медицины, искусств, требующих совершенных инструментов и материалов, были бы невозможны быстрые темпы строительства, а также не могли бы удовлетворяться потребности населения в предметах широкого потребления.

Важнейшим достижением и показателем уровня машиностроения и приборостроения является автоматизация, в частности комплексная автоматизация производственных процессов в народном хозяйстве, охватывающая автоматизацию непрерывных процессов, автоматизацию крупного производства штучных изделий и в настоящее время распространяемую на принципиально более сложную автоматизацию производства штучных изделий мелкосерийного производства. Расширяется применение материало-, трудо- и энергосберегающей технологии, станков с программным управлением и многоцелевых гибких производственных систем.

 

Кинематический расчёт привода

Подбор электродвигателя

Выбор электродвигателя. Для выбора электродвигателя определяют требуемую

его мощность и частоту вращения.                                                                 [ 2 стр. 5-10].

Р_э.тр=Р_в/η_общ=5.76/0.8489=6.785 кВт

 

где η_общ= η_ц*η_з²*η_м*η_подш=0.96*0.97²*0.98*0.99=0.8489

 

Потребляемую мощность (кВт) привода (мощность на выходе) определяют по

формуле:

Р_в=F*v=7.2*0.8=5.76 кВт

Расчёт закрытых передач

Расчет цилиндрической зубчатой передачи.

[2 стр. 16-25]

Выбор материала

Выбор твердости, термической обработки и материала колес:

Т.О. колеса и шестерни одинаковая ­ улучшение и закалка ТВЧ, твердость

на поверхности 48…53 НRС (50.5 НRС) в сердцевине 269-302 HB; σ_ст=750мПа;

D_пр=200мм, S_пр=125 мм.

Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 35ХМ

 

Проверочный расчет

9. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям

   условие прочности выполняется.

10. Силы в зацеплении

  окружная

        радиальная

 

 

11. Проверка зубьев по напряжениям изгиба

В зубьях колеса

В зубьях шестерни

12. Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки.

К_пер=2.2 коэффициент перегрузки

       Для предотвращения остаточных деформаций и хрупкого разрушения поверхностного слоя контактное напряжение σ_Hmax при действии пикового момента не должно превышать допускаемое [σ]_Hmax

 

       Для предотвращения остаточных деформаций и хрупкого разрушения зубьев напряжение σ_Fmax изгиба при действии пикового момента не должно превышать допускаемое [σ]_Fmax

 

Вывод: таким образом данная передача удовлетворяет всем условиям прочности и может использоваться в конструкции привода.

2.2.Проектный расчет быстроходной передачи

1. Предварительное значение межосевого расстояния

Окружную предварительную скорость вычисляют по формуле:

Степень точности 9

 

Уточняем межосевое расстояние:

Принимаем a _w =100мм

ψ_ba=0.3

Коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность:

 - коэффициент учитывающий внутреннюю динамику нагружений.

Окружную скорость вычисляют по формуле:

 

 

2. Предварительные основные размеры колеса.

Делительный диаметр:

Ширина:

3. Модуль передачи

Максимально допустимый модуль определяют по формуле:

Минимальное значение модуля определяют из условия прочности:

Коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба:

 коэффициент учитывающий внутреннюю динамику нагружения принимают по табл 2.9

 

Коэффициент учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца

 

Коэффициент учитывающий влияние погрешностей изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями

 

 

Из полученного диапазона модулей принимают меньшее значение, согласуя его со стандартным

m=2

 

4. Суммарное число зубьев

5. Число зубьев шестерни и колеса

Число зубьев шестерни

Число зубьев колеса

6. Фактическое передаточное чило

7. Диаметры колес

Делительный диаметр шестерни:

Делительный диаметр колеса:

Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев

8. Размеры заготовок

Условие выполняется:

Проверочный расчет

9. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям

условие прочности выполняется.

10. Силы в зацеплении

      окружная

     радиальная

 

 

11. Проверка зубьев по напряжениям изгиба

В зубьях колеса

В зубьях шестерни

Δ=6%

 

12. Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки.

К_пер=2.2 коэффициент перегрузки

       Для предотвращения остаточных деформаций и хрупкого разрушения поверхностного слоя контактное напряжение σ_Hmax при действии пикового момента не должно превышать допускаемое [σ]_Hmax

 

       Для предотвращения остаточных деформаций и хрупкого разрушения зубьев напряжение σ_Fmax изгиба при действии пикового момента не должно превышать допускаемое [σ]_Fmax

 

 

Вывод: таким образом данная передача удовлетворяет всем условиям прочности и может использоваться в конструкции привода.

 

 

Компоновка редуктора

Проектные расчеты валов

Проектные расчеты валов.

Предварительные значения диаметров различных стальных валов редуктора определяют по формулам: [2, стр 42]

Для быстроходного (входного) вала:

Для промежуточного вала:

Для тихоходного вала:

 

Выбор типа подшипника.

Для опор валов цилиндрических прямозубых колес редукторов применяют чаще всего шариковые радиальные подшипники. Первоначально назначают подшипники легкой серии. Если при последующем расчете грузоподъемность подшипника окажется недостаточной, то принимают подшипники средней серии.

Для быстроходного и промежуточного вала выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные ГОСТ 8338-75: подшипник 206: р-ры d=30мм, D=62 мм, B=16 мм, r=1.5 мм; грузоподъемность: C_r=19.5кН, C_or=10кН

Для тихоходного вала выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные ГОСТ 8338-75: подшипник 211: размеры d=55 мм, D=100 мм, B=21 мм, r=2.5 мм; грузоподъемность: С_r=43.6 кН, 25,0 кН.

 

 3.4 Схема установки подшипника

Схема установки подшипников «враспор» конструктивно наиболее проста. Ее широко применяют при относительно коротких валах. При установке в опорах радиальных шариковых подшипников отношение l/d=(8…10)

 

Тихоходный зубчатое колесо.

Тихоходный шкив.

Расчет валов

[12]

Расчет быстроходного вала

Нагрузки

Окружная сила Ft = 3370 Н;
Радиальная сила Fr = 1230 Н;
Передаваемый момент Т = 64.15 Н∙м;

Свойства материала Сталь 45

σ_т = 540 МПа;
τ_т = 290 МПа;

Теоретическая часть

Расчет на статическую прочность. Проверку статической прочтности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства). [2, стр. 165]

Величина нагрузки зависит от конструкции передачи (привода). Так при наличии предохранительной муфты величину перегрузки определяет момент, при котором эта муфта срабатывает. При отсутствии предохранительной предохранительной муфты возможную перегрузку условно принимают равной перегрузке при пуске приводного электродвигателя. [2, стр. 165]

В расчете используют коэффициент перегрузки K_п = T_max/T, где T_max - максимальный кратковременный действующий вращающий момент (момент перегрузки); T - номинальный (расчетный) вращающий момент. [2, стр. 165]

Коэффициент перегрузки выбирается по справочной таблице 24.9 [1]. Для выбранного двигателя:

K_п = 2.2.

В расчете определяют нормальные σ и касательные τ напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:

σ = 10³M_max/W + F_max/A; τ = 10³M_кmax/W_к,

где - суммарный изгибающий момент, Н∙м; M_кmax = T_max = K_пT - крутящий момент, Н∙м; F_max = K_пF - осевая сила, Н; W и W_к - моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм³; A - площадь поперечного сечения, мм². [2, стр. 166]

Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям (пределы текучести σ_т и τ_т материала см. табл. 10.2[1]) [2, стр. 166]:

S_тσ = σ_т/σ; S_тτ = τ_т/τ.

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений [2, стр. 166]

Статическую прочность считают обеспеченной, если S_т ≥ [S_т], где [S_т] = 1,3...2 - минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести (назначают в зависимости от ответсвенности конструкции и последствий разружения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля). [2, стр. 166]

Рис. 12 [рис. 10.13, в]

Моменты сопротивления W при изгибе, W_к при кручении и площадь A вычисляют по нетто-сечению для вала с одним шпоночным пазом [2, стр. 166]:

W = πd³/32 - bh(2d-h)²/(16d);

W_к = πd³/16 - bh(2d-h)²/(16d);

A = πd²/4 - bh/2.

При расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты валу на середине своей ширины. [2, стр. 164]

Расчет на статическую прочность

Длины участков для расчетных схем вала:

L1 = 82 мм; L2 = 34 мм; L3 = 105.5 мм.

Расчетная схема вала для построения эпюры M_x:

Эпюра M_x:

Расчетная схема вала для построения эпюры M_y:

Эпюра M_y:

 

Расчетная схема вала для построения эпюры M_кр:

 

Эпюра M_кр:

Очевидно, что опасным является место зубчатого зацепления, в котором действуют все виды внутренних факторов. Рассмотрим его:

M_x = 29562 Н∙мм;

M_y = 80996 Н∙мм;

M_к = 64 Н∙м;

M_max = 206933.2 Н∙мм;

M_кmax = 2.4 ∙ 64 = 153.6 Н∙м.

Расчетный диаметр в сечении вала-шестерни: d = 36 мм.

W = 4580.44 мм³;

W_к = 9160.88 мм³;

A = 1017.88 мм².

σ = 45.18 МПа;

τ = 16.77 МПа.

Частные коэффициенты запаса:

S_Tσ = 11.95;

S_Tτ = 17.29;

Общий коэффициент запаса:

S_T =9.83.

Расчет промежуточного вала

Нагрузки

Окружная сила Ft₁ = 3370 Н;
Окружная сила Ft₂ = 3290 Н;
Радиальная сила Fr₁ = 1230 Н;
Радиальная сила Fr₂ = 1200 Н;
Передаваемый момент Т = 260 Н∙м;

Свойства материала

σ_т = 540 МПа;
τ_т = 290 МПа;

Расчет на статическую прочность

Длины участков для расчетных схем вала:

L1 = 34 мм; L2 = 43.5 мм; L3 = 41.5 мм.

Расчетная схема вала для построения эпюры M_x:

Эпюра M_x:

 

Расчетная схема вала для построения эпюры M_y:

 

Эпюра M_y:

 

Расчетная схема вала для построения эпюры M_кр:

Эпюра M_кр:

Очевидно, что опасным является место зубчатого зацепления, в котором действуют все виды внутренних факторов. Рассмотрим его:

M_x = 47017 Н∙мм;

M_y = 48961 Н∙мм;

M_к = 260 Н∙м;

M_max = 162913.5 Н∙мм;

M_кmax = 2.4 ∙ 260 = 624 Н∙м.

Расчетный диаметр в сечении вала-шестерни: d = 38 мм.

W = 5387.05 мм³;

W_к = 10774.09 мм³;

A = 1134.11 мм².

σ = 30.24 МПа;

τ = 57.92 МПа.

Частные коэффициенты запаса:

S_Tσ = 17.86;

S_Tτ = 5.01;

Общий коэффициент запаса:

S_T =4.82.

Расчет тихоходного вала

Нагрузки

Окружная сила Ft = 3290 Н;
Радиальная сила Fr = 1200 Н;
Передаваемый момент Т = 807 Н∙м;

Свойства материала

σ_т = 540 МПа;
τ_т = 290 МПа;

Расчет на статическую прочность

Длины участков для расчетных схем вала:

L1 = 42.5 мм; L2 = 78.5 мм; L3 = 156.5 мм.

Расчетная схема вала для построения эпюры M_x:

Эпюра M_x:

Расчетная схема вала для построения эпюры M_y:

 

 

Эпюра M_y:

 

Расчетная схема вала для построения эпюры M_кр:

Эпюра M_кр:

Очевидно, что опасным является место зубчатого зацепления, в котором действуют все виды внутренних факторов. Рассмотрим его:

M_x = 33087 Н∙мм;

M_y = 90713 Н∙мм;

M_к = 807 Н∙м;

M_max = 231741.1 Н∙мм;

F_max = 2.4 ∙ 1 = 2.4 Н;

M_кmax = 2.4 ∙ 807 = 1936.8 Н∙м.

Диаметр в сечении: d = 63 мм.

Размеры шпоночного соединения (см. рис. 12): b = 14 мм; h = 9 мм.

W = 22837.18 мм³;

W_к = 47385.49 мм³;

A = 3054.25 мм².

σ = 10.15 МПа;

τ = 40.87 МПа.

Частные коэффициенты запаса:

S_Tσ = 53.2;

S_Tτ = 7.1;

Общий коэффициент запаса:

S_T =7.04.

Расчет подшипников

[11]

Выбор посадок

 

Выбор посадок для подшипников:

Так как у всех подшипников внутренней кольцо вращается вместе с валом относительно действующей радиальной нагрузки и имеют, следовательно, циркуляционное нагружение, то согласно табл.7.8.[2] выбираем поле допуска вала k6. Наружные кольца подшипников неподвижны относительно радиальной нагрузки и подвергаются местному нагружению, тогда по табл.7.7. [2] выбираем поле допуска отверстия Н7.

Выбор посадок для валов:

При передаче вращающего момента шпоночным соединением применение посадок колеса на вал с зазором недопустимо, а посадок переходных не желательно. Если в соединениях имеется зазор, то при вращении вала происходит обкатывание со скольжением поверхности вала и отверстия колеса, которое приводит к их изнашиванию. Поэтому при передаче момента шпонкой на посадочных поверхностях вала и отверстия колеса следует создавать натяг, гарантирующий нераскатывание стыка.

При передаче момента шпоночным соединением посадки для колес можно принимать по следующим рекомендациям[2, стр.78]:

Для цилиндрических прямозубых передач…………..…………….Н7/r6

      Выбор посадок крышек подшипников:

      Для крышек под манжеты принимаем посадку в соединениях с корпусом D8/h8.

Для крышек глухих принимаем посадку в соединениях с корпусом D11/d11.

Уплотнительные устройства

 

Уплотнительные устройства применяют для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, а также для защиты их от попадания извне пыли и влаги.

При смазывании подшипников жидким маслом и при окружной скорости вала до 20 м/с принимаем манжетные уплотнения. 

                                     

 

Подбор муфты

[ стр. 299-341]

Для передачи вращения от электродвигателя к редуктору принимаем муфту упруго втулочно-пальцевую ГОСТ 21424-75. Она имеет относительную простоту конструкции и удобство замены упругих элементов.

  

Обозначение по ГОСТу МУВП-I-40

 

       

 

Технология сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. 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 в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают манжетные уплотнения. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Заключение

При выполнении курсового проекта по “Деталям машин” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.

Целью данного проекта является проектирование привода цепного конвейера, который состоит как из простых стандартных деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.

В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта.

Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям.

По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений.

По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений.

Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого.

Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения меньше паспортной.

При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданные требования.

Содержание

	Стр.
Введение	2
1. Кинематический расчёт привода	3
2. Расчёт закрытых передач	4
3. Компоновка редуктора	11
4. Конструирование корпусных деталей крышек подшипников 5. Расчёт шпоночного соединения	13 18
6. Расчёт валов	19
7. Расчёт подшипников	28
8. Выбор посадок	33
9. Выбор смазочных материалов и систем смазывания	34
10. Уплотнительные устройства	34
11. Подбор муфты 12. Технология сборки редуктора	35 37
Заключение	38
Список используемых источников	39

 

 

 

Введение

 

Во всех отраслях народного хозяйства производственные процессы осуществляются машинами и аппаратами с машинными средствами механизации. Поэтому уровень народного хозяйства в большей степени определяется уровнем машиностроения.

Машины настолько прочно вошли в жизнь общества, что в настоящее время трудно найти такой предмет или продукт потребления, который был бы изготовлен или доставлен к месту потребления без помощи машин. Без машин невозможно было бы современное развитие наук, медицины, искусств, требующих совершенных инструментов и материалов, были бы невозможны быстрые темпы строительства, а также не могли бы удовлетворяться потребности населения в предметах широкого потребления.

Важнейшим достижением и показателем уровня машиностроения и приборостроения является автоматизация, в частности комплексная автоматизация производственных процессов в народном хозяйстве, охватывающая автоматизацию непрерывных процессов, автоматизацию крупного производства штучных изделий и в настоящее время распространяемую на принципиально более сложную автоматизацию производства штучных изделий мелкосерийного производства. Расширяется применение материало-, трудо- и энергосберегающей технологии, станков с программным управлением и многоцелевых гибких производственных систем.

 

Кинематический расчёт привода

Подбор электродвигателя

Выбор электродвигателя. Для выбора электродвигателя определяют требуемую

его мощность и частоту вращения.                                                                 [ 2 стр. 5-10].

Р_э.тр=Р_в/η_общ=5.76/0.8489=6.785 кВт

 

где η_общ= η_ц*η_з²*η_м*η_подш=0.96*0.97²*0.98*0.99=0.8489

 

Потребляемую мощность (кВт) привода (мощность на выходе) определяют по

формуле:

Р_в=F*v=7.2*0.8=5.76 кВт