Кинематический расчет привода

 – коэффициент, учитывающий  влияние двухстороннего приложения  нагрузки (принимаем  = 1 – при односторонней нагрузке);

  - коэффициент безопасности;

где - коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственность зубчатой передачи:

Принимаем

- коэффициент, учитывающий способ  получения заготовки зубчатого  колеса ( для литых заготовок);

- коэффициент долговечности, учитывающий  влияние срока службы и режима  работы (принимаем).

Таким образом:

для шестерни:   МПа

для колеса   МПа

 

2.2.3 Ориентировочное значение модуля:

 

- вспомогательный коэффициент

           - для прямозубых передач;

  - коэффициент ширины шестерни  относительно диаметра.

  - для консольного расположения колеса относительно опор.

Принимаем [таблица 4.1, 5]

z1 - число зубьев шестерни. 

Принимается из условия неподрезания - z117

Принимаем значение z1=22.

 – число зубьев колеса.

- коэффициент неравномерности  распределения нагрузки.

Принимается по графику [рисунок 4.2, 5], в зависимости от параметра

 

- коэффициент формы зуба.

Определяется по графику [рисунок 5.1, 5], в зависимости от     для колеса и шестерни, где β – угол наклона зубьев (β=0 для прямозубых колес).

Для шестерни:

Для колеса:

 

 

Далее расчет выполняется по тому из зубчатых колес (шестерни или колесу),

у которого меньше отношение :

 

 

 

Следовательно, далее расчет ведем по шестерне.

 

Определяем значение модуля:

  мм

Полученное значение округляем по ГОСТ 9563-60 [таблица 4.3, 5]:

 

 

2.2.4 Ориентировочное значение диаметра начальной окружности шестерни:

=227154  мм

2.2.5 Расчетная ширина шестерни:

154 мм

2.2.6 Коэффициент осевого перекрытия:

=0 (т.к. β=0)

2.2.7  Диаметр начальных окружностей:

  мм

  мм

2.2.8 Межосевое расстояние:

=  мм

2.2.9 Диаметр вершин:

  мм

мм

2.2.10 Диаметр впадин:

  мм

  мм

2.2.11 Окружная скорость:

 м/c

         2.2.12 Усилия, действующие в зацеплении.

Определяются по зависимостям, указанным в таблице 4.5 [5].

Окружная сила:

  Н

 

  Н

Осевая сила:

Fa=0 – для прямозубой передачи.

Радиальная сила:

 

где - угол зацепления определяется по формуле:

 

- угол профиля зуба tg (т.к. β=00, а cos 00=1)

 

Следовательно,

  Н

 

    Н

 

Проверочный расчет по напряжениям изгиба

 

где   

           (по пункту 3.5);

           – коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев;

 

где – коэффициент среднего изменения суммарной длины контактных линий. При расчетах с достаточной точностью можно принять

- коэффициент торцового перекрытия

 

 

 – коэффициент, учитывающий  наклон зуба ( для прямозубых передач);

(по пункту 12.1) – окружная сила  на начальной окружности;

  мм (по пункту 5) – рабочая  ширина венца зубчатой передачи;

  (по пункту 3.6) – расчетный  модуль зацепления;

- коэффициент нагрузки

 

 – коэффициент, учитывающий  внешнюю динамическую нагрузку. Принимается [таблица 7.1, 5] - ;

- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении. Принимаем [таблица 7.2 , 5] - ;

- коэффициент, учитывающий неравномерность  распределения нагрузки по ширине венца. Принимается по графику [рисунок 4.2, 5] - ;

 – коэффициент, учитывающий  распределение нагрузки между  зубьями. Для прямозубых колес  .

 

  Н

 

 

 

 

Провели расчет всех геометрических параметров и проверочный расчет по напряжениям изгиба. Так как расчетное значение напряжения изгиба не превышает допускаемое значение , то передача рассчитана правильно.

 

 

 

 

 

3  Подбор стандартных изделий и деталей

 

Выбор червячного редуктора

 

Червячный  редуктор  выбирается  по 4  параметрам:  передаточное отношение (должно быть стандартным), частота вращения вала и мощность на быстроходном валу, крутящий момент на тихоходном валу:

            uчр=12,5 ;

            N2 = 5,01 кВт ;

            мин-1;

 Т3 =715,4  Н м.

Выбираем  червячный  редуктор  с  межосевым расстоянием 160 мм, передаточным числом 12,5, выполненным по схеме сборки 2 с верхним расположением червяка (исполнение 2) без лап (исполнение 1). Его обозначение  РЧУ – 160 – 12,5– 2 – 2 – 1  ГОСТ 13563 - 68. Для  него передаточное  отношение  равно 8,  частота  вращения  быстроходного  вала 1000 мин-1,  мощность  на  быстроходном  валу 11,6  кВт,  крутящий  момент на тихоходном валу 1280 Н·м [таблица 26, с.501, 7]

 

 

Выбор и расчет шпоночных соединений

 

Расчет шпоночных соединений необходимо произвести по напряжениям смятия и среза.

Рассчитаем диаметр приводного вала:

 

[τ]-допускаемое напряжение на кручение, [τ]=25…40 .

Принимаем [τ]=40 МПа.

T4=2100 Нм

  мм

По ГОСТ 6639-69 принимаем диаметр приводного вала d=67 мм

Для диаметра 67 следующие параметры: b=20 мм, h=12 мм, t=7,5 мм.

 Нм

[τср] =87 МПа

=130…180 МПа

Принимаем =150 МПа

 

 p сммм

Проверяем условие прочности на срез:

τср [τср]

lp. ср=  мм

lp см lp ср

Полную длину шпонки определяем по значению lp см:

l= lp см+b=92,9+20=112,9 мм

Таким образом, принимаем к установке две призматические шпонки 201263 по ГОСТ 23360-78 (по таблице 5.1 [4]).

 

 

4   Рекомендации по выбору масла и смазки узлов привода

 

Смазывание узлов уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии. Снижение потерь на трение обеспечивает повышение КПД редуктора.

Смазывание червячного редуктора осуществляется погружением в масляную ванну зубчатого колеса. Глубина погружения обычно не превышает 0,25 радиуса колеса. Объем масляной ванны составляет (0,3-0,8) дм3/кВт. Для смазки червячного редуктора – индустриальное «И-50А» ГОСТ 20799-75.

Для сохранения физико-химических свойств масла при длительной эксплуатации, а так же для лучшего его отстоя, в смазочную систему добавляют баки-отстойники емкостью от 8 до 20-кратной минутной производительности насоса. Масло подается сверху не зависимо от направления вращения зубчатых колес. Давление в смазочной системе поддерживается примерно 1…1,5 атм., на выходе из сопла – 0,5…0,8 атм.

Для смазки подшипников приводного вала в крышках для подвода смазки выполняют канавки, а на торце делают один-два паза. В стаканах также выполняют канавки и сверлят одно-два поперечных отверстия. Для смазки подшипников приводного вала принимаем пластичную смазку ЦИАТИМ-201, которую закладываем в подшипники при сборке.

Для открытой цилиндрической зубчатой передачи принимаем периодическую смазку, так как окружная скорость движения зубчатых колес меньше 4 м/с, но больше 0,5 м/с, в нашем случае скорость равна 1,73 м/с. Периодическая смазка проводится раз в 6-8 часов. Для смазки открытой цилиндрической принимаем пластическую смазку ЦИАТИМ-203,   ГОСТ 8773-73. Смазочный материал с улучшенными  противозадирными свойствами по сравнению со смазкой ЦИАТИМ-201.Для механизмов, работающих в условиях высоких удельных нагрузок и диапазоне температур от -50 до +90˚С.

В среднескоростных цепных передачах, не имеющих герметичных картеров, можно применять пластичное внутришарнирное или капельное смазывание.  Пластичное внутришарнирное смазывание осуществляется периодически, через 120-180 часов, погружением цепи в масло, нагретое до температуры, обеспечивающей его разжижение. Пластичный смазочный материал применяют при скорости цепи до 4 м/с, а капельное смазывание – до 6 м/с. Для смазывания цепной передачи мы использовали периодическую смазку.  Для смазки открытой цепной передачи используется смазка солидол ГОСТ 21188-89.

 

 

 

 

5 Краткое описание порядка сборки, работы и обслуживания привода

 

Порядок сборки привода описывается по сборочным чертежам.

В начале в шпоночный паз вала электродвигателя закладывается шпонка, насаживают ведущая звездочка в осевом направлении. Затем электродвигатель устанавливают на натяжную плиту и закрепляют болтом, на натяжную плиту наживляют болтовые соединения. На быстроходный вал редуктора посредством шпонки насаживают ведомую звездочку, устанавливают редуктор на раму и надевают цепь, натяжение происходит путём перемещения электродвигателя по раме при помощи натяжной плиты. Закрепляют редуктор и натяжную плиту на раме при помощи болтовых соединений.

В шпоночный паз тихоходного вала редуктора закладывают шпонку, насаживают шестерню в осевом направлении. Затем на приводной вал посредством шпонки устанавливают зубчатое колесо, закрепляют его при помощи концевой шайбы, болта и штифта.

Крутящий момент от вала электродвигателя передаётся на входящий вал редуктора через цепную передачу, далее крутящий момент передаётся от тихоходного вала редуктора на приводной вал через зубчатую передачу.

При сборке привода в шарикоподшипники приводного вала закладываем пластичную смазку ЦИАТИМ-201.

После установки всех элементов привода осуществляется монтаж защитных кожухов на цепную и зубчатую передачи, выполняется контроль уровня масла в редукторе, смазка открытой зубчатой передачи и цепной.

Привод  устанавливается на прочное, тщательно выровненное основание. В обязательном порядке раму привода закрепляют анкерными болтами во избежание смещения от заданного проектного положения в процессе эксплуатации.

Расположение и установка оборудования в технологическом цехе осуществляется с соблюдением следующих условий: последовательность расстановки оборудования по технологической схеме, обеспечение удобства и безопасности обслуживания и ремонта, максимального естественного освещения и поступления свежего воздуха.

 

 

 

 

 

 

6 Требования техники безопасности к проектируемому объекту

 

Важную роль в обеспечении безопасной эксплуатации оборудования принадлежит его конструкции, оснащенной необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, приборами безопасности, блокировочными устройствами, автоматическими средствами сигнализации и защиты, позволяющими контролировать соблюдение нормальных режимов технологического процесса, а также исключающими возможность возникновения аварий  и несчастных случаев.

В процессе работы категорически запрещается техническое обслуживание привода (устранение неполадок, доливка или смена масла в редукторе, смазка зубчатой и цепной передач).

Конструкция привода должна обеспечивать безопасную эксплуатацию. Элементы механической и электрической части машины выполняются в требуемом климатическом исполнении. В обязательном порядке устанавливается защитное заземление.

Цепную и зубчатую передачи привода снабжаются защитными кожухами.

Привод  устанавливается на прочное, тщательно выровненное основание. В обязательном порядке раму привода закрепляют анкерными болтами во избежание смещения от заданного проектного положения в процессе эксплуатации.

Расположение и установка оборудования в технологическом цехе осуществляется с соблюдением следующих условий: последовательность расстановки оборудования по технологической схеме, обеспечение удобства и безопасности обслуживания и ремонта, максимального естественного освещения и поступления свежего воздуха.

 

 

 

 

Литература

 

1. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей Т.05.04. и Т.05.07., «Кинематический расчет привода» / В.Г. Харкевич, В.А. Кеворкянц. – Могилев, 1999.
2. Анфимов М.И. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1993. – 464 с.: ил.
3. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Прикладная механика» для студентов технологических специальностей в 2-х частях, часть 1. / В.А. Кеворкянц, В.Н Попов, А.Е Покатилов. – Могилев, 2006.
4. Детали машин в примерах и задачах: [Учебное пособие Д 38 / С.Н. Ничипорчик, М.И. Корженцевский, В.Ф. Калачев и др.]; Под общ. Ред. С.Н. Ничипорчика. – 2-е изд. – Мн.: Выш. школа,  1981 – 432 с., ил.
5. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Детали машин и основы конструирования» для студентов специальностей Т.05.04.00 и Т.05.07.00 / «Расчет зубчатых передач» / В.Г. Харкевич, В.А Кеворкянц - Могилев, 1999.
6. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Прикладная механика» для студентов технологических специальностей в 4-ех частях./ В.А. Кеворкянц, А.Е. Покатилов  – Могилев, 1991. – часть 2.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя, 3 том. – М.:   Машиностроение  1979 г. – 557с.