Расчет редуктора

Перехідні ділянки міждвомаступінямивалівабо осей виконують:

а) з канавкою з скругленням для  виходушліфувального кола (мал. 4, а). Ці канавки підвищуютьконцентраціюнапруг;

б) з галтелью постійногорадіуса (мал. 4. б);

в) з ж галтелью перемінногорадіуса (мал.4, в), щосприяєзниженнюконцентраціїнапруг, а тому застосовується на сильно навантаженихділянкахвалівабо осей.

Ефективнимизасобами для зниженняконцентраціїнапруг у перехіднихділянках є виконання розвантажувальних канавок (мал.5, а), збільшеннярадіусів галтелей, висвердлюванняотворів у ступінях великого діаметра (мал.5. б). Деформаційнезміцнення (наклеп) галтелей обкатуванням роликами підвищуєнесучуздатністьвалів і осей.

Мал.5 Способизбільшенняпрочностівалів

Матеріаливалів і осей. Матеріаливалів і осейповинні бути міцними, добре оброблятися і мати високий модуль пружності. Вали й осівиготовляютьпереважно з вуглеродистих і легованих сталей. Для валів і осей без термообробкизастосовуютьсталі Ст5, Ст6; для валів з термообробкою — сталі 45, 40. Швидкохідні вали, щопрацюють у підшипникахковзання, виготовляютьзі сталей 20, 20Х, 12ХНЗА. Цапфицихвалівцементують для підвищеннязносостійкості.

Вали й осіобробляють на токарськихверстатах  з наступнимшліфуванням цапф і посадковихповерхонь.

3. Критерії працездатності  валів і осей

Вали й обертові осі при роботі випробують циклічно змінюються напруги. Основними критеріями працездатності є опір втоми і твердість. Опір втоми валів і осей оцінюється коефіцієнтом запасу міцності, а твердість  — прогином у місцях посадок деталей і кутами нахилу або закручування перетинів. Практикою встановлено, щоруйнуваннявалів і осей швидкохідних машин у більшостівипадків носить усталостний характер, тому основним є розрахунок на опірвтоми.

Основнимирозрахунковимисиловими факторами  є щокрутятьМк і згинають М  моменти. Впливщорозтягують і стискають  сил невеликий й у більшостівипадків не враховується.

 

 

2.3 Муфта

Муфта  в техніці - пристрої для постійного або тимчасового з'єднання валів, труб, сталевих канатів, кабелів і т.п. Розрізняють муфти сполучні, які залежно від виконуваної функції забезпечують міцність з'єднання, герметичність, захищають від корозії і т. п., і муфти приводів машин і механізмів, які передають обертальний рух і обертаючий момент з одного валу на інший вал, звичайно співісний розташований з першим, або з валу на вільно сидячу на ньому деталь (шків, зубчате колесо і т. п.) без зміни обертаючого моменту. Крім того, муфти приводів виконують ін. важливі функції: компенсацію невеликих монтажних відхилень, роз'єднання валів, автоматичне управління,

 

безступінчате регулювання  передавального відношення, запобігання  машин від поломок в аварійному режимі і т.д. Муфти застосовують для передачі як нікчемно малих, так  і значних моментів і потужностей (до декількох тис. кВт). Різні способи передачі обертаючого моменту, різноманітність функцій, виконуваних муфтою, зумовили великий типаж конструкцій сучасних муфт. Найпоширеніші з них стандартизовані . 

   Передача моменту в муфті може здійснюватися механічним зв'язком між деталями, виконуваної у вигляді нерухомих з'єднань або кінематичних пар (муфти з геометричним замиканням); за рахунок сил тертя або магнітного тяжіння (муфти з силовим замиканням); сил інерції або індукційною взаємодією електромагнітних полів (муфти з динамічним замиканням). По характеру роботи і основному призначенню розрізняють муфти наступних типів: постійні сполучні; керовані (зчіпні), дозволяючі сполучати і роз'єднувати вали через систему управління; самокеровані (автоматичні), сполучаючі і роз'єднуючі вали в процесі роботи автоматично залежно від зміни режиму; запобіжні, роз'єднуючі вали при небезпечному порушенні нормальних умов роботи машини; муфти ковзання, що передають момент лише при частоті обертання відомого валу, меншої частоти обертання провідного валу.

 

  Постійні сполучні муфти виконуються з геометричним замиканням і діляться на декілька типів. Жорсткі некомпенсуючі, або глухі, муфти сполучають вали без можливості відносного їх переміщення. Жорсткі компенсуючі муфти допускають невеликі відхилення від співісного розташування валів. Серед них найбільш поширені зубчаті муфти. Жорсткі рухомі муфти допускають значні відхилення від співісної. Наприклад, широко поширені асинхронні шарнірні муфти, які допускають перекіс осей до 45°, але не допускають поперечні і подовжні зсуви осей; здвоєні шарнірні муфти, тобто поєднання двох одинарних і т.д. Постійне передавальне відношення при будь-яких кутах між осями валів, що сполучаються, забезпечується синхронними шарнірними муфтами, які передають рух за допомогою кульок. Такі муфти застосовують, наприклад, в приводі передніх провідних коліс автомобіля. До синхронних муфт відносяться також плаваючі, або хрестові муфти, звані також кулачково-дисковими муфтами, конструкції яких допускають значні поперечні зсуви осей валів і компенсацію невеликих перекосів і осьових зсувів. Як компенсуючі використовуються також пружні і пружно-демпфуючі муфти До цієї групи відносяться втулково-пальцеві муфти., широко вживані для з'єднання валу електродвигуна з валом машини, що приводиться, а також муфти досконалішої конструкції - муфти з торообразною оболонкою і ін.

Керовані, або зчіпні, муфти, виконувані з геометричним і силовим замиканням також відрізняються великою різноманітністю. Групу муфт з геометричним замиканням складають кулачкові, зубчаті і ін. Муфти, відмінні компактністю конструкції, але не допускаючі включення на швидкому ходу при великій різниці кутових швидкостей зчіплюванихнапівмуфт. Цього недоліку позбавлені зубчаті муфти з синхронізаторами. Такі муфти забезпечують ненаголошене включення на холостому ходу, оскільки спочатку в зіткнення входять фрикційні поверхні і відбувається вирівнювання швидкості обертання напівмуфт в процесі ковзання перед введенням в той, що зачіпляє зубів. Муфти з синхронізаторами використовують в автомобільних коробках передач. До керованих муфт з силовим замиканням механічним зв'язком відносяться муфти тертя, або фрикційні, які допускають включення на ходу і під навантаженням. Конструкція цих муфт може бути виконаний з одним або декількома дисками, з циліндровими або конічними поверхнями тертя, з механічним, пневматичним, гідравлічним або електромагнітним управлінням. Такі муфти застосовують в автоматичних системах, оскільки вони дозволяють здійснювати дистанційне керування.

 Групу муфт з силовим замиканням  електромеханічним зв'язком складають  муфти з рідкою або порошкоподібною  феромагнітною сумішшю, в яких  при проходженні електричного  струму в катушці збудження  виникає магнітний потік, в  результаті феромагнітна суміш,  що заповнює зазор між напівмуфтами, намагнічується, що забезпечує зчеплення суміші з поверхнями напівмуфт. Ці муфти широко використовуються в копіювальних металообробних верстатах і ін. робочих машинах. Силове замикання електромагнітним зв'язком здійснюється в синхронних електроіндукційних муфтах, які мають магнітопроводи з розділеними полюсами на обох напівмуфтах. Обертаючий момент між валами передається при проходженні через катушку збудження струму і виникненні при цьому сили магнітного тяжіння між полюсами напівмуфт.

 

   Самокеровані, або автоматичні, муфти включаються і вимикаються залежно від зміни режиму роботи машини. До них відносяться: однооборотні муфти, що спрацьовують в певному положенні через кожні один або декілька оборотів валу (застосовуються в пресах і молотах для зупинки повзуна у верхньому положенні); обгінні муфти, або муфти вільного ходу, що передають момент тільки при одному напрямі обертання ведучої напівмуфти щодо відомої і що провертаються при зворотному напрямі обертання (застосовуються у велосипедах, автоматичних трансмісіях автомобілів, верстатах і т. п.); відцентрові муфти), обертання ведучої напівмуфти, що включаються і вимикаються залежно від швидкості (використовуються як пускові в приводах, а також як запобіжні муфти, що обмежують швидкість обертання машини, що приводиться, і т. п.): муфти граничного моменту, які найбільш часто використовуються як запобіжні, відключаючі машину при небезпечному збільшенні обертаючого моменту. Функції запобіжних виконують муфти і ін. типів, що допускають прослизання і мають відповідну конструкцію і характеристику.  

  Муфти ковзання виконуються з динамічним замиканням механічним зв'язком (гідродинамічні) або з електричним зв'язком (електроіндукційні асинхронні). Такі муфти передають момент тільки при відставанні відомої напівмуфти від ведучої, тобто за наявності ковзання. Конструктивно гідродинамічна муфта виконана як замкнута система з рідким робочим тілом. Такі муфти використовують як пускові, керовані і запобіжні, в гідродинамічних передачах. Електроіндукційніасинхронні муфти працюють за рахунок сил магнітної взаємодії, що виникають при ковзанні ведучої напівмуфти, що має катушку збудження і магнітопровід з розділеними полюсами, відносно відомої напівмуфти, виконаної з суцільним магнітопроводом. Ці муфти використовуються як керовані, пускові, іноді як варіатори швидкості.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IIІ Розрахункова частина

3.1Вибір електродвигуна та кінематичний розв′язок:

Загальний коефіцієнт корисної дії:

 

де:

- пари циліндричних коліс;

- коефіцієнт  корисної дії який враховує  втрати пари;

 

Розраховуємо потрібну потужність електродвигуна:

 

де:

 

 

 

 

За ГОСТ 19523-81 по необхідній потужності вибираємо електродвигунтрифазний асинхронний короткозамкнений серії 4А закритий, що обдувається із синхронною частотою n=1500 о/хв 4А132S4 з параметрами   і ковзанням  S=3%.

Нормальна частота обертання двигуна:

 

де:

;

;

1455

Визначаємо кутову швидкість  ведучого кола:

 

Визначаємо кутову швидкість відомого кола:

 

Визначаємо передаточне  відношення:

 

де:

 

 

 

Визначаємо обертаючий момент на валу швидкості:

 

Визначаємо обертаючий момент на валу редуктора:

 

 

 

 

 

3.2 Розрахунок редууктора

Вибір матеріалу:

Для шестерні сталь 40ХН, термообробка - об′ємне закалювання до твердості  HRC 50; для колеса та ж сталь 40ХН, термообробка - об′ємне закалювання до твердості HRC 45.

Контактні напруги:

 

де:

 

для колеса:

для шестерні:

де:

 

 

.

Для шестерні :

 

Для колеса:

 

Тоді розрахункова контактна напруга:

 

Визначаємо міжосьову  відстань:

 

де:

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

Найближче значення міжосьової відстані за ГОСТ 2185-66,

Визначаємо нормальний модуль:

 

де:

 

 

Приймаємо за ГОСТ 9563-60,

Визначаємо число зубів  шестерні:

 

Визначаємо число зубів колеса:

 

Уточнюємо значення кута нахилу зубів:

де:

 

 

 

 

 

β=

Дільничі діаметри:

для шестерні:

 

для колеса:

 

перевірка:

 

Діаметри вершин зубів:

для шестерні:

для колеса:

 

Ширина зуба:

для колеса:

для шестерні :

Коефіцієнт ширини шестерні по діаметру:

 

де:

 

 

 

Окружна швидкість коліс:

 

Сили, що діють у зачепленні:

У зачепленні вала діють дві сили:

- Окружна

 

де:

 

 

 

- Радіальна

 

де:

 

 

 

 

 

Перевіряємо контактні  напруги:

 

де:

 

 

 

 

 

 

Умова міцності виконана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3Попередній розрахунок валів редуктора:

Матеріал той же що і шестерня сталь 40ХН поліпшена.

Провідний вал:

Діаметр вихідного кінця:

 

де:

 

;

 

Вибираємо МУВП за ГОСТ з розточенням  напів муфт під 

Приймемо діаметр під підшипник 

Шестерню виконаємо за одне ціле з валом

Відомий вал:

Діаметр вихідного кінця:

 

Приймемо діаметр під підшипник 

Діаметр під колесо

Шестерню виконаємо за одне ціле з валом

Розміри шарикопідшипників радіально-опорних однорядних

 

Умовна позначка підшипника	d	D	B	Вантажопідйомність,кН
	Розміри, мм			С	З
36206	30	62	16	22	12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4Розрахунокмуфти:

 

де:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5Перевірка міцності шпоночних з'єднань

Застосовуються шпонки призматичні  з округлими торцями по ГОСТ  23360-78. Матеріал шпонок - сталь 40ХН нормалізована

d,мм	b,мм	h,мм
21	6	6	30	3,5
33	10	8	32	5

 

Напруги зминання й умова міцності по формулі:

 

Напруги  зминання, що допускаються, при сталевій маточині =100...200 МПа

Провідний вал:

 

Відомий вал:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток А

 

 

 

Висновок Виконавши курсову роботу, я практично навчився визначати всі параметри необхідні для розрахунку редуктора. Детальніше дізнався про застосування та основне призначення редуктора. Я також ознайомився з основними видами передач, які є невідємною частиною будь якого редуктора. Я дізнався багато цікавої і корисної інформації, тому що для виконання цієї роботи мені довелося частково освоїти предмет «Деталі машин».Редуктор, який я розрахував в даній курсовій роботі може використовуватись як складова одиниця різних установок і механізмів, так наприклад , даний редуктор може служити як один з елементів підйомних машин шахтних стволів, але потрібно враховувати режими підйому і умови експлуатації даної підйомної машини, також розрахований редуктор може бути частиною двигуна різних транспортних засобів.