Проектирование привода общего назначения

Определяем суммарные реакции:

Проверяем предварительно выбранный  шариковый радиальный подшипник 217 легкой серии:

; ; ;

Грузоподъемность:

Динамическая  ;

Статическая .

 

Определяем эквивалентную  нагрузку из формулы:

- коэффициент безопасности;

- температурный коэффициент;

- коэффициент вращения.   

 

Опора А.

Принимаем .

Расчетная долговечность :

тыс.ч. ;

 

Опора В.

Принимаем .

Расчетная долговечность  :

тыс.ч. ;

    

 

3 ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

3.1 Конструктивная компоновка привода

Цель конструктивной компоновки – конструктивное оформление деталей и узлов редуктора открытой передачи и рамы.

Конструктивная компоновка редуктора выполняется на миллиметровой  бумаге формата А1 карандашом в контурных  линиях желательно в масштабе 1:1.  Шестерню чаще всего выполняют заодно с валом (вал-шестерня). Конструктивные размеры колеса приведены ниже. Колеса небольших размеров изготовляют обычно из штампованных заготовок без углублений и отверстий.

Конструктивные размеры  корпуса приведены ниже. При конструировании корпуса редуктора придерживаются установленных литейных уклонов, размеров элементов сопряжений, фланцев. Для заливки масла и осмотра в крышке корпуса делают окно, закрываемое крышкой.

В основании корпуса  делают отверстия под выбранный  маслоуказатель и сливную пробку.

Подшипники закрываются  чугунными глухими и сквозными  привертными крышками. В сквозных крышках делаются отверстия под  манжетные уплотнения   и для  прохода выходного конца вала . Для регулирования зазоров в подшипниках под фланец крышек  устанавливается набор стальных прокладок (толщиной ~1 мм).

Между торцами подшипников  и упорными буртиками валов (распорной  втулкой) устанавливаются мазеудерживающие кольца. Зазор между кольцом и  корпусом редуктора  ; выход на торец корпуса 1…2 мм.

Длина выходных концов валов  определяется длиной полумуфты (длиной ступицы открытой передачи). Конструктивно  выполняют валы в местах установки  ступиц подшипников, распорных колец  – выбираются фаски, радиусы закруглений (галтели), канавки для выхода шлифовального круга и резьбонарезного оборудования. Звездочка на тихоходном валу фиксируется концевой шайбой.

Для обеспечения точного  относительного положения электродвигатель и редуктор располагаем на раме, которую изготавливаем из стального проката – швеллеров, уголков, листов. Для определения конфигурации и размеров рамы вычерчиваем на листе бумаги в масштабе контуры муфты. Одну полумуфту соединяем с валом электродвигателя, а другую – с валом редуктора. Подрисовываем контуры редуктора и электродвигателя. После этого вычерчиваем контуры рамы и определяем ее длину L и ширину B и разность высот h опорных поверхностей электродвигателя и редуктора. Размеры L и B округляем до стандартных значений. Определяем высоту основного швеллера , по которой подбираем ближайший больший размер швеллера. Ширину полки швеллера проверяем на возможность размещения и монтажа крепежных деталей.

При небольшом размере h на раму наваривают листы требуемой толщины или опорные платики (высота платика 5…6 мм). При большом значении h раму наращивают швеллерами. Для крепления рамы применяем фундаментные болты (при длине рамы до 700 мм устанавливают 4 фундаментных болта диаметром при свыше 700…1000 мм – 6 болтов диаметром при L свыше 1000 до 1500 мм – 8 болтов диаметром ) На внутренней поверхности полок швеллеров по месту установки болтов привариваем косые шайбы для обеспечения торцов головок болтов и гаек относительно осей болтов.

В приводе с ременной передачей  для регулирования  натяжения ремней, электродвигатель устанавливают на салазках, которые крепят на раме болтами.

 

Конструктивные размеры  корпуса редуктора.

1. Толщина стенки корпуса и крышки редуктора:

мм;

Т.к. , то примем

мм;

Т.к. , то примем

2. Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:

3. Толщина нижнего пояса (фланца) корпуса:

4. Толщина нижнего пояса корпуса без бобышки:

 мм.

5. Толщина ребер основания корпуса:

 мм.

6. Толщина ребер крышки:

 мм.

7. Диаметр фундаментных болтов (их число ):

 мм.

8. Диаметр болтов:

- у подшипников;

- соединяющих основание корпуса  с крышкой.

9. Размеры, определяющие положение болтов :

 мм.

,

принимаем

10. Высоту бобышки под болт выбирают конструктивно так, чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку. Желательно у всех бобышек иметь одинаковую высоту мм.

11. Диаметр отверстия гнезда под подшипник:

по наружному диаметру подшипника.

мм-длина гнезда подшипника.

12. Диаметр штифта:

13. Длина штифта:

мм.

14. Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенкой корпуса:

 мм.

 

Конструктивные размеры колес.

Колесо на тихоходном валу:

1. Диаметр вершин зубьев:

мм - штампованная заготовка;

2. Диаметр ступицы стальных колес:

мм;

3. Длина ступицы:

мм;

Приму длину ступицы  равной:

 мм;

4. Толщина обода:

мм;

5. Толщина диска:

 мм;

6. Диаметр центровой окружности:

мм;

7. Диаметр отверстий:

мм

мм;

8. Фаска:

;

Округляем до стандартного значения .

9. Радиусы закруглений и уклонов:

 

 

 

 

 

3.2 Смазывание. Смазочные устройства

В цилиндрическом косозубом  редукторе применяется картерное  смазывание т. к. (окунанием колеса, в масло, залитое внутрь корпуса). Зубчатое колесо погружается в масло на высоту зуба

 мм), где - модуль зацепления;

- диаметр делительной окружности колеса.

Объем масляной ванны редуктора определяется из расчета 0,5...0,8 л масла на 1 кВт  передаваемой мощности. Т. к. , то V=13.6…21.7 л. При м/c рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 28 cСт. По табл. 10.10[1] принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799-75).

Смазывание подшипников  осуществляется разбрызгиванием масла зубчатым колесом.

 

3.3 Выбор муфты

В приводах общего назначения рекомендуется применять муфту  упругую втулочно-пальцевую (МУВП). Типоразмер муфты определяем по диаметру концов, соединяемых валов и расчетному вращающему моменту:

Быстроходный  вал:

- расчетный момент на валу  редуктора;

 – коэффициент, учитывающий  влияние эксплуатации при постоянной  нагрузке.

- допускаемый момент вращения  муфты.

-диаметры концов, соединяемых  валов.

Муфта УВП 1000-60-1.1-45-1.1 ГОСТ 20742-81

- длина полумуфты; - длина муфты.

Тихоходный  вал:

;

- диаметр выходного вала.

Муфта УВП 2000-80-1.1-80-1.1 ГОСТ 21424-75

- длина полумуфты; - длина муфты.

 

 

3.4 Расчет шпоночных соединений

Для шпоночных соединений быстроходного вала с полумуфтой или шкивом и тихоходного вала с зубчатым колесом или полумуфтой принимаем призматические шпонки со скругленными концами. Размеры поперечных сечений шпонок и пазов выбираем по ГОСТу 23360-78.

Проверяем прочность  шпонок на смятие по формуле:

  , где

- диаметр вала в месте расположения шпонки;

- сечение шпонки;

- длина шпонки;

- глубина паза;

МПа.

Быстроходный  вал:

 

Тихоходный вал:

Колесо:

 

На выходе:

 

 

3.5 Уточненный расчет валов

Цель уточненного расчета  валов – определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях каждого вала и сравнение их с допускаемым значением

1. Предел выносливости  при симметричном цикле изгиба  для углеродистых сталей:

2. Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений кручения:

3. Коэффициент запаса  прочности по касательным напряжениям:

4. Амплитуда и среднее  напряжение цикла:

5. Момент сопротивления  кручению сечения вала  :

6.

7.Коэффициент запаса  прочности по нормальным напряжениям изгиба: 

8. Амплитуда цикла  нормальных напряжений:

9. Момент сопротивления  изгибу:

10.

11. - эффективный коэффициент концентрации нагрузки.

- масштабный фактор;

- коэффициент чувствительности  материала к асимметрии цикла         ( для углеродистой стали);

12. Общий коэффициент  запаса прочности:

13. Суммарный изгибающий  момент в сечении А-А:

 

Тихоходный  вал.

Материал  сталь 40Х, термическая  обработка-улучшение.

 

 

1. Проведем расчету  по сечению А-А, где

 

.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8. .

 

 

1. Проведем расчету  по сечению Б-Б, где 

 

.

    2.

3.

4.

В сечении Б-Б вал  испытывает только касательные напряжения кручения, поэтому 

 

 

3.6 Сборка редуктора

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

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

На быстроходный вал-шестерню устанавливают шарикоподшипники радиальные легкой серии, предварительно нагретые в масле до 80...100 .

В тихоходный вал закладывают  шпонку  и напрессовывают зубчатое колесо. Затем ставят распорное кольцо и устанавливают радиальные шарикоподшипники легкой серии, предварительно нагретые в масле до 80...100 .

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса. Стыковые поверхности крышки и основания корпуса должны быть покрыты спиртовым лаком. Крышку центрируют с помощью двух конических штифтов и затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого на валы ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают манжеты, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.