Разработка конструкции одноступенчатого червячного редуктора привода цепного конвейера

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Июня 2013 в 19:42, курсовая работа

Краткое описание

Редуктор предназначен для передачи мощности от вала двигателя к приводному валу рабочей машины, понижения угловых скоростей и, соответственно, повышения вращающегося момента ведомого вала по сравнению с ведущим валом. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещаются элементы червячной передачи, валы, подшипники и т.д. В корпусе редуктора размещают так же устройства для смазывания зацепления и подшипников.

Содержание

Введение 2
1 Энергетический, кинематический и силовой расчеты привода 3
1.1 Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя 3
1.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней 4
1.3 Определение кинематических и силовых параметров привода 5
2 Расчет червячной передачи редуктора 6
2.1 Выбор твердости, термообработки, материала червячной передачи 6
2.2 Определение допускаемых контактных напряжений 6
2.3 Определение допускаемых напряжений изгиба 7
2.4 Проектный расчет закрытой червячной передачи 8
2.5 Проверочный расчет закрытой червячной передачи на контактную прочность 10
2.6 Проверочный расчет закрытой червячной передачи на выносливость по напряжениям изгиба 11
3 Проектный расчет валов редуктора 11
3.1 Выбор материала валов и допускаемых напряжений на кручение 11
3.2 Выбор муфт, определение размеров ступеней валов 12
3.3 Предварительный выбор подшипников качения 14
4 Конструирование червячных колес, вал-червяка 15
5 Эскизная компоновка редуктора 16
6 Нагрузки валов редуктора 17
6.1 Силовая схема нагружения валов редуктора 17
6.2 Определение консольных сил и сил в зацеплении закрытой передачи 18
6.3 Расчетные схемы быстроходного и тихоходного валов. Схемы нагружения подшипников 19
7 Проверочный расчет подшипников качения 22
8 Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений 24
9 Проверочный расчет валов редуктора 26
10 Назначение посадок, допусков формы и расположения для основных деталей редуктора 30
11 Тепловой расчет червячного редуктора. Смазка и сборка редуктора 31
Заключение 33
Список литературы 35

Прикрепленные файлы: 1 файл

Курсач.doc

— 2.07 Мб (Скачать документ)

                                                             Содержание

 

         Введение                                                                                                                

2

         1 Энергетический, кинематический и  силовой расчеты привода                  

3

         1.1 Определение номинальной мощности  и номинальной частоты вращения  двигателя                                                                                                    

 

3

         1.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней                      

4

         1.3 Определение кинематических и  силовых параметров привода                

5

         2 Расчет червячной передачи редуктора                                                               

6

         2.1 Выбор твердости, термообработки, материала червячной передачи                

6

         2.2 Определение допускаемых контактных  напряжений                                 

6

         2.3 Определение допускаемых напряжений изгиба                                      

   

 

7

         2.4 Проектный расчет закрытой  червячной передачи          

8

         2.5 Проверочный расчет закрытой  червячной передачи на контактную  прочность                                                                                                

 

10

         2.6 Проверочный расчет закрытой  червячной передачи на выносливость  по напряжениям изгиба                                                                      

 

11

         3 Проектный расчет валов редуктора                                                                

11

         3.1 Выбор материала валов и  допускаемых напряжений на кручение           

11

         3.2 Выбор муфт, определение размеров  ступеней валов                                 

12

         3.3 Предварительный выбор подшипников  качения                                        

14

         4 Конструирование червячных колес,  вал-червяка                                          

15

         5 Эскизная компоновка редуктора                                                                     

16

         6 Нагрузки валов редуктора                                                                                

17

         6.1 Силовая схема нагружения валов  редуктора                                               

17

         6.2 Определение консольных сил  и сил в зацеплении закрытой  передачи    

18

         6.3 Расчетные схемы быстроходного  и тихоходного валов. Схемы  нагружения подшипников              

 

19

         7 Проверочный расчет подшипников качения

22

         8 Подбор и проверочный расчет  шпоночных соединений

24

         9 Проверочный расчет валов редуктора

26

         10 Назначение посадок, допусков  формы и расположения для основных  деталей редуктора

 

30

         11 Тепловой расчет червячного  редуктора. Смазка и сборка  редуктора

31

         Заключение

33

         Список литературы

35


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

         

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

 Разраб.

Остапенко

     

Лит.

Лист

Листов

 Пров.

Вырская И.Р.

   

У

1

41

       

ГГДСК, ТЭА-21

 Н.контр

     
       

                                                      Введение

 

 

         Правила проектирования и оформления конструкторской документации устанавливают четыре стадии ее разработки: техническое задание, эскизный проект, технический проект, рабочая документация. Курсовой проект по технической механике представляется в виде пояснительной записки, сборочного чертежа редуктора, чертежа червячного колеса и тихоходного вала.

         Заданием на курсовой проект предусмотрена разработка конструкции одноступенчатого червячного редуктора привода цепного конвейера.

         Приводное устройство включает в себя двигатель, упругую втулочно-пальцевую муфту, червячный редуктор, цепную передачу и приводной вал.

         Исходными данными для проектирования являются: мощность на ведомом валу привода PB = 10 кВт; число оборотов ведомого вала привода nB = 70 об/мин;

угол наклона цепной передачи =60 град; срок службы привода =10 лет.

         Редуктор предназначен для передачи мощности от вала двигателя к приводному валу рабочей машины, понижения угловых скоростей и, соответственно, повышения вращающегося момента ведомого вала по сравнению с ведущим валом. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещаются элементы червячной передачи, валы, подшипники и т.д. В корпусе редуктора размещают так же устройства для смазывания зацепления и подшипников.

         Основные требования, предъявляемые к создаваемому приводу: надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, техническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

2

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата


 

 

           1 Энергетический, кинематический и силовой расчеты привода

 

 

         1.1 Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя

 

 

 

         1.1.1 Определяем срок службы (ресурс) привода , ч, приняв время простоя машинного агрегата 25% ресурса, по формуле

ч,

         где  - срок службы привода, лет;

                - продолжительность смены, ч;

               - число смен.

         1.1.2 Определяем общий коэффициент  полезного действия  привода по формуле

,

         где  = 0,93 - кпд открытой передачи[5, раздел 2, таблица 2.2];

               = 0,85 - кпд закрытой передачи[5, раздел 2, таблица 2.2];

                = 0,98 - кпд муфты[5,раздел 2, таблица 2.2];

                = 0,99 - кпд подшипников качения[5,раздел 2, таблица 2.2].

         1.1.3 Определяем требуемую мощность  двигателя  , кВт, по формуле

 кВт.

         1.1.4 Определяем номинальную мощность  двигателя  , кВт, учитывая, что [4, раздел 16.7, таблица 16.7.1].

= 15,0 кВт.

         1.1.5 Выбираем тип двигателя [4, раздел 16.7, таблица 16.7.1].

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

3

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

Таблица 1

Вариант

Тип двигателя

Номинальная мощность

Частота вращения, об/мин

синхронная

при номинальном режиме

1

4A160S2УЗ

15

3000

2920

2

4А160S4У3

15

1500

1460

3

4А160M6У3

15

1000

975

4

4А180M8У3

15

750

725


         1.2 Определение передаточного числа  привода и его ступеней

         1.2.1 Определяем передаточное число  привода u для всех приемлемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности по формуле

;     
.

         1.2.2 Принимаем передаточное число  закрытой передачи  = 10,0 [5, раздел 2, таблица 2.3].

         1.2.3 Определяем передаточное число  открытой передачи по формуле

     
.

Таблица 2

Передаточное

число

Вариант

1

2

3

4

41,700

20,860

13,930

10,360

4,170

2,086

1,393

1,036

10,000

10,000

10,000

10,000


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

4

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         1.3 Определение кинематических и силовых параметров привода

 

Таблица 3

Параметр 

Вал 

Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме  

Мощность 

P, кВт

Дв

13,40

Б

Т

РМ

10,00

Частота вращения

n, об/мин

Дв

1460

Б

Т

РМ

= 70

Угловая скорость

, 1/c

Дв

Б

Т

РМ

Вращающий момент

Т,

Дв

Б

Т

РМ


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

5

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         2 Расчет червячной передачи редуктора

 

 

         2.1 Выбор твердости, термообработки и материала червячной передачи

 

 

 

         2.1.1 Выбираем материал, термообработку и твердость червяка, предельные значения размеров заготовки червяка (Dпред -диаметр), механические характеристики: сталь 40Х, Dпред = 125мм, термообработка – У+ТВЧ, 45…50 HRCэ, [5, задача 3.2, таблица 3.2].

         2.1.2 Определяем скорость скольжения  в зацеплении  s, м/с, по формуле

s = 4,3 ∙
∙ w2 ∙ uзп ∙
= 4,3 ∙
∙ 15,28 ∙
= 5,88 м/с.

         2.1.3 Выбираем марку материала червячного колеса, способ отливки, механические характеристики: БрО10Ф1, способ отливки – кокиль, [5, задача 3.2, таблица 3.5].

 

 

 

         2.2 Определение допускаемых контактных напряжений

 

 

 

         2.2.1 Определяем число циклов нагружения зубьев червячного колеса N за весь срок службы (наработку) по формуле

N = 573 ∙ w2 ∙ Lh = 573 ∙ 15,28 ∙ 21900 » 19 ∙ 10

.

         Для реверсивной нагрузки с одинаковым временем работы в обоих направлениях N = , уменьшают вдвое.

         2.2.2 Определяем коэффициент долговечности КHL при расчете на контактную прочность по формуле

KHL =

=
= 0,75.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

6

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         2.2.3 Определяем допускаемое контактное  напряжение для червячного колеса  , МПа, по формуле

[s]H = KHL ∙ Cu ∙ 0,9 ∙ sв = 0,75 ∙ 0,88 ∙ 0,9 ∙ 275 = 163,4 МПа,

         где Сu = 0,88 - коэффициент, учитывающий износ материала [5, задача 3.2, таблица 3.6];

                - предел прочности, МПа [5, задача 3.2, таблица 3.5].        

 

 

 

         2.3 Определение допускаемых напряжений изгиба

 

 

 

         2.3.1 Определяем коэффициент долговечности КFL при расчете на изгиб по формуле

KFL =

=
= 0,6.

         2.3.2 Определяем допускаемое напряжение  изгиба  , МПа, по формуле[5, задача 3.2, таблица 3.6]

= 26,4 МПа.

   Таблица 4 - Механические  характеристики материалов червячной  передачи

Элемент

передачи

Марка

материала

Dпред

мм

Термооб

работка

HRCэ

Способ

отливки

МПа

Червяк

Сталь 40Х

125

У+ТВЧ

45…50

900

750

410

-

-

Колесо

БрО10Ф1

-

кокиль

-

275

200

-

163,4

26,4


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

7

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         2.4 Проектный расчет закрытой червячной передачи

 

 

 

         2.4.1 Определяем главный параметр  передачи – межосевое расстояние  ɑW, мм, по формуле

ɑW  = 61 ∙

= 61 ∙
= 192,45 мм.

 Принимаем  =195 мм.

         2.4.2 Определяем число витков червяка [5, раздел 4.3] и число зубьев червячного колеса по формуле

         2.4.3 Определяем модуль зацепления m, мм, по формуле

мм.

Принимаем m = 8 мм.

         2.4.4 Определяем  коэффициент диаметра червяка q, мм, из условия жёсткости по формуле

q = (0,212…0,25) ∙ Z2 = (0,212…0,25) ∙ 40 = 8,48…10 мм.

Принимаем q = 10 мм.

         2.4.5 Определяем коэффициент смещения  инструмента  ,мм, по формуле

         2.4.6 Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного значения по формуле

         2.4.7 Определяем фактическое межосевое расстояние ,мм, по формуле

мм.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

8

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         2.4.8 Определяем основные геометрические  размеры червячной передачи

Таблица 5                                                                                 Размеры в миллиметрах

Параметр

червяка

Значение

Параметр

колеса

Значение

Делительный

диаметр

Делительный

диаметр

Начальный

диаметр

Диаметр вершин

зубьев

Диаметр вершин

витков

Наибольший

диаметр колеса

Диаметр впадин

витков

Диаметр впадин

зубьев

Длина нарезаемой

части червяка

Ширина венца

Радиусы

закруглений

зубьев


         2.4.9 Определяем значение делительного  угла подъема линии витка червяка γ = [3, §4.2, таблица 4.3].

         2.4.10 Определяем условный угол  обхвата червяка венцом колеса  , град, по формуле

;

увеличиваем мм, тогда

         2.4.11 Определяем фактическую скорость скольжения s, м/с, по формуле

s =
=
= 6,6 м/с.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

9

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         2.4.12 Определяем КПД червячной  передачи  по формуле

=
=
= 0,94,

         где  = 1°30'- угол трения, град [5, раздел 4.3, таблица 4.9].

 

 

 

          2.5 Проверочный расчет закрытой червячной передачи на контактную прочность

 

 

 

         2.5.1 Определяем окружную силу  на колесе  , Н, по формуле

=
=
= 4433,8 Н.

         2.5.2 Определяем окружную скорость  колеса , м/с, по формуле

=
=
= 2,45 м/с.

2.5.3 Определяем расчетные контактные напряжения зубьев колеса , МПа, по формуле

=
=
= 141,5 МПа< 150,28 МПа,

         где K = 1,0 - коэффициент нагрузки [5, раздел 4.3].

         Недогруз

 

 

 

 

 

 

 

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

10

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

2.6 Проверочный расчет  закрытой червячной передачи на выносливость по напряжениям изгиба

 

 

 

         2.6.1 Определяем эквивалентное число зубьев и коэффициент формы зуба колеса по формуле

=
=
≈ 50;

= 1,45 [5, задача 4.3, таблица 4.10].

 

         2.6.2 Определяем расчетные напряжения изгиба в основании зуба колеса , МПа, по формуле

МПа
МПа.

 

 

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

11

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

3 Проектный расчет валов редуктора

 

         3.1 Выбор материала валов и допускаемых напряжений на кручение

 

         3.1.1 Выбираем материал быстроходного вал-червяка и тихоходного вала: сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Термообработка – улучшение, твердость 269…302 НВ, , , [таблица 4;  5, раздел 3, таблица 3.2].

         3.1.2 Принимаем допускаемые напряжения  на кручение заниженными и  равными:  для быстроходного вала; для тихоходного вала [5, раздел 7.2].

         3.2 Выбор муфт, определение размеров ступеней валов

 

         3.2.1 Определяем геометрические параметры  ступеней валов [5, раздел 7.3,].

Таблица 6 – Размеры  ступеней быстроходного вала, мм

Ступень вала

Раз

еры

Вал-червяк

1-я

под полумуфту

 

=
=34,9.

[4, раздел 16.7, таблица 16.7.2];

принимаем

= 38  [5,K 21].      

Принимаем t = 2,5; r =2,5.

Принимаем

= 58 [5,K 21].

2-я

под уплотнение

крышки с отверстием

и подшипник

,

принимаем

= 45.

,

принимаем

= 90.


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

12

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

 

3-я

под червяк

,

принимаем

= 53, причем
<
.

определим графически на эскизной компоновке.

4-я

под подшипник

=
= 45

=
,

принимаем

=28.


Таблица 7 - Размеры ступеней тихоходного вала, мм     

Ступень вала

Размеры

Вал колеса

1-я

под звездочку

цепной

передачи

=
=56,36,

принимаем

= 56.

Принимаем  t = 3,0;  r =3,0;   f = 2,0.

,

принимаем

= 65.

2-я

под уплотнение

крышки с отверстием

и подшипник

,

принимаем

= 65.

,

принимаем

= 82.

3-я

под колесо

,

принимаем

= 75.

определим графически на эскизной компоновке.

4-я

под подшипник

=
= 65

=
,

принимаем

=35.


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

13

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

5-я

упорная

,

принимаем

=80.

определим графически на эскизной компоновке.


       

         3.2.2 Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 250 – 38-I. 42-I. 2-У3 ГОСТ 21425-93 [5, К21].

         3.3 Предварительный выбор подшипников качения

         3.3.1 Определяем тип, серию, и  схему установки подшипников [5, раздел 7.4, таблица 7.2]. Выбираем типоразмер подшипников по величине диаметров = ступеней валов под подшипники [5, К28, К29]

Таблица 8

Вал

Серия

Схема установки

Обозначение

Размеры, мм

Грузоподъемность, кН 

е

Y

 

 

d

D

B

Т

 

Б

Средняя

с одной фиксирующей  опорой

46309

45

100

25

48,1

37,7

-

-

 

Т

Легкая широкая

Враспор

7513

65

120

33

119,0                                                                        

98,0

0,369

1,624


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

14

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         4 Конструирование зубчатых колес

 

 

 

         4.1 Основные параметры червячного  колеса и червяка (диаметры, ширина  зубчатого венца колеса, длина  нарезаемой части червяка, модуль, коэффициент диаметра червяка, число витков и зубьев ) определены при проектировании передачи [таблица 5].

         4.2 Определяем конструкцию и размеры  червячного колеса (обод, ступица,  диск) [5, раздел 10.1, таблица 10.4].

Таблица 9 –Параметры червячного колеса, мм

Элемент колеса

Параметр

Способ получения заготовки: штамповка 

Обод

Диаметр наибольший

Диаметр внутренний

Толщина

; принимаем S = 16; S0 = 19.

 
;

принимаем h = 9, t = 7.

Ширина

Ступица

Диаметр внутренний

Диаметр наружный

принимаем

.

Толщина

, принимаем
.

Длина

,

принимаем

.

Диск

Толщина

принимаем С = 18.

Радиусы закруглений  и уклон

;

Отверстия

;
.


         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

15

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         5 Эскизная компоновка редуктора

 

 

Таблица 10

 

Материал вала:

Сталь40Х ГОСТ4543-71

Механические характеристики:

= 900 МПа;

= 750 МПа;

= 410 МПа.

Размеры ступеней, мм

Быстроходный вал

38

45

53

45

290

230

152

30

195

11

58

90

240

28

Тихоходный вал

56

65

75

65

186

130

110

28

65

82

120

35

Подшипники

Типо-

размер

, мм

Грузоподъемность, кН

Быстроходный вал

46309

-

-

48,1

37,7

Тихоходный вал

7513

0,369

1,624

119,0

98,0


Примечание – для радиально-упорных  однорядных шарикоподшипников 

;

                         для конических однорядных роликоподшипников

.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

16

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         6 Нагрузки валов редуктора

 

 

         6.1 Силовая схема нагружения валов редуктора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1

 

 

 

 

 

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

17

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         6.2 Определение консольных сил и сил в зацеплении закрытой передачи

 

 

 

  Таблица 11 – Силы в зацеплении закрытой червячной передачи

  [5, раздел 6.1, таблица 6.1]

Силы в зацеплении

Значение силы, Н

на шестерне

на колесе

Окружная

Радиальная

Осевая


  Таблица 12 – Консольные  силы [6]

Вал 

Вид открытой передачи

Характер силы

по направлению

Значение силы, Н

Быстроходный

Муфта

Радиальные

Тихоходный

Цепная 

Радиальные


     Примечание  – 

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

18

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         6.3 Расчетные схемы быстроходного и тихоходного валов. Схемы

нагружения подшипников

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Быстроходный вал

 

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

19

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Тихоходный вал

 

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

20

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         6.3.1 Определяем суммарные радиальные  опорные реакции

 
Н;

 
Н;

 
Н;

 Н.

         6.3.2 Определяем суммарные изгибающие  моменты в опасных сечениях 

;

;        

;

.

Таблица 13

Вал

Суммарная

радиальная

реакция, Н

Радиальная

нагрузка

подшипника, Н

Суммарный

изгибающий

момент,

Крутящий

момент,

Б

= 1984,0

= 1847,0

= 1984,0

= 1847,0

= 300,6

= 175,3

85,1

Т

= 3226,4

= 11284,5

= 3226,4

= 11284,5

= 550,3

= 736,5

716,0


        

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

21

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         7 Проверочный расчет подшипников качения

 

 

 

         7.1 Проверяем пригодность подшипников  46309 быстроходного вала редуктора,  работающего с умеренными толчками.

        Исходные данные: 1984 Н; 1847 Н; об/мин; ч; ч [разделы 1, 2, 6].

         Характеристика подшипника:

  [5, раздел 9, таблицы 9.1, 9.4, 9.5; К28].

         7.2 Определяем осевые составляющие радиальных нагрузок , Н, по формуле

=
=1256 Н.

         7.3 Определяем осевые нагрузки  подшипников  , Н, по формуле

 
1256+5114,3=6370,3 Н.

         7.4 Определяем отношение 

         7.5 Определяем эквивалентную динамическую  нагрузку  , Н, по формуле

         7.6 Определяем динамическую грузоподъемность , Н, подшипника  по формуле

;

.

         Расчетная динамическая грузоподъемность  более чем в 1,5 раза меньше базовой, а превышает базовую в 1,4 раза.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

22

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         Принимаем в плавающей опоре  - радиальный однорядный шарикоподшипник  209 ( Н), в фиксирующей - сдвоенные одинарные радиально-упорные шариковые 46309 ( Н).

         7.7 Определяем долговечность  , ч, подшипника  по формуле

         Подшипники пригодны .

         7.8 Проверяем пригодность подшипников  7513 тихоходного вала редуктора,  работающего с умеренными толчками.

         Исходные данные: = 11284,5 Н; = 3226,4 Н; об/мин; ч [разделы 1, 2, 6].

         Характеристика подшипника: ; [5, раздел 9, таблицы 9.1, 9.4, 9.5; К29].

         7.9 Определяем осевые составляющие  радиальной нагрузки подшипника  , Н, по формуле

 Н;

 Н.

         7.10 Определяем осевые нагрузки  подшипника  и , Н, в зависимости от принятой ранее схемы нагружения подшипников [раздел 3 ПЗ]. Так как

 и 
, то

 Н; 
Н.

         7.11 Определяем отношения 

;         
.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

23

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         7.12 Определяем эквивалентную динамическую  нагрузку  , Н, по формуле

4195 Н;

 Н.

         7.13 Определяем динамическую грузоподъемность  , Н, подшипника  по формуле

.

         7.5 Определяем долговечность  , ч, подшипника  по формуле

         Подшипник пригоден .

Таблица 14 – Основные размеры и эксплуатационные характеристики

                       подшипника

Вал

Подшипник

Размеры, мм

Грузоподъемность, кН

d

D

B

Б

209

45

85

19

33,2

18,6

46309

45

100

25

48,1

37,7

Т

7513

65

120

33

119,0

98,0


         8 Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

         8.1 Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под зубчатым колесом и под звездочкой цепной передачи, и одна шпонка на быстроходном валу – под полумуфтой.

         8.2 Принимаем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонки, пазов и длины шпонок назначаем из условия технологичности  по ГОСТ 23360-78:

быстроходный вал  = 38, = 58 мм - размеры шпонки мм;

тихоходный вал = 56, = 65 мм - размеры шпонки мм;

                             = 75, = 100 мм - размеры шпонки мм.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

24

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         8.3 Принимаем материал шпонок - сталь  45 ГОСТ 1050-88 нормализованная,

допускаемое напряжение на смятие = 120 МПа при стальной ступице.

         8.4 Определяем площадь смятия , , для каждой шпонки по формуле

         где   - высота шпонки [5, К42], мм;

  - глубина паза вала [5, К42], мм;

  - рабочая длина шпонки, мм;

l – длина шпонки [5, К42], мм;

- ширина шпонки [5, К42], мм.

         8.5 Проверяем прочность шпонки на смятие по формуле

,

         где  - напряжение смятия, МПа;

Т – вращающий момент на валу, ;

d – диаметр ступени вала, мм.

Таблица 15                                                                                Размеры в миллиметрах

Диаметр

вала

b

h

l

,

Т,

 МПа

 МПа

38

10

8

5,0

56

46

116,0

85,1

38,6

120

56

16

10

6,0

63

47

159,8

716,0

158,5

75

20

12

7,5

90

70

264,6

716,0

72,2


Как видно из расчетов, прочность шпоночных соединений обеспечена на быстроходном валу под  полумуфтой и на тихоходном валу под  червячным колесом. На тихоходном валу под звездочкой цепной передачи принимаем  две шпонки.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

25

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         9 Проверочный расчет валов редуктора

 

 

 

         9.1 Проанализировав эпюры [рисунки 2,3], наметим опасные сечения:

быстроходный вал – m.В (два концентратора напряжений – посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r) и т. , (концентратор напряжения – резьба); тихоходный вал – m.D (два концентратора напряжений - посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r) и m. (два концентратора напряжений – посадка колеса с натягом и шпоночный паз).

         9.2 Определяем нормальные напряжения  , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

где - расчетные напряжения изгиба, МПа;

       - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, [раздел 6];

- осевой момент сопротивления  сечения вала, .

         9.3 Определяем касательные напряжений  , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

         где  - расчетные напряжения кручения, МПа;

               - крутящий момент, [раздел 6];

- полярный момент сопротивления  сечения вала, .

         9.4 Определяем коэффициент концентрации  нормальных  и касательных напряжений для расчетных сечений вала по формулам

;

         где  - эффективные коэффициенты концентрации напряжений [5, раздел 11.3, таблица 11.2];

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

26

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

- коэффициент влияния абсолютных  размеров поперечного сечения  [5, раздел 11.3, таблица 11.3];

- коэффициент влияния шероховатости  [5, раздел 11.3, таблица 11.4].

         9.5 При действии в расчетном  сечении двух источников концентрации  напряжений учитывают только  наиболее опасный из них (с  наибольшим отношением  или ) - посадка с натягом.

         9.6 Определяем пределы выносливости в расчетных сечениях вала , , МПа, по формулам

 
,

         где  и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, МПа, [раздел 3].

         9.7 Определяем коэффициенты запаса  прочности по нормальным  и касательным напряжениям по формулам

 

         9.8 Определяем общий коэффициент  запаса прочности в расчетных  сечениях по формуле 

         9.9 Определяем приведенный момент инерции поперечного сечения червяка по формуле

=

         9.10 Определяем стрелу прогиба  червяка  по формуле

;

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

27

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         10 Назначение посадок, допусков формы и расположения для основных

деталей редуктора

 

 

 

Таблица 18 – Посадки  для основных соединений деталей  редуктора

                                       Соединение

Посадка

Червячное колесо - вал

Звездочка цепной передачи - вал

Полумуфта – вал

Распорные кольца

Наружные кольца ПК

Внутренние кольца ПК

Сквозные крышки подшипников 

 Глухие крышки подшипников

Шпонки – вал

Шпонка – зубчатое колесо, шкив, полумуфта 


Таблица 19 - Допуски формы  и расположения поверхностей для основных

                       деталей редуктора                      

Назначение поверхности

Вид допуска (7-8 степень  точности)

Под подшипники качения

,
,
(торцовое)

Под зубчатое колесо

,
,
(торцовое)

Под полумуфту

,
,
(торцовое)

Под открытую передачу

,
(торцовое)

Шпоночный паз

,

Внутреннее отверстие  зубчатого колеса

,


Примечание – Числовые значения допусков формы и расположения,

шероховатости поверхностей соответствуют [5, раздел 13.3,

таблицы 13.10 … 13.14].

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

28

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         11 Смазка и сборка редуктора

 

 

         11.1 Смазывание червячного зацепления производим непрерывно жидким  маслом И-Т-Д-100 ГОСТ 17479.4-87 картерным способом (окунанием червяка). Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяем из расчета 0,4…0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности.

         11.2 Определяем уровень масла в червячном редукторе из условия

Желательно, чтобы уровень  масла проходил через центр нижнего  тела качения подшипника. Контроль уровня масла , находящегося в корпусе  редуктора, осуществляем трубчатым маслоуказателем. Для замены масла в корпусе предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой. Чтобы избежать повышения давления внутри корпуса и просачивания масла через уплотнения и стыки, устанавливаем пробку-отдушину в крышке смотрового люка.

         11.3 Смазывание подшипников при n > 2 м/с осуществляем из картера в результате разбрызгивания масла колёсами, образования масляного тумана и растекания масла по валам. При нижнем расположении вала-червяка используем маслосборные скребки для смазывания подшипников тихоходного вала. Для предотвращения вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, для защиты их от попадания пыли, грязи и влаги применяем манжетные уплотнения.

         11.4 Тепловой расчёт червячного редуктора производим по формуле

=
=

         где - температура масла в редукторе;

                = 20°С - температура воздуха вне корпуса редуктора;

                = 13 кВт - мощность на быстроходном валу редуктора;

                 = 0,94 - кпд редуктора [таблица 7];

                = 9…17 Вт/(м ∙ град) - коэффициент теплоотдачи;

                = 0,65 м - площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора

                                       [5, раздел 11.4, таблица 11.6].

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

29

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         В основании корпуса для увеличения  поверхности охлаждения применяем  охлаждающие ребра.

         11.5 Сборку редуктора производят в соответствии со сборочным чертежом.

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

         Сборка редуктора производится  в следующем порядке:

- на быстроходный вал  устанавливают маслозащитные шайбы,  напрессовывают подшипники, предварительно нагретые в масле, до упора, собранный вал устанавливают в корпусе редуктора;

- на тихоходный вал  закладывают шпонку под зубчатое  колесо, напрессовывают колесо до  упора в буртик вала, устанавливают  распорную втулку, напрессовывают  подшипники, предварительно нагретые в масле, до упора, собранный вал устанавливают в корпусе редуктора;

- фиксируют крышку  корпуса и основание с помощью  установочных штифтов, устанавливают  и зажимают стяжные винты подшипниковых  бобышек и соединительного фланца;

- устанавливают компенсаторные кольца между торцами наружных колец подшипников и фланцами крышек; производят регулировку зацепления;

- на быстроходном валу  для фиксирующей опоры набором  прокладок, устанавливаемых под  фланец крышки, производят регулировку  подшипников, затем крышку с установленной в ней манжетой и прокладкой закрепляют на корпусе редуктора;

- для плавающей опоры  закрепляют крышку с прокладкой  на корпусе редуктора;

- на тихоходном валу  набором прокладок, устанавливаемых  под фланец крышки, производят  регулировку подшипников, затем закрепляют крышки с прокладками на корпусе редуктора, предварительно установив манжету;

         - закладывают шпонки в пазы  вала под полумуфту и открытую  передачу;

         - вворачивают сливную пробку  и маслоуказатель в корпус  редуктора;

         - заливают масло и закрывают  смотровой люк с пробкой-отдушиной.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

30

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

Заключение

 

 

         На всех стадиях разработки  конструкции редуктора я думал  об 

экономичности принимаемых решений, возможной технологии изготовления и сборки, условиях эксплуатации и обслуживания, сроке службы и надежности редуктора:

         - важным показателем совершенства  конструкции является условие  равной долговечности всех элементов;

         - электродвигатель рекомендуется выбирать быстроходный, с синхронной частотой вращения не менее 1000 об/мин., т.е. сравнительно малогабаритный. Это обуславливает, во-первых, невысокую стоимость такого двигателя серийного выпуска и , во-вторых, снижение трудоемкости его сборки с редуктором;

         - в проекте широко использованы  стандартные изделия (подшипники,

муфты, крепежные детали, уплотнения, сливные пробки, пробки-отдушины и 

т.д.), а так же стандарты  на различные элементы проектируемых  деталей 

(выточки, галтели,  литейные уклоны и т.д.);

         - на всех стадиях проектирования  редуктора соблюдался принцип 

унификации (типы и размеры  подшипников качения, модули зубчатых колес, крепежные детали, посадочные размеры и материалы);

         - посадки, допуски, степени точности и классы чистоты поверхности деталей выбраны с позиции их влияния на эксплуатационные свойства редуктора и согласования с технологическими возможностями производства, использованы система отверстия и ряды предпочтительных чисел;

         - экономические аспекты учтены  при выборе материала, термообработки, формы и способов изготовления  деталей;

         - при проектировании уделено  внимание осуществлению удобной  сборки, максимально исключены ручные  операции, неправильное взаимное расположении сопряженных узлов (с помощью штифтов), разработана удобная компоновка узлов с легко доступными местами крепления;

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

31

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

         - для снижения коррозионно-механического изнашивания использованы рекомендации по вопросу смазки и смазочных устройств.

         Для безопасной работы редуктора  надо соблюдать следующие условия: 

         - перед сборкой производить внешний  осмотр деталей для выявления 

дефектов;

         - не применять слишком больших усилий при сборке узлов редуктора;

         - грамотно произвести регулировки  в узлах редуктора и между  ними;

         - все крепежные детали должны  быть затянуты и зафиксированы  стопорными шайбами;

         - не запускать редуктор в работу без смазки или без достаточного ее

количества;

         - не допускать превышения скорости  вращения и мощности редуктора;

         - все вращающиеся части редуктора,  выступающие за его корпус, должны  быть ограждены;

         - иметь приспособления для зачаливания редуктора при транспортных и монтажных работах;

         - не производить ремонт и техническое  обслуживание редуктора при его 

работе;

         - снимать крышки, закрывающие смотровые  окна при работе редуктора,  во избежание разбрызгивания нагретого масла;

         - проверку уровня масла, замену  свежим и слив отработанного  масла 

производить только при  полной остановке привода;

         - не рекомендуется поджимать  сливные пробки во избежание  срыва резьбы;

         - при монтажных работах необходимо отключить электрические источники питания от сети, проверить заземление и снять внешние нагрузки на валы.

         Соблюдение этих требований обеспечивает  надежную и безопасную работу  редуктора, что значительно повышает  экономических эффект.

 

 

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

32

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

Список литературы

 

 

 

1. Аркуша, А.И. Техническая механика: Теоретическая механика и сопротивление

    материалов: учебник  для машиностроительных специальностей  техникумов /    

    А.И. Аркуша. – 3-е изд., испр. – М.: Высшая  школа, 1998.

2. Куклин, Н.Г. Детали  машин: учебник для машиностроительных  специальностей

    техникумов / Н.Г.  Куклин, Г.С. Куклина. – 4-е изд., перераб. и доп. -  М. :

    Высшая школа, 1987.

3. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие для учащихся

    машиностроительных  специальностей техникумов / С.А.  Чернавский,

    К.Н. Боков,  И.М. Чернин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:

    Машиностроение, 1987.

4. Курмаз Л.В. Детали  машин. Проектирование: учеб. пособие для вузов /

    Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. – 2-е изд., испр. и доп. - Мн.: УП «Технопринт»,

    2002.

5. Шейнблит, А.Е. Курсовое  проектирование деталей машин:  учеб. пособие для 

    ССУЗов / - 2-е  изд., перераб. и доп. – Калининград: Янтарный Сказ, 2002.

6. ГОСТ 16162. Редукторы  зубчатые. Общие технические условия.

         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

33

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата

 
         

КП.ТМ 59.01.00.00 ПЗ

Лист

         

2

   Изм

Лист

№ документа

Подп.

Дата


 


Информация о работе Разработка конструкции одноступенчатого червячного редуктора привода цепного конвейера