Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Июня 2013 в 12:06, курсовая работа
Привод – устройство для приведения в действие машин от двигателя через передаточные механизмы. Соединение вала машины с валом электродвигателя возможно лишь в редких случаях. В основном для привода машины необходима установка понижающей или передачи. Оптимальный тип передачи определяют с учетом ряда факторов: эксплуатационных условий, характеристик нагрузки, срока службы, техники безопасности, удобства расположения, обслуживания, стоимости привода.
ℓ2 = 17 + 5,5+5 =27,5 мм
Значит ℓ2 = 27 мм
Участок под шестерню
d4 = d3 + 3,2r
d4 = 45 + 3,2∙1,5 = 49,8 мм
Принимаем d4 = 50 мм. Из расчетов видно, что диаметр ступени вала под шестерню d4 получается больше внешнего диаметра шестерни da=39,7 мм. Таким образом, принимаем решение, изготавливать шестерню заодно с валом, т.е. четвертую ступень вала проточить под внешний диаметр шестерни.
Длина участка под шестерню:
ℓ4 = b1+ 25
ℓ4 = 44 + 25 = 69 мм
Принимаем ℓ4 = 70 мм
Участок под шестерню второй ступени редуктора принимаем конструктивно:
d5 = d4 = 50 мм
ℓ5 = 80 мм
Участок под второй подшипник
d6= d3 = 45 мм
ℓ6 = B +24,5
ℓ6 = 16 +24,5 = 40,5 мм
Рис. 4.1. Эскиз быстроходного вала.
Расстояние между точками приложения сил и реакций в опорах подшипников быстроходного вала:
ℓб = (ℓ3-В/2) + ℓ4 + ℓ5 + (ℓ6-В/2)
ℓб = (44-16/2) +70+80+(40,5-16/2) = 218,5 мм
ℓб1= 63,5 мм
ℓб2 = ℓб - ℓб1
ℓб2 = 218,5 – 63,5 = 155 мм
ℓм = ℓ1 + ℓ2 + В/2
ℓм = 90+ 27 + 16/2 = 125 мм
d2 = 16,4(3,84·103/237×0,5)0,25 = 39 мм
принимаем диаметр под подшипником d1 = d4 = 40 мм;
диаметр под колесом и шестерней d2 = d3 =50 мм.
Рис. 5.2 Вал промежуточный.
диаметр ступицы
dст = (1,5…1,7)d = (1,6…1,7)50=75…85 мм
принимаем dст =80 мм
длина ступицы
lст = (0,8…1,5)d = (0,8…1,5)50 = 40…75 мм
принимаем lст =55 мм (с последующей проверкой шпонок на
смятие)
толщина обода d = 4m = 4·1,5 =6 мм
толщина диска С = 0,3b = 0,3·40= 12 мм
d3 = 16,4(3,73·103/37,7×0,5)0,25 = 61,5 мм
принимаем диаметр выходного конца d1 = 63 мм;
диаметр под уплотнением
диаметр под подшипником
диаметр под колесом
Для вала 3 выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую ГОСТ 21424 с допускаемым вращающим моментом [M] =2000 Нм с внутренним диаметром полумуфт 63÷90 мм, длина полумуфты ℓполумуфты = 144 мм.
Длина выходного конца вала.
ℓ1 = ℓполумуфты +5
ℓ1 = 144+5 = 149 мм
Принимаем ℓ1 = 150 мм.
Длину участка под крышку с уплотнением принимаем ℓ2 = 40,5 мм.
Длину участка под подшипник с мазеудерживающим кольцом принимаем ℓ3 = 44,5 мм.
диаметр ступицы dст = (1,6…1,7)d = (1,6…1,7)80 =128…136 мм
принимаем dст = 130 мм
длина ступицы lст = (0,8…1,5)d = (0,8…1,5)80 =64…120 мм
принимаем lст = 79 мм
толщина обода d = 4m = 4·4,0 = 16 мм
толщина диска С = 0,3b = 0,3·83 = 25 мм
Предварительно намечаем радиально-упорные шарикоподшипники средней серии №46309 с углом контакта 26° для быстроходного вала, тяжелой серии №66408 с углом контакта 26° для промежуточного вала, и шариковые радиальные подшипники особолегкой серии №7000114 для тихоходного вала.
Таблица 1.
Размеры и характеристика выбранных подшипников
№ |
d, мм |
D, мм |
B, мм |
C, кН |
C0, кН |
46109 |
45 |
75 |
16 |
17,3 |
13,7 |
66408 |
40 |
110 |
27 |
52,7 |
38,8 |
7000114 |
70 |
110 |
13 |
15,8 |
1,42 |
Консольная сила от муфты
Fм = 100М10,5 = 100·400,5 = 632 Н
Горизонтальная плоскость.
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры А
åmA =63,5Р1 – 218,5BX +125Fм = 0
Отсюда находим реакцию опоры В в плоскости XOZ
BX = (2030·63,5+632·125)/ 218,5 = 952 H
Реакция опоры А в плоскости X
AX = Р1 – BX – FМ =2030 – 952 – 632 = 446 H
Изгибающие моменты в
MX1 = 952·0,155= 147,6 Н·м
MX2 = 446·0,125 = 55,8 Н·м
Вертикальная плоскость.
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры А
åmA =63,5Fr1+ Fa1d1/2 – 218,5BY = 0
Отсюда находим реакцию опоры В в плоскости YOZ
BY = (752·63,5+385·39,7/2)/ 218,5 = 254 H
Реакция опоры А в плоскости Y
AY =Fr1 – BY = 752 –254= 498 H
Изгибающие моменты в
MY1 =498·0,0635 = 31,6 Н·м
MY2 =254·0,155= 39,4 Н·м
Суммарные реакции опор
А = (АХ2 + АY2)0,5 = (4462+4982)0,5 = 669 H
B= (BХ2 + BY2)0,5 = (9522 +2542)0,5 =985 H
Крутящий момент:
Т1=Р1×d1/2 = 2030×0,0397/2 = 40 Н×м.
P = (XVFr + YFa)KбКТ
где Х = 1 – коэффициент радиальной нагрузки при отсутствии осевой нагрузки;
V = 1 – вращается внутреннее кольцо;
Fr = А – радиальная нагрузка;
Y – коэффициент осевой нагрузки;
Fa – осевая нагрузка;
Kб = 1,1 – коэффициент безопасности [1c.108];
КТ = 1 – температурный коэффициент.
Для подшипников с углом контакта 26° коэффициент е = 0,68
Осевые составляющие реакций опор:
SА = eA = 0,68×669 = 455 H,
SB = eВ = 0,68×985= 670 H.
Результирующие осевые нагрузки:
FaА = SВ-Fa = 670-385=285 H,
FaВ = SВ = 670 H.
Проверяем наиболее
Отношение Fa/Fr =670/985=0,68 = е;
следовательно Х=1 Y=0
Р = (1·1·985+0×670)×1,1·1 = 1084 Н
6.4. Расчетная долговечность подшипника:
Lh = (106/60n)(C/P)p
где р = 3 – для шариковых подшипников
Lh = (106/60·949)(17300/1084)3 = 71488 час
больше ресурса работы редуктора L = 57600 часов.
Горизонтальная плоскость.
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры С
åmС = 63,5Р2 + 141Р3 – 218,5DX = 0
Отсюда находим реакцию опоры D в плоскости XOZ
DX = (1931·63,5 + 7553·141]/ 218,5 = 5435 H
Реакция опоры C в плоскости XOZ
CX = Р2 + Р3 – DX = 1931 + 7553 – 5435 = 4049 H
Изгибающие моменты в плоскости XOZ
MX1 = 4049·0,0635 = 257 Н·м;
MX2 = 5435·0,0775= 421 Н·м
Вертикальная плоскость.
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры C
åmC = 63,5Fr2+Fa2d2/2 – 141Fr3 + 218,5DY = 0
Отсюда находим реакцию опоры D в плоскости YOZ
DY = (1657·141 – 715·63,5– 366×160,3/2)/ 218,5 = 727 H
Реакция опоры C в плоскости YOZ
CY = Fr3 – Fr2 – DY = 1657 – 715 – 727 = 215 H
Изгибающие моменты в плоскости YOZ
MY1 = 215·0,0635 =13,6 Н·м
MY2 = 727·0,0775= 56,2 Н·м
MY3 = 727·0,155 – 1657×0,0775 = -15,7 Н·м
Суммарные реакции опор
C = (40492 +2152)0,5 = 4055 H
D = (54352 +7272)0,5 = 5483 H
Крутящий момент:
Т2=Р2×d2/2 + Р3×d3/2 =1931×0,160/2+4553×0,068/2=309 Н×м.
6.6. Эквивалентная нагрузка
Для подшипников с углом контакта 26° коэффициент е = 0,68
Осевые составляющие реакций опор:
SC = eC = 0,68×4055 = 2757 H,
SD = eD = 0,68×5483 = 3728 H.
Результирующие осевые нагрузки:
FaD = SD = 3728 H,
FaC = SD + Fa = 3728-366 = 3362 H.
Проверяем наиболее нагруженный подшипник D.
Отношение Fa/Fr=3728/5438=0,68 = е; следовательно Х=1 Y=0
Р = (1·1·5483+0×3728)1,1·1 = 6031 Н
6.7. Расчетная долговечность
Lh = (106/60n)(C/P)p
где р = 3 – для шариковых подшипников
Lh = (106/60·237)(52700/6031)3 = 63608 час
больше ресурса работы редуктора L = 57600 часов.
6.8. Схема нагружения тихоходного вала.
Консольная сила от муфты
Fм = 100М30,5 = 100·946,70,5 = 3077 Н
Горизонтальная плоскость.
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры Е
åmЕ = 141Р4+218,5Fх – 197Fм
Отсюда находим реакцию опоры Е в плоскости XOZ
FX = (3077·197–4383·141)/ 218,5 = -54 H
Реакция опоры E в плоскости XOZ
EX = Р4– FM +Fx = 4383 – 3077 - 54 = 1252 H
Изгибающие моменты в
MX1 = 1252·0,141 = 177 Н·м
MX2 = 3077·0,197 = 606 Н·м
Вертикальная плоскость.
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры E
åmE= Fr4 141 – 218,5FY = 0
Отсюда находим реакцию опоры F и Е в плоскости YOZ
FY = (1595×141)/ 218,5 = 1029 H
EY = 1595 – 1029 = 566 Н
Изгибающие моменты в плоскости YOZ
MY1 = 566·0,141 = 80 Н·м
Суммарные реакции опор
E = (12522 +5662)0,5 = 1252 H
F = (542 +10292)0,5 = 1030 H
Крутящий момент:
Т3=Р4×d4/2 =4383×0,432/2=947 Н×м.
6.9. Эквивалентная нагрузка
Р = (1·1,0·1252)1,1·1 =1377 Н
6.10. Расчетная долговечность подшипника:
Lh = (106/60·37,7)(15800/1377)3 =667555 час
больше ресурса работы редуктора L = 57600 часов
7. Выбор и проверка шпоночных соединений
7.1. Выбор шпонок
Для соединения валов с деталями выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности
где h – высота шпонки;
t1 – глубина паза;
l – длина шпонки
b – ширина шпонки.
7.2. На быстроходный вал.
Шпонка на выходном конце вала 10´8´80 мм:
σсм = 2·40,3·103/80(8-3,3)(80-10) = 3 МПа.
7.3. Промежуточный вал.
Шпонка под колесом 14´9´45 мм:
σсм = 2·154,8·103/45(9-3,8)(45-14) = 43 МПа.
Шпонка под колесом 22´14´70 мм:
σсм = 2·947·103/80(14-5,4)(70-22) =190 МПа.
Устанавливаем две шпонки под углом 180º, каждая из которых будет передавать половину момента, тогда
σсм = 2·947·103/2×80(14-5,4)(70-12) = 95 МПа.
Шпонка на выходном конце тихоходного вала 18´11´140 мм:
σсм = 2·947·103/63(11-4,4)(140-18) = 37 МПа.
Опасное сечение С-С проходит через опору А.
Суммарный изгибающий момент в этом сечении:
Информация о работе Проектирование привода к вращающейся муфельной печи