Проектирование привода к вращающейся муфельной печи

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Июня 2013 в 12:06, курсовая работа

Краткое описание

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.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Муфельная печь 1-1.doc

— 1,009.00 Кб (Скачать документ)

2 = 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:

4 = b1+ 25

4 = 44 + 25 = 69 мм

Принимаем ℓ4 = 70 мм

Участок под шестерню второй ступени редуктора принимаем конструктивно:

d5 = d4 = 50 мм

5 = 80 мм

Участок под второй подшипник

d6= d3 = 45 мм

6 = B +24,5

6 = 16 +24,5 = 40,5 мм

 

Рис. 4.1. Эскиз быстроходного вала.

 

Расстояние между точками  приложения сил и реакций в опорах подшипников быстроходного вала:

б = (ℓ3-В/2) + ℓ4 + ℓ5 + (ℓ6-В/2)

б = (44-16/2) +70+80+(40,5-16/2) = 218,5 мм

б1= 63,5 мм

б2 = ℓб - ℓб1

б2 = 218,5 – 63,5 = 155 мм

м = ℓ1 + ℓ2 + В/2

м = 90+ 27 + 16/2 = 125 мм

5.2.  Промежуточный вал

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.

 Конструктивные размеры колеса

        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

5.3.  Тихоходный вал

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                       d2 = 70 мм;

         диаметр под подшипником                      d3 = 70 мм.

         диаметр под колесом                                d4 = 80 мм.

Рис. 5.3 Вал тихоходный

       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.

1 = ℓполумуфты +5

1 = 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.

 Конструктивные размеры колеса:

    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

l4 = lст = 79 мм.

l5 = 45 мм .

 

6. Подбор  и проверка подшипников

 

    1. Выбор подшипников.

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


 

    1. Схема нагружения быстроходного вала.

        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  XOZ

AX = Р1 – BX – FМ =2030 – 952 – 632  = 446 H

         Изгибающие моменты в плоскости XOZ

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  YOZ

AY =Fr1  – BY = 752 –254= 498 H

         Изгибающие моменты в плоскости YOZ

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:

Т11×d1/2 = 2030×0,0397/2 = 40 Н×м.

 

6.3. Эквивалентная нагрузка

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;

              F – 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:

F = SВ-Fa = 670-385=285 H,

F = SВ = 670 H.

       Проверяем наиболее нагруженный  подшипник В.

       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.

    1. Схема нагружения промежуточного вала

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:

Т22×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 подшипника:

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 плоскости  XOZ

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:

Т34×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.

    1. На тихоходный вал.

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.

 

 

  1. Проверочный расчет валов

8.1. Быстроходный вал

Опасное сечение  С-С проходит через опору А.

Суммарный изгибающий момент в этом сечении:

Информация о работе Проектирование привода к вращающейся муфельной печи