|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
|||||||||
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Расчёт редуктораРасчёт редуктораКурсовая работа Дисциплина Детали машин Тема «Расчёт редуктора» Содержание Введение 1. Кинематическая схема и исходные данные 2. Кинематический расчет и выбор электродвигателя 3. Расчет зубчатых колес редуктора 4. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников 5. нструктивные размеры шестерни и колеса 6. Конструктивные размеры корпуса редуктора 7. Первый этап компоновки редуктора 8. Проверка долговечности подшипника 9. Второй этап компоновки. Проверка прочности шпоночных соединений 10. Уточненный расчет валов 11. Вычерчивание редуктора 12. Посадки шестерни, зубчатого колеса, подшипника 13. Выбор сорта масла 14. Сборка редуктора Введение Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи. Указанные механизмы являются наиболее распространенной тематикой курсового проектирования. Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора). Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов. Кинематические схемы и общие виды наиболее распространенных типов редукторов представлены на рис. 2.1-2.20 [Л.1]. На кинематических схемах буквой Б обозначен входной (быстроходный) вал редуктора, буквой Т - выходной (тихоходный). Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.); типу - зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т. д.). Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и волновые редукторы. 1. Кинематическая схема редуктора Исходные данные: Мощность на ведущем валу транспортера ; Угловая скорость вала редуктора ; Передаточное число редуктора ; Отклонение от передаточного числа ; Время работы редуктора . 1 - электромотор; 2 - ременная передача; 3 - муфта упругая втулочно-пальцевая; 4 - редуктор; 5 - ленточный транспортёр; I - вал электромотора; II - ведущий вал редуктора; III - ведомый вал редуктора. 2. Кинематический расчет и выбор электродвигателя 2.1 По табл. 1.1 коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес ?1 = 0,98; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, ?2 = 0,99; КПД клиноременной передачи ?3 = 0,95; КПД плоскоременной передачи в опорах приводного барабана, ?4 = 0,99 2.2 Общий КПД привода ? = ?1 ?2 ?3 ?4 = 0,98•0,992•0,95•0,99= 0,90 2.3 Требуемая мощность электродвигателя Pтр = = =1,88 кВт. где PIII-мощность выходного вала привода, -общий КПД привода. 2.4 По ГОСТ 19523-81 (см. табл. П1 приложениях [Л.1]) по требуемой мощности Рдв = 1,88кВт выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 750 об/мин 4А112МА8с параметрами Рдв = 2,2кВт и скольжением 6,0%. Номинальная частота вращения nдв.=nc1-s где nc-синхронная частота вращения, s- скольжение nдв = 2.5 Угловая скорость ?I = = = 73,79рад/с. 2.6 Частота вращения nIII= = = 114,64об/мин 2.7 Передаточное отношение Uоб= i = = = 6,1 где I-угловая скорость двигателя, III-угловая скорость выходного привода 2.8 Намечаем для редуктора u =1,6; тогда для клиноременной передачи ip = = =3,81- что находиться в пределах рекомендуемого 2.9 Крутящий момент, создаваемый на каждом валу. кНм. Крутящий момент на 1-м валу МI=0,025кНм. PII=PIp=1,880,95=1,786 Нм. радс кНм. Крутящий момент на 2-м валу МII=0,092 кНм. кНм. Крутящий момент на 3-м валу МIII=0,14 кНм. 2.10 Выполним проверку Определим частоту вращения на 2-м валу обмин. Частоты вращения и угловые скорости валов
3. Расчет зубчатых колес редуктора Выбираем материалы для зубчатых колес такие же, как в § 12.1 [Л.1]. Для шестерни сталь 45, термообработка - улучшение, твердость НВ 260; для колеса сталь 45, термообработка - улучшение, твердость НВ 230. Допускаемое контактное напряжение для прямозубых колес из указанных материалов определим с помощью формулы 3.9, [1], стр.33: где H limb - предел контактной выносливости; b - база нагружения; KHV - коэффициент долговечности; SH - коэффициент безопасности. Значение H limb выбираем из [1] табл.3.2, стр.34. Для шестерни: H limb=2HB1+70=2260+70=590 МПа; Для колеса H limb=2HB2+70=2230+70=530 МПа. Для шестерни = МПа; Для колеса = МПа. Допускаемое контактное напряжение принимаю = 442 МПа. Принимаю коэффициент ширины венца ?bRe = 0,285 (по ГОСТ 12289-76). Коэффициент Кн?, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, примем по табл. 3.1 [Л.1]. Несмотря на симметричное расположение колес относительно опор, примем значение этого коэффициента, как в случае несимметричного расположения колес, так как со стороны клиноременной передачи действует сила давления на ведущий вал, вызывающая его деформацию и ухудшающая контакт зубьев: Кн? = 1,25. Внешний делительный диаметр колеса находим по формуле 3.9 1 стр.49 В этой формуле для прямозубых передач Кd= 99; Передаточное число U=1,16; МIII-крутящий момент на 3-м валу. мм Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение de2=180 мм Примем число зубьев шестерни z1=32 3.1 Число зубьев колеса z2=z1U=321,6=513.2 Внешний окружной модуль мм3.3 Уточняем значение мм 3.4 Углы делительных конусов ctq1=U=1,6 1= 320 2=900-1=900-320=580 3.5 Внешнее конусное расстояние мм 3.6 Длина зуба мм 3.7 Внешний делительный диаметр мм 3.8 Средний делительный диаметр шестерни мм 3.9 Внешние диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев) мм мм 3.9 Средний окружной модуль мм 3.10 Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру 3.11Средняя окружная скорость м/с Для конических передач обычно назначают 7-ю степень точности. 3.12 Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки По табл. 3.5 [1] при ?bd =0,28;консольним расположением колес и твердости НВ < 350 коэффициент учитывающий распределение нагрузки по длине зуба, КН? = 1,15. Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями, КH=1,05 1 см. таб. 3.4 Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, для прямозубых колес при 5 м/с, КH=1,05 1 cм. таб. 3.6 Таким образом, Кн = 1,151,051,05 = 1,268. 3.13 Проверяем контактные напряжения по формуле 3.27) из 1 = 346,4 МПа, 346,4H=442 МПа Условие прочности выполнено3.14 Силы, действующие в зацеплении:Окружная = 1920 Н;радиальная 592,6 Н;Осевая 370 H3.15 Проверим зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле3.31 из 1:.3.16 Коэффициент нагрузкиKF = KF?•KF3.17 По табл. 3.7 [1] при ?bd = 0,28,консольном расположении, валах на роликовых подшипниках колес и твердости НВ < 350 значение KF? = 1,37.3.18 По табл. 3.8 [1] при твердости HB350, скорости =1,02 м/с и 7-й степени точности коэффициент KF =1,25(значение взято для 8-й степени точности в соответствии с указанием 1 стр.53Таким образом, KF =1,371,25=1,713.19 Коэффициент, учитывающий форму зуба, YF зависит от эквивалентного числа зубьев;у шестерни 37,7 ;у колеса96,2при этом коэффициенты YFl = 3,72 и YF2 = 3,605 (см. с. 42) [1].3.20 Определяем допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжением изгиба:По таб.3.9 1 для стали 45 улучшенной при твердости HB350 0Flimb=1,8 HBДля шестерни ?= 1,8 260 = 468 МПа; Для колеса ?= 1,8•230 = 414 МПа.3.21 Коэффициент запаса прочности [SF] = [SF]'•[SF]''По табл. 3.9 [1] [SF] = 1,75 для стали 45 улучшенной; коэффициент [SF]" = 1 для поковок и штамповок. Следовательно, [SF] = 1,75.3.22 Допускаемые напряжения:для шестерни [?F1] = = 236,5 МПа;для колеса [?F2] = = 206 МПа.Проверку на изгиб следует проводить для того зубчатого колеса, для которого отношение меньше. Найдем эти отношения: для шестерни = 64 МПа.для колеса = 57 МПа3.23 Проверку на изгиб проводим для колеса:= 154 МПа < 206 МПаУсловие прочности выполнено.4. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипниковПредварительный расчет валов на кручение, выполняют по пониженным допускаемым напряжениям.4.1 Крутящие моменты в поперечных сечения валов:Ведущего МII=92103 HмВедомого МIII=140103 Нм4.2 Определим диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении к=20 МПа для ведущего вала: 26 ммПринимаем ближайшие большее значение из стандартного ряда dB2= 28 мм.Диаметр вала под подшипниками принимаем dП2 = 35 мм,Диаметр под шестерни dK2=28 мм4.3 Определим диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении к=15 МПа для ведомого вала:36 мм.Принимаем ближайшие большее значение из стандартного ряда dB3 = 38 мм.Диаметр вала под подшипниками принимаем dП3 = 45 мм.Диаметр под зубчатым колесом dK3=50 ммДиаметр под уплотнитель d=40 мм5. Конструктивные размеры шестерни и колеса5.1 Шестерня:Сравнительно небольшие размеры шестерни по отношению к диаметру вала позволяют не выделять ступицу. Длина посадочного участка (назовем его по аналогии lст.).lст.=b= 30 мм5.2 Колесо:Коническое колесо кованое.Его размеры: dае2=184 мм; b2= 30 мм.Диаметр ступицы dст = l,2·dk2 = 1,2 · 50 = 60 мм; длина ступицы lст = (1,2 l,5)dk2 = (1,2 1,5) • 28 = 33,6 ?42 мм, принимаем lст = 38 мм.Толщина обода ?0 = (3 4) m= (3 4)•3 = 9 12 мм, принимаем ?0 = 10 мм.Толщина диска С =(0,1? 0,17) Re=(0,1?0,17)·105=10,5?17,9 ммПринимаем с=14 мм.6. Конструктивные размеры корпуса редуктора6.1 Толщина стенок корпуса и крышки: ? = 0,05·Re+1=0,05·105+1=6,268 мм; принимаю ?=7 мм?1=0,04?Re+1=0,04?105+1=5,21 мм; принимаю ?=6 мм.6.2 Толщина фланцев поясов корпуса и крышки: верхнего пояса корпуса и пояса крышкиb = 1,5 ? = 1,5•7 = 10,5 мм; принимаю b=11 мм b1 = 1,5•?1 = 1,5•6= 9 мм; нижнего пояса корпусар = 2,35 ? = 2,35•7 = 16,45 мм; принимаю р = 17 мм.6.3 Диаметр болтов: фундаментных d1 = 0,055Re+12=0,055?105+12=17,79 мм; принимаю фундаментальные болты с резьбой М18;болтов, крепящих крышку к корпусу у подшипника,d2 = (0,7 0,75)d1 = (0,7 0,75)•18 = 12,0 13,5 мм; принимаю болты с резьбой М12;болтов, соединяющих крышку с корпусом,d3 = (0,5 0,6) d1 = (0,5 0,6)•18 = 9 10,8 мм; принимаю болты с резьбой М10.7. Первый этап компоновки редуктораКомпоновку обычно проводят в два этапа. Первый этап служит для приближенного определения положения зубчатых колес относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников.Выбираем способ смазывания: зацепление зубчатой пары - окунанием зубчатого колеса в масло; для подшипников - пластичный смазочный материал. Раздельное смазывание принято потому, что один из подшипников ведущего вала удален, и это затрудняет попадание масляных брызг. Кроме того, раздельная смазка предохраняет подшипники от попадания вместе с маслом частиц металла.Камеры подшипников отделяем от внутренней полости корпуса мазе удерживающими кольцами.Устанавливаем возможность размещения одной проекции - разрез по осям валов - на листе формата А1. Предпочтителен масштаб 1:1. проводим посредине листа горизонтальную осевую линию - ось ведущего вала. Намечаем положение вертикальной линии - ось ведомого вала. Из точки пересечения проводим под углом ?1=32о осевые линии делительных конусов и откладываем на них отрезки Re=105 мм.Конструктивно оформляем по найденным выше размерам шестерню и колесо. Вычерчиваем их в зацеплении. Ступицу колеса выполняем несимметрично относительно диска, чтобы уменьшить расстояние между опорами ведомого вала.Подшипники валов расположим в стаканах.Намечаем для валов роликоподшипники конические однорядные легкой серии (см. таблица П7):
Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов. 10.1 Ведущий вал. Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т. е. сталь 45, нормализованная; ?в=570 МПа 10.2 Предел выносливости при симметричном цикле изгиба ?-1=0,43?570=246 МПа 10.3 Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений ?-1=0,58?246=142 МПа У ведущего вала определять коэффициент запаса прочности в нескольких сечениях нецелесообразно; достаточно выбрать одно сечение с наименьшым коэффициентом запаса, а именно сечение в месте посадки подшипника, ближайшего к шестерни. В этом опасном сечении действуют максимальные изгибающие моменты Мх и Му и крутящий момент МII Концентрация напряжений вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал. 10.4 Изгибающие моменты в двух взаимноперпендикулярных плоскостях. My= Rx2?c1=1082?90=97,380?103 H?мм Мх=RY2?c1=137?90=12,330?103 H?мм 10.5 Сумарный изгибающий момент Н?мм 10.6 Момент сопротивления сечения мм3 10.7 Амплитуда нормальных напряжений МПа 10.8 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжением где ?-1- предел выносливости; ??- коэффициент напряжения цикла по нормальным напряжением; ??- амплитуда нормальных напряжений. 10.9 Полярный момент сопротивления мм3 10.10 Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений МПа 10.11 Коэффициент запаса прочности по касательным напряжением где ?-1-предел выносливости; ?-коэффициент учитывающий влияние цикла, ?=0,1 ?m-средние напряжение цикла. 10.7 Результирующий коэффициент запаса прочности 11. Вычерчивание редуктора Редуктор вычерчивают в двух проекциях на листе формата А1 (594 841 мм) в масштабе 1:1с основной надписью и спецификацией (см. с. 319 - 321) [1]. 12. Посадки шестерни, зубчатого колеса, подшипников Посадки назначаем в соответствии с указаниями в таблице 10,13 [Л,1,] Посадка зубчатого колеса на вал по ГОСТ 25347-82, Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6. Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по Н7 Остальные посадки назначаем, пользуясь данными соответственно в таблице 10,13 [Л,1,] 13. Выбор сорта масла 13.1 Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба. 13.2 По табл. 10.8 [1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях ?H = 442 МПа и скорости v =1,02 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34 10-6 м2/с. 13.3 По табл. 10.10 [1] принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799-75). 13.4 Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом, закладываем в подшипниковые камеры при монтаже. Сорт смази выбираем по л ( табл. 9.14) [1], литол-24(ГОСТ21150-75). 14. Сборка редуктора Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80 - 100°С; в ведомый вал закладывают шпонку 10 8 70 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами. Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями. |
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
© 2010 |