Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И Носова

Кафедра «Прикладная механика и графика»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Детали машин

на тему:

Проектирование привода цепного транспортера

Исполнитель: Кузьмина Ю.Ю.

Студентка 3 курса, группа КЕ-09

Руководитель: Кадошников В.И.

Магнитогорск, 2012



Задание на курсовой проект:

Тема: Проектирование привода цепного транспортера

Исходные данные:

P,H	1000
V,м/с	1,5



Содержание

• 1. Выбор электродвигателя. Кинематические расчеты
• 1.1 Выбор электродвигателя
• 1.2 Кинематические расчеты
• 1.3 Определение вращающего момента на валах редуктора
• 2. Расчеты зубчатых колес
• 2.1 Выбор материалов и термической обработки
• 2.2 Определение допускаемых напряжений
• 2.3 Расчет зубчатой цилиндрической передачи тихоходной ступени
• 2.4 Расчет геометрических параметров конических колес
• 3. Эскизное проектирование редуктора
• 3.1 Предварительный расчет валов
• 3.2 Выбор подшипников
• 3.3 Конструктивные параметры зубчатых колес
• 3.3.1 Ведомое коническое колесо
• 3.3.2 Ведомое цилиндрическое колесо
• 3.4 Конструктивные параметры корпуса редуктора
• 3.5 Расчет расстояний, определяющих внутреннее пространство редуктора
• 4. Построение эпюр моментов
• 4.1 Быстроходный вал
• 4.2 Промежуточный вал
• 4.3 Тихоходный вал
• 5. Проверка прочности шпоночных соединений
• 5.1 Быстроходный вал
• 5.2 Промежуточный вал
• 5.3 Тихоходный вал
• 6. Уточненный расчет валов
• 6.1 Быстроходный вал
• 6.2 Промежуточный вал
• 6.3 Тихоходный вал
• 7. Расчет размерной цепи
• 8. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ПРИЛОЖЕНИЯ


1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

1.1 Выбор электродвигателя

Мощность (Вт) привода (мощность на выходе):

;

Общий КПД привода :

,

где - КПД муфты, - КПД цилиндрической передачи, - КПД опоры вала барабана;

- КПД конической передачи,

;

Требуемая мощность электродвигателя:

;

Частота вращения (об/ мин) приводного вала (число оборотов на выходе):

;

Передаточное число привода:

;

где U_б и U_т - передаточное отношение быстроходной и тихоходной ступени.

Требуемая частота вращения вала электродвигателя:

;

Полученное значение частоты вращения вала электродвигателя n_э.тр. находиться в интервале: ;

По полученным, мощности и частоте вращения вала выбираем электродвигателя марки АИР 90L4 ТУ 16 - 525564 - 84.

Мощность P_э = 2,2 кВт,

Асинхронная частота вращения n_э =1395 об/мин

1.2 Кинематические расчеты

Определяем фактическое передаточного число привода, равное фактическому передаточному отношению редуктора:

;

Предварительно:

;

;

По ГОСТу

;

;

Частота вращения и угловая скорость ведущего вала:

;

;

Частота вращения и угловая скорость промежуточного вала:

;

;

Частота вращения и угловая скорость тихоходного вала:

;

;

Вывод: рассчитали частоту вращения и угловую скорость быстроходного, промежуточного и тихоходного вала.



1.3 Определение вращающего момента на валах редуктора

Вращающий момент на выходном валу редуктора:

;

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора:

;

Вращающий момент на промежуточном валу редуктора:

;

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора:

;

Результаты кинематических расчетов редуктора:

Вал	Вращающий момент, Т	Угловая скорость,	Частота вращения, n
Быстроходный	11	146,01	1395
Промежуточный	32,9	46,35	442,86
Тихоходный	110,57	14,12	134,9

Вывод: определили вращательные моменты на валах (быстроходный, промежуточный и тихоходный) и занесли данные в обобщенную таблицу: вращательные моменты, угловые скорости и частоты вращений.

2. РАСЧЕТЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

2.1 Выбор материалов и термической обработки

Для конической передачи редуктора выбираем сталь 45, термообработку - улучшение. Твердость шестерен 230 НВ, твердость для колес 200 НВ.

Для цилиндрической передачи редуктора для колеса выбираем сталь 45, твердость 250 НВ, а для шестерни сталь 40Х с твердостью 270 НВ.

Средняя твердость для конической передачи

Средняя твердость для цилиндрической передачи;

2.2 Определение допускаемых напряжений

Базовые числа циклов напряжений:

- при расчете на контактную прочность

;

-для конической передачи

-для цилиндрической передачи

- при расчете на изгиб ;

При сроке службы 4 лет, 3 - х сменном режиме работы и коэффициентах годового и суточного использования ;.

Время работы передач в часах:



Числа циклов напряжений шестерни и колеса цилиндрической передачи:

;

Числа циклов напряжений шестерни и колеса конической передачи:

;

Коэффициенты долговечности при расчете по контактным напряжениям:

Принимаем

Принимаем ,

Коэффициенты долговечности при расчете на изгиб

Принимаем ,

Принимаем ,

Предел контактной выносливости зубьев:

;

;

Предел выносливости зубьев на изгиб:

Допускаемые контактные напряжения шестерен и колес

Допускаемое рабочее контактное напряжение для косозубых передач



2.3 Расчет зубчатой цилиндрической передачи

Предварительно принимаем коэффициент межосевого расстояния для косозубой передачи

Коэффициент ширины зубчатого колеса назначают в зависимости от положения колес относительно опор: (несимметричное расположение).

Коэффициент ширины зубчатого колеса в долях диаметра:

Рассчитываем коэффициент неравномерности распределения нагрузки:

Определяем межосевое расстояние:

округляем до стандартных значений .

Нормальный модуль зацепления:

Принимаем модуль совпадает со стандартным.

Предварительно принимаем угол наклона зубьев: ,

Определяем количество зубьев шестерни:

Примем .

Число зубьев колеса:

Уточняем

Получается , .

Делительные диаметры шестерни и колеса:

;

Проверка:

Диаметры вершин шестерни и колеса:



Диаметры впадин шестерни и колеса:

Ширина зубчатого колеса:

принимаем b₂=35 мм

Ширина шестерни:

принимаем b₁=40 мм

Окружная скорость колес:

Класс точности - 9

Окружная сила:

;

Радиальная сила:

;

Осевая сила:

;

Проверка зубьев по контактным напряжениям:

, где

Коэффициент распределение нагрузки ;

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий определяем по таблице при

Коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку принимаем равной

;

Т.к. , то условие прочности по контактным напряжениям выполнено.

Выбираем коэффициенты, необходимые для проверки колес по изгибающим напряжениям.

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями:

Коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку:

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий:

Определяем коэффициент, учитывающих наклон зуба:

Определяем приведенное число зубьев колеса:

Коэффициенты формы зубьев:

Определяем расчетное изгибающее напряжение в зубьях колеса:

Расчетное изгибающее напряжение в зубьях шестерни:

Так как соблюдаются требования:

,

то условие прочности по изгибающим напряжениям выполнено.

2.4. Расчет геометрических параметров конических колес

Шестерня 230 HB,

Колесо 200 HB.

,.

Внешний делительный диаметр колеса:

u_Б = 3,15- передаточное число быстроходной ступени, ,

- коэффициент внутренней динамической нагрузки, - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки,

;

По ГОСТ 12289-76 принимаем 140 мм

Принимаем число зубьев шестерни:

Число зубьев колеса:

Внешний окружной модуль

Проверка

Отклонение не значительное

Угол делительных конусов

;

Угол делительного конуса колеса:

;

Внешнее конусное расстояние:

;

Ширина зубчатого венца:

;

Принимаем b=20 мм

Окончательные значения размеров колес.

Делительные диаметры колес:

;

Внешние диаметры колес:

;

,

Средний делительный диаметр шестерни:

Средний окружной модуль

Силы в зацеплении.

Окружная сила на среднем диаметре колеса:

;

;

Осевая сила на шестерне:

;

;

Радиальная сила на шестерне:

;

;

Осевая сила на колесе и радиальная:

;

;

Проверка зубьев по контактному напряжению.

Расчет на контактное напряжение:

;

;

Проверка зубьев по напряжениям изгиба.

Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:

;

(при; );

(при; );

;

Вывод: выполнил расчет зубчатых колес по контактным напряжениям, по напряжениям на изгиб. Выяснил, что выбранный материал подходит по прочности.



3. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА

3.1 Предварительный расчет валов

Ведущий вал:

Диаметр выходного конца вала, мм:

,

принимаем 20 мм

Диаметр вала под сквозную крышку, мм:

Диаметр вала под подшипниками, мм:,

Принимаем

Промежуточный вал:

принимаем 25мм

Диаметр посадочной поверхности колеса:

. Принимаем

Ведомый вал:

Диаметр выходного конца вала:



Принимаем .

Для найденного значения диаметра вала выбираем значение: t=2,4мм - приблизительная высота буртика; r=1,5 мм - максимальный радиус фаски подшипника; f=2 мм - размер фасок вала.

Диаметр вала под подшипниками:

. Принимаем

Диаметр вала под колесом:

. Принимаем

3.2 Выбор подшипников

На быстроходном и промежуточном валах ставим шариковые радиально - упорные однорядные подшипники (серия 3) ГОСТ 831-75

Быстроходный вал:

Обозначение	Размеры, мм	Грузоподъемность, кН
1036906	d	D	B	r	Dщ	Cr	Cor
	30	47	9	1,1	7,938	22,0	12,0

Промежуточный вал:

Обозначение	Размеры, мм	Грузоподъемность, кН
46305	d	D	B	r	Dщ	Cr	Cor
	25	62	17	1,1	11,509	26,9	14,6

На тихоходный вал ставим радиальные шариковые подшипники ГОСТ 8338-75



Обозначение	Размеры, мм	Грузоподъемность, кН
307	d	D	B	r	Dщ	Cr	Cor
	35	80	21	2,5	14,288	33,2	18,0

3.3 Конструктивные параметры зубчатых колес

3.3.1 Ведомое коническое колесо

Размеры зубчатое колесо ():

Диаметр ступицы:

;

Длина ступицы:

;

Толщина обода:

;

Толщина диска:

.

Толщина ребер



3.3.2 Ведомое цилиндрическое колесо

Диаметр ступицы:

;

Длина ступицы:

.

Толщина обода:

;

Толщина диска: .

3.4 Конструктивные параметры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки редуктора: ;

Толщина поясов корпуса и крышки редуктора.

Верхнего пояса корпуса: .

Пояса крышки.

Диаметры болтов.

Фундаментальных:

- принимаем болты с резьбой М16.

Крепящих крышку к корпусу редуктора:



- принимаем болты с резьбой М10.

3.5 Расчет расстояний, определяющих внутреннее пространство редуктора

Расстояние между вращающимися деталями и стенками корпуса определяется по наибольшему расстоянию передачи:

Расстояние

Принимаем .

Расстояние от поверхности вершин быстроходного колеса до дна редуктора:

Вывод: выполнили предварительный расчет валов, выбрали подшипники для каждого из валов (быстроходного, промежуточного и тихоходного). Рассчитали быстроходную тихоходную передачу.

зубчатый редуктор цепной транспортер



4. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР МОМЕНТОВ

4.1 Быстроходный вал

Из предыдущих расчетов имеем:

Реакции опор

В плоскости xz:



;

;

Проверка:

;

В плоскости yz:

;

;

Проверка:

;

Суммарные реакции:

;

;

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых подшипников (для серии 36206):



;

;

Осевые нагрузки подшипников в нашем случае ;, тогда

;

;

Рассмотрим левый подшипник:

(следует учитывать осевую нагрузку)

Эквивалентная нагрузка:

;

где - вращение внутреннего кольца подшипника, - для редукторов всех типов, - температурный коэффициент, , ,.

;

Расчетная долговечность, :

;



Расчетная долговечность, :

;

Рассчитаем правый подшипник:

(осевые нагрузки не учитываем);

Эквивалентная нагрузка:

;

Расчетная долговечность, :

;

Расчетная долговечность, :

;

ч - отвечает ГОСТ 16162 - 85. Найденная долговечность приемлема.

Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников не должен быть меньше 10000 часов (минимально допустимая долговечность подшипников).

Вывод: опасное сечение находится под шестерней, сечение А - А. Концентратор напряжения - зубья.

4.2 Промежуточный вал

Из предыдущих расчетов имеем:

Реакции опор:

В плоскости xz:

;

;

Проверка:

;

В плоскости yz:

;

;

;

;

Проверка:

;

Суммарные реакции:

;

;

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых подшипников (для серии 46305):

;

;

Осевые нагрузки подшипников в нашем случае ;, тогда:

;

;

Рассмотрим левый подшипник:

( осевая нагрузка не учитывается)

Эквивалентная нагрузка:

;

где - вращение внутреннего кольца подшипника,- для редукторов всех типов, - температурный коэффициент,

Расчетная долговечность, :

;

Расчетная долговечность, :

;

Рассчитаем правый подшипник:

(осевые нагрузки не учитываются);

Эквивалентная нагрузка:

;

Расчетная долговечность, :

;

Расчетная долговечность, ч:

;

ч - отвечает ГОСТ 16162 - 85. Найденная долговечность приемлема.

4.3 Тихоходный вал

Из предыдущих расчетов имеем:

В плоскости yz:

;

Проверка:

В плоскости xz:

;

;

Проверка:

;

;

;

;

Эквивалентная нагрузка

Расчетная долговечность, :

;

Расчетная долговечность, :



;

Рассчитаем правый подшипник:

Эквивалентная нагрузка:

,;

Расчетная долговечность, :

;

Расчетная долговечность, :

;

ч - отвечает ГОСТ 16162-85. Найденная долговечность приемлема.

Для зубчатых редукторов ресурс работы подшипников не должен быть меньше 10000 часов (минимально допустимая долговечность подшипников).

Вывод: опасное сечение под колесом, сечение А - А. Концентратор напряжения - шпоночный паз.



5. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Для передачи вращающих моментов применяем шпонки призматические со скругленными торцами (ГОСТ 23360 - 78). Материал шпонок сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условия прочности:

;

5.1 Проверка прочности шпонки на быстроходном валу

,

где ; ; ; - длина шпонки; - момент на валу;

;



5.2 Проверка прочности шпонок на промежуточном валу

Проверяем шпонку под зубчатым колесом:

,

где ; ;;- длина шпонки;-момент на промежуточном валу

5.3 Проверка прочности шпонок на тихоходном валу

Проверяем шпонку под колесом:

,

где ; ; ; - длина шпонки - момент на промежуточном валу

Проверяем шпонку под муфтой:

,

где ; ; ; - длина шпонки; - момент на валу

;



6. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

6.1 Быстроходный вал

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения - по от нулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности n опасных сечений и сравнении их с требуемым (допускаемым) значением [n]. Прочность соблюдена при .

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Материал вала тот же что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 45, термообработка-улучшение.

Среднее значение:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Достаточно выбрать одно сечение с наименьшим коэффициентом запаса прочности, а именно сечение в месте посадки подшипника, ближайшего к шестерне.

В этом сечении действует максимальные изгибающие моменты М_У, М_Х и крутящий момент Т_Z = T_Б.

Сечение А - А.

Изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

относительно оси y:

;

относительно оси x:

;

Суммарный изгибающий момент:

Момент сопротивления сечения:

Амплитуда нормальных напряжений:

Коэффициент запаса прочности:

,



Где

,,,

;

Полярный момент сопротивления:

;

Амплитуда и средние напряжение цикла касательных напряжений:

;

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

,

Где

,,;

;



Коэффициент запаса прочности:

;

Для обеспечения прочности, коэффициент запаса прочности должен быть не менее : (достаточно)

6.2 Промежуточный вал

Материал вала тот же что и для шестерни, т.е. сталь 40, термообработка-улучшение.

Среднее значение:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Сечение А - А

В этом сечении возникает наибольший изгибающий момент; концентрации напряжений обусловлено наличием шпоночной канавки.

Изгибающий момент:

Результирующий изгибающий момент:



Момент сопротивления сечения нетто:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

,

где ,.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

,

где ,,.

;



Общий коэффициент запаса прочности:

;

- условие выполнено.

6.3 Тихоходный вал

Материал вала тот же что и для шестерни, т.е. сталь 40, термообработка-улучшение.

Среднее значение:

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

Сечение А-А (шпоночная канавка).

;

;

Суммарный изгибающий момент А-А:

;

Момент сопротивления кручению:

;

Момент сопротивления изгибу:

;

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательного напряжения:

;

Амплитуда нормального напряжения изгиба:

;

Коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению:

,

где

;

Коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

,

где ;;

;

Общий коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:

- условие выполнено.



7. РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ

Расчет размерной цепи, обеспечивающей осевую игру подшипника, ведущего вала методом не полной взаимозаменяемости.

Условное обозначение звена	Номинальный размер, мм	Осн. отклонение	Квалитет	Допуск, мкм	Верхнее откл. В, мкм	Нижнее откл. Н, мкм	Среднее откл. С, мкм	I, мкм О бозн.
А?	1,5			250	+250	0	+125
А1= АК	2		10	20	0	-40	-20	0,55
А2	14	h	10	70	0	-70	-35	0,9
А3	9	h	10	58	0	-58	-29	0,9
А4	22,5	h	10	84	0	-84	-44	1,31
А5	7,5	h	10	58	0	-58	-29	0,9
А6	13	h	10	70	0	-70	-35	0,9
А7	5,5	h	10	48	0	-48	-24	0,73
А8	23	h	10	84	0	-84	-42	1,31
А9	94	h	10	140	0	-140	-70	1,86

Пусть в конструкции, необходимо назначить допуски и отклонения на составляющие звенья при Р =0.27% и при нормальном законе распределения рассеяния размеров составляющих звеньев.

Допуски и отклонения на ширину подшипниковых колец назначать условно, как и на другие детали.

Что приблизительно соответствует 10 квалитету



8. СМАЗКА ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ И ПОДШИПНИКОВ

Зацепления смазывают окунанием зубчатых колес в масло. Уровень масла должен обеспечивать погружение конического колеса на всю ширину венца.

Объем масляной ванны: ,

Подшипники промежуточного и тихоходного вала смазываются тем же маслом за счет разбрызгивания.

Выбираем масло ТМ-5-18 (по ГОСТ 23652-79).

Полости подшипников ведущего вала плотно набиваются вручную ПСМ «Пушечная» ГОСТ 19537-83

Уровень масла контролируют жезловым маслоуказателем (контроль за верхним уровнем масла) при остановке редуктора.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов/ С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др. - М.: Машиностроение, 1980. - 416 с.

2. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов / А.Е. Шейнблит - М.: Высшая школа, 1991. - 213 с.

3. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т.8-е издание, переработанное и дополненное / В.И. Анурьев - М.: Машиностроение, 2001.

4. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для техн. спец. вузов / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - 7-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2001. - 447 с.

5. Допуски и посадки: Справочник в 2 частях. 5-е издание, переработанное и дополненное / В.Д. Мягков - Л.: Машиностроение, 1978.

Размещено на Allbest.ru

...