Расчет и проектирование привода ленточного конвейера

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Перечень условных обозначений, символов и терминов

Условные обозначения

КПД - коэффициент полезного действия

Расшифровка символов

- межосевое расстояние, мм;

- окружная сила, н;

- осевая сила, н;

- радиальная сила, н;

- вращающий момент, ;

M - модуль передачи;

- ширина колеса, мм;

- коэффициент полезного действия;

U - передаточное число;

- длина шпонки, мм;

- скорость вращения вала, ;

P - мощность на валу привода, кВт;

- ширина шкива, мм;

Введение

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

Государством перед машиностроением поставлена задача значительного повышения эксплуатационных и качественных показателей при непрерывном росте объема ее выпуска.

Одним из направлений решения этой задачи является совершенствование конструкторской подготовки студентов учебных заведений.

Выполнением курсового проекта по «Деталям машин» завершается общетехнический цикл подготовки студентов. При выполнении моей работы активно используются знания из ряда пройденных предметов: механики, сопротивления материалов, технологии металлов и других.

Объектом курсового проекта является привод с цилиндрическим прямозубым одноступенчатым редуктором, состоящим из большинства деталей и узлов общего назначения.

Редуктор - механизм, состоящий из передачи (зубчатой, червячной), выполняется в виде отдельного агрегата и служит для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - это понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса, в который помещают элементы зубчатой или червячной передач, устройства для смазки или охлаждения.

Они широко применяются в различных областях машиностроения, и очень разнообразны по своим кинематическим схемам и конструктивному исполнению. Вид и конструкцию редуктора определяют типом, расположением и количеством передач. По заданной кинематической схеме проектируемый редуктор относится по типу передачи к цилиндрическому, по числу передач - к одноступенчатому, по расположению валов и зубчатых колес - к горизонтальному.

1. Краткое описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия

Согласно кинематической схеме вращающий момент передается от вала электродвигателя на ременную передачу. Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Нагрузка передается силами трения между шкивом и ремнем вследствие натяжения ремня.

Далее вращающий момент передается на зубчатую цилиндрическую прямозубую передачу редуктора. Цилиндрическая передача в данном редукторе обеспечивает взаимно параллельное расположение входного и выходного валов. Выходной вал через фланцевую муфту передает вращение на барабан ленточного транспортера.

Расчет редуктора выполнен на основании заданных данных ленточного транспортера.

2. Расчётно-конструкторский раздел

2.1 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчёты

2.1.1 Выбор электродвигателя

Для выбора электродвигателя требуется:

- требуемая мощность электродвигателя, кВт; определяется по формуле (2.1);

(2.1)

где- необходимая мощность на ведущем барабане транспортёра, кВт; определяется по формуле (2.2);

- общий КПД; определяется по формуле (2.3).

(2.2)

где- усилие на барабане транспортёра, кН; кН (определено в ТЗ);

- скорость барабана транспортёра, м/с; м/с (определено в ТЗ).

(2.3)

где КПД ремённой передачи; (известно из [1], c.5);

КПД зубчатой передачи; (известно из [1], с.5);

КПД подшипников; (известно из [1], с.5).

Ориентировочная частота вращения вала электродвигателя, об/мин; определяется по формуле (2.4).

(2.4)

- частота вращения вала барабана транспортёра, об/мин; определяется по формуле (2.5);

- ориентировочное общее передаточное число привода; определяется по формуле (2.6).

(2.5)

где- диаметр ведущего барабана транспортёра, мм; мм (определено в ТЗ).

(2,6)

где: ориентировочное передаточное число ремённой передачи; (известно из [1], с.6);

ориентировочное передаточное число зубчатой цилиндрической передачи; (известно из [1], с.6).

После выбора электродвигателя требуется уточнить общее передаточное число привода ; по формуле (2.7); фактическое передаточное число открытой передачи ; по формуле (2.8); в редукторе оставляется стандартное передаточное число .

 (2.7)

(2.8)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.6) и (2.5) получено:

об/мин

Подстановкой полученных выше значений и в формулу (2.4) получено:

об/мин

Подстановкой значений всех трёх КПД в формулу (2.3) получено:

03

Подстановкой и в формулу (2.2) получено:

кВт

Подстановкой и в формулу (2.1) получено:

кВт

Согласно полученным данным:

кВт

об/мин

Выбирается электродвигатель 132M8/720 из [1], с.321.; со стандартными значениями:

кВт

об/мин

Подстановкой значений в формулу (2.7) и (2.8) получено:

(2.7)

(2.8)

2.1.2 Кинематический и силовой расчёт привода

Вращающие моменты , и , ; на валах привода определяются по формулам 2.7, 2.8, 2.9:

(2.7)

(2.8)

(2.9)

где- мощность на валу двигателя, кВт; равна ; определяется по формуле 2.10;

- мощность на ведущем валу редуктора, кВт; определяется по формуле 2.11

- мощность на ведомом валу электродвигателя, кВт; определяется по формуле 2.12.

(2.10)

(2.11)

(2.12)

- скорость вращения вала электродвигателя, ; определяется по формуле 2.13;

- скорость вращения ведущего вала редуктора, ; определяется по формуле 2.14;

- скорость вращения ведомого вала редуктора, ; определяется по формуле 2.15;

(2.13)

(2.14)

(2.15)

где- количество оборотов на валу электродвигателя, об/мин; равно ; определяется по формуле 2.16;

- количество оборотов на ведущем валу редуктора, об/мин; определяется по формуле 2.17;

- количество оборотов на ведомом валу редуктора, об/мин; определяется по формуле 2.18.

(2.16)

(2.17)

(2.18)

Подстановкой в формулу (2.16) получено:

об/мин

Подстановкой и в формулу (2.17) получено:

об/мин

Подстановкой и в формулу (2.18) получено:

об/мин

Подстановкой , и в формулы (2.13), (2.14), (2.15) получено:

Подстановкой в формулу (2.10) получено:

кВт

Подстановкой , и в формулу (2.11) получено:

кВт

Подстановкой , и в формулу (2.12) получено:

кВт

Подстановкой и в формулу (2.7) получено:

Подстановкой и в формулу (2.8) получено:

Подстановкой и в формулу (2.9) получено:

2.2 Расчёт зубчатой передачи редуктора

Этот расчёт заключается в определении основных значений зубчатой передачи:

Определение материала, из которого будет изготовлено колесо и шестерня;

Допускаемое контактное напряжение: ;

Допускаемые напряжения изгиба: и ;

Межосевое расстояние: ;

Предварительные основные размеры колеса: и ;

Модуль передачи: ;

Угол наклона и суммарное число зубьев: ;

Число зубьев шестерни и колеса: и ;

Диаметры шестерни и колеса;

Силы в зацеплении: - окружная сила; - радиальная сила;

Проверка зубьев колёс по напряжениям изгиба;

Проверка зубьев колёс по контактным напряжениям.

2.2.1 Исходные данные для расчета зубчатой передачи

;

об/мин;

об/мин;

кВт;

кВт;

Все значения взяты с ведущего и ведомого валов редуктора.

2.2.2 Материал шестерни и колеса ([1], с.10 таблица 2.1)

Сталь 40Х

- предел текучести, мПа; мПа;

- твёрдость шестерни, мПа; мПа;

- твёрдость колеса, мПа; мПа.

В качестве термообработки - улучшение.

2.2.3 Допускаемые контактные напряжения , мПа ([3],c.45); определяют по формуле (2.19):

(2.19)

где- предел контактной выносливости зубьев, мПа; определяют по формуле (2.20);

(2.20)

- допускаемый запас, =1.1 ([3], с.45);

- коэффициент долговечности, ([3], с.45)

Подстановкой значений и в формулу (2.20) определено:

Для материала шестерни:

мПа

Для материала колеса:

мПа

Полученные значения подставляются в формулу (2.19) и определяется :

Для материала шестерни:

мПа

Для материала колеса:

мПа

За допускаемое контактное напряжение принимается наименьшее значение мПа; потому что при этом напряжении точно ничего не сломается.

2.2.4 Допускаемое напряжение изгиба, мПа ([3], с. 47); определяется по формуле (2.21):

(2.21)

где- предел выносливости зубьев по излому, мПа; ([3], с. 46);

- допускаемый запас, ([3], с. 46);

- коэффициент учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки, ([3], с. 46);

- коэффициент долговечности, ([3], с. 46).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.21) определено:

Для материала шестерни:

мПа

Для материала колеса:

мПа

2.2.5 Межосевое расстояние , мм ([1], с.13); определяется по формуле (2.22):

(2.22)

где ([1], с. 13);

- коэффициент концентрации нагрузки, ([3], с.48);

- вращающий момент на ведомом валу редуктора, ; (известно из исходных данных);

([1], с. 13);

- передаточное число зубчатой передачи; (известно из исходных данных);

- допускаемое контактное напряжение, мПа; ; определено в пункте 2.2.3.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.22) получено:

мм

Вычисленное межосевое расстояние округляется в большую сторону до стандартного: 140 мм ([1], с. 13).

2.2.6 Предварительные основные размеры колеса

- делительный диаметр колеса, мм; определяется по формуле (2.23):

(2.23)

где- межосевое расстояние, мм; определено в формуле (2.22);

- передаточное число зубчатой передачи, (известно их исходных данных).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.23) получено:

мм

-ширина колеса, мм; определяется по формуле (2.24):

(2.24)

где ([1], с. 13);

мм; определено в формуле (2.22).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.24) получено:

мм

Полученное значение равно значению из стандартного ряда ([1], с. 290 таблица 18.1).

2.2.7 Модуль передачи , мм ([1], с. 13); определяют по формуле (2.25):

(2.25)

где; т.к. передача косозубая ([1], с. 13).

- делительный диаметр колеса, мм; определено в формуле (2.23);

- ширина колеса, мм; определено в формуле (2.24);

- допускаемое напряжение изгиба для колеса, мПа; определено в формуле (2.21)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.25) получено:

мм

Значение модуля передачи, полученное расчётом, округляют в большую сторону до стандартного из ряда чисел ([1], с. 13 1-й ряд) мм.

2.2.8 Угол наклона и суммарное число зубьев

Угол наклона.

Суммарное число зубьев ([1], с. 13); определяют по формуле (2.26):

(2.26)

где мм;

;

- модуль зубчатой передачи, мм; определено в формуле (2.25).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.26) получено:

Действительные значения угла наклона зубьев:

2.2.9 Число зубьев шестерни и колеса:

Число зубьев шестерни ([1], с. 14); определяют по формуле (2.27):

(2.27)

где- суммарное число зубьев, ; определено в формуле (2.26);

(известно из ТЗ);

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.27) получено:

Полученное значение округляют в ближайшую сторону до целого .

Число зубьев колеса ; определяют по формуле 2.28 ([1], с. 14):

(2.28)

где- суммарное число зубьев, ; определено в формуле (2.26);

- число зубьев шестерни, ; определено в формуле (2.27).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.28) получено:

2.2.10 Диаметры шестерни и колеса

2.2.10.1Делительный диаметр шестерни , мм; определяют по формуле 2.29 ([1], с. 14):

(2.29)

где- число зубьев шестерни, ; определено в формуле (2.27);

- модуль зубчатой передачи, мм; определено в формуле (2.25);

.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.29) получено:

мм

2.2.10.2 Диаметр вершин шестерни , мм; определяется по формуле 2.31:

(2.30)

где- делительный диаметр шестерни, мм; определено в формуле (2.29);

- модуль зубчатой передачи, мм; определено в формуле (2.25).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.30) получено:

мм

2.2.10.3 Диаметр впадин шестерни , мм; определяется по формуле (2.32):

(2.31)

где- делительный диаметр шестерни, мм; определено в формуле (2.29);

- модуль зубчатой передачи, мм; определено в формуле (2.25).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.31) получено:

мм

2.2.10.4 Делительный диаметр колеса , мм ([1], с. 14); определяют по формуле (2.32):

(2.32)

где мм;

- делительный диаметр шестерни, мм; определено в формуле (2.29).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.32) получено:

мм

2.2.10.5 Диаметр вершин колеса , мм; определяется по формуле 2.33 ([1], с. 14):

(2.33)

где- делительный диаметр колеса, мм; определено в формуле (2.32);

- модуль зубчатой передачи, мм; определено в формуле (2.25).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.33) получено:

мм

2.2.10.6 Диаметр впадин колеса , мм; определяется по формуле 2.34 ([1], с. 14):

(2.34)

где- делительный диаметр колеса, мм; определено в формуле (2.32);

- модуль зубчатой передачи, мм; определено в формуле (2.25).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.34) получено:

мм

2.2.11 Силы в зацеплении

2.2.11.1 Окружная сила , ; определяется по формуле 2.35 ([1], с. 15):

(2.35)

где- вращающий момент на ведомом валу редуктора, (известно из исходных данных);

- делительный диаметр колеса, мм; определено в формуле (2.32).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.35) получено:

2.2.11.2 Радиальная сила , ; определяется по формуле 2.36 ([1], с. 15):

(2.36)

где- окружная сила, н; определено в формуле (2.35)

([1], с. 15);

.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.36) получено:

н

.

где - окружная сила, н; определено в формуле (2.35)

Подстановкой указанных выше значений в формулу получено:

н

2.2.12 Проверка зубьев колёс по напряжениям изгиба

Этот расчёт заключается, в определении превышает ли расчётное напряжение изгиба допускаемое .

2.2.12.1Расчётное напряжение изгиба для колеса, мПа; определяется по формуле 2.37 ([1], с. 15):

(2.37)

где, т.к. передача косозубая ([1], с. 15);

Коэффициент определяется по формуле 2.38 ([1], с. 15):

(2.38)

где- угол наклона зубьев,

Подставив указанные выше значения в формулу (2.38) получено:

; определено в формуле (2.38);

([3], с. 48);

([3], с. 48);

Коэффициент выбирают из таблицы 2.6 в зависимости от значения .

Для шестерни определяется по формуле 2.39 ([1], с. 16)

(2.39)

Для колеса определяется по той же формуле:

В зависимости от полученных значений и выбирается коэффициент и ([1], с.16 таблица 2.6):

;

.

- окружная сила, н; определено в формуле (2.35);

-ширина колеса, мм; определено в формуле (2.24);

- модуль зубчатой передачи, мм; определено в формуле (2.25).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.37) получено:

мПа

Что меньше допускаемого напряжения изгиба мПа, значит, расчёт прошёл.

2.2.12.2 Расчётное напряжение изгиба для шестерни, мПа; определяется по формуле 2.40 ([1], с. 15):

(2.40)

где- расчётное напряжение изгиба для колеса, мПа; определено в формуле (2.37);

([1], с.16 таблица 2.6);

([1], с.16 таблица 2.6).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.40) получено:

мПа

Что меньше допускаемого напряжения изгиба мПа, значит, расчёт прошёл.

2.2.13 Проверка зубьев колёс по контактным напряжениям

Этот расчёт заключается в определении войдёт ли получение напряжение в пределы (0,8…….1,1) .

Контактное напряжение , мПа; определяется по формуле 2.41 ([1], с. 16):

(2.41)

где- коэффициент распределения нагрузки между зубьями (для косозубых колёс), ([1], с. 16);

([3], с. 48);

([1], с. 16);

- передаточное число зубчатой передачи; (известно из исходных данных);

- окружная сила, н; определено в формуле (2.35);

- делительный диаметр шестерни, мм =0,0554 м; определено в формуле (2.29);

-ширина колеса, мм =0,07 м; определено в формуле (2.24).

Подставив указанные выше значения в формулу (2.41) получено:

мПа

Что больше допускаемого контактного напряжения мПа, условие не выполнено, но входит в пределы (0,8…1,1), так как =(0,8…1,1)518. =420…577,6, значит, расчёт прошёл.

2.3 Расчёт открытой (ремённой) передачи

Этот расчёт заключается в определении следующих значений:

Определение частоты вращения меньшего шкива ;

Диаметр меньшего шкива ;

Диаметр большего шкива ;

Уточнённое передаточное отношение ;

Межосевое расстояние ;

Расчётная длина ремня ;

Уточнённое значение межосевого расстояния с учётом стандартной длины ремня;

Угол обхвата меньшего шкива ;

Число ремней в передаче ;

Натяжение ветви клинового ремня ;

Давление на валы ;

Ширина шкивов .

2.3.1 Исходные данные для расчёта открытой передачи:

- мощность двигателя, кВт;

- количество оборотов на ведущем валу ремённой передачи, об/мин;

- количество оборотов на ведомом валу ремённой передачи, об/мин;

- вращающий момент на ведущем валу ремённой передачи, ;

- вращающий момент на ведомом валу ремённой передачи, ;

- передаточное число ремённой передачи, ;

- угловая скорость на ведущем валу ремённой передачи, ;

- угловая скорость на ведомом валу ремённой передачи, ;

- коэффициент скольжения ремня, ;

об/мин.

2.3.2 Выбор сечения ремня

Для выбора сечения требуется частота вращения меньшего шкива об/мин и . С помощью этих данных выбирается сечение ремня А.

2.3.3 Диаметр меньшего шкива , мм; определяется по формуле 2.42 ([2], с. 330):

(2.42)

где- вращающий момент на ведущем валу ремённой передачи, (известно из исходных данных).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.42) получено:

мм

Согласно таблице 7.8 с учётом того, что диаметр шкива для ремней сечения Б не должен быть менее 125 мм, принимается мм.

2.3.4 Диаметр большего шкива , мм; определяется по формуле 2.43 ([2], с. 330):

(2.43)

где- передаточное число ремённой передачи, (известно из исходных данных);

- диаметр меньшего шкива, мм; определено в формуле (2.42);

- коэффициент скольжения ремня, .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.43) получено:

мм

Полученное значение округляем по ГОСТу в большую сторону до стандартного мм ([2], с. 120).

2.3.5 Межосевое расстояние , мм; Оно выбирается между значениями и ближе к из стандартного ряда.

2.3.5.1 , мм; определяется по формуле 2.44 ([2], с. 330):

(2.44)

где мм;

мм;

- высота сечения ремня, ([2], с. 131).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.44) получено:

мм

2.3.5.2 , мм; определяется по формуле 2.45 ([2], с. 331):

где мм;

мм;

мм

Выбирается предварительно близкое значение мм.

2.3.6 Расчётная длина ремня , мм; определяется по формуле 2.45 ([2], с. 331):

(2.45)

где мм; определено в пункте 2.3.5;

мм;

мм;

мм

Подбирается ближайшее значение по стандартному ряду мм.

2.3.7 Уточнение межосевого расстояния с учётом стандартной длины ремня ; определяется по формуле 2.46 ([2], с. 331):

(2.46)

где- длина ремня, мм; определено в формуле (2.45);

([2], с. 331); мм;

, ([2], с. 331);

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.46) получено:

мм

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на мм. для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на мм. для увеличения натяжения ремней.

2.3.8 Угол обхвата меньшего шкива , определяется по формуле 2.47 ([2], с. 331):

(2.47)

где мм;

мм;

мм; определено в формуле (2.46)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.47) получено:

2.3.8 Число ремней в передаче ; определяется по формуле 2.48 ([2], с. 332):

(2.48)

где кВт (известно из исходных данных);

- Коэффициент режима работы учитывающий условия эксплуатации передачи; ;

- мощность передаваемая одним клиновым ремнём; для сечения Б при длине мм, работе на шкиве мм и кВт;

-коэффициент, учитывающий влияние длины ремня; для ремня сечения Б при длине мм, ;

-коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата, при , ;

- коэффициент, учитывающий число ремней в передаче; предполагая, что число ремней в передаче будет от 2 до 3, .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.48) получено:

2.3.9 Натяжение ветви клинового ремня , н; определяется по формуле 2.49 ([2], с. 332):

(2.49)

где кВт (известно из исходных данных);

;

;

- число ремней в передаче,; определено в формуле (2.48);

([2], с.332); м/с;

;

- коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил, для ремня сечения А .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.49) получено:

н

2.3.10 Давление на валы , н; определяется по формуле 2.50 ([2], с. 332):

(2.50)

где- натяжение ветви клинового ремня, н; определено в формуле (2.49);

;

.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.50) получено:

н

2.3.11 Ширина шкивов , мм; определяется по формуле 2.51 ([2], с. 332):

(2.51)

где ([2], с. 138);

([2], с. 138).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.51) получено:

мм

2.4 Предварительный расчёт валов редуктора и их эскизы

Этот расчёт заключается в определении диаметров вала под шпонки и , и диаметров под подшипники и .

2.4.1 Ведущий вал

Диаметр ступени вала под шкив , мм; определяется по формуле 2.52 ([2], с. 298) при допускаемом значении мПа (стандартная величина):

(2.52)

где- вращающий момент на ведомом валу ремённой передачи, ;

Подстановкой значений в формулу (2.52) получено:

мм

Принимается стандартное значение мм ([2], с. 162), мм, берётся на 5-10 мм больше диаметра ступени под шпонку.

Эскиз ведущего вала указан на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Ведущий вал

2.4.2 Ведомый вал

Диаметр ступени вала под муфту , мм; определяется по формуле 2.53 ([2], с. 297) при допускаемом значении мПа (стандартная величина):

(2.53)

где- вращающий момент на ведомом валу редуктора, ;

Подстановкой указанных значений в формулу (2.53) получено:

мм

Принимается стандартное значение мм ([2], с. 162); мм, мм, берётся на 5-10 мм больше диаметра ступени под муфту.

Эскиз ведомого вала указан на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Ведомый вал

Все значения сведены в таблицу 2.1:

Таблица 2.1 - Таблица подшипников

Условное обозначение
307	35	80	21	33,2	18
311	55	120	29	71,5	41,5

2.5 Конструктивные размеры шестерни и колеса

2.5.1 Шестерню выполняют за одно целое с валом:

мм;

мм;

мм.

2.5.2 Колесо кованое:

мм;

мм;

мм;

2.5.3 Диаметр ступицы , мм; определяется по формуле 2.54 ([2], с. 297):

(2.54)

где- диаметр той ступени вала на которой будет находиться колесо, мм (это значение на 5-10 мм больше диаметра под подшипник).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.54) получено:

мм

2.5.4 Длина ступицы , мм; определяется по формуле 2.55 ([2], с. 297):

(2.55)

где мм.

Подстановкой значений в формулу (2.55) получено:

Принимается значение из стандартного ряда находящееся в полученных пределах мм.

2.5.5 Толщина обода , мм; определяется по формуле 2.56 ([2], с. 298):

(2.56)

где.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.56) получено:

выбирается из полученных пределов, мм.

2.5.6 Толщина диска , мм; определяется по формуле 2.57 ([2], с. 298):

(2.57)

где- ширина колеса, мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.57) получено:

мм

2.6 Конструктивные размеры корпуса

2.6.1 Толщина стенок корпуса , мм; определяется по формуле 2.58 ([2], с. 298):

(2.58)

где мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.58) получено:

мм

Принимается мм.

2.6.2 Толщина крышки корпуса , мм; определятся по формуле 2.59 ([2], с. 298):

(2.59)

где мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.59) получено:

мм

Принимается мм.

2.6.3 Толщина верхнего пояса корпуса , мм; определяется по формуле 2.60 ([2], с. 298):

(2.60)

где мм; определено в формуле (2.58).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.60) получено:

мм

2.6.4 Толщина нижнего пояса корпуса , мм; определяется по формуле 2.61 ([2], с. 298):

(2.61)

где мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.61) получено:

мм

Принимается мм

2.6.5 Толщина пояса крышки , мм; определяется по формуле 2.62 ([2], с. 298):

(2.62)

где мм; определено в формуле (2.59).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.62) получено:

мм

2.6.6 Диаметр фундаментных болтов , мм; определяется по формуле 2.63 ([2], с. 298):

(2.63)

где мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.63) получено:

мм

Резьба , она выбирается из стандартного ряда в большую сторону от большего предела.

2.6.7 Диаметр болтов крепящих крышку к корпусу у подшипников , мм; определяется по формуле 2.64 ([2], с. 298):

(2.64)

где (определено в формуле (2.63)).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.64) получено:

мм

Резьба , она выбирается из стандартного ряда в большую сторону от большего из полученных пределов.

2.6.8 Диаметр болтов соединяющих крышку с корпусом , мм; определяется по формуле 2.65 ([2], с. 298):

(2.65)

где.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.65) получено:

мм

Резьба выбирается .

2.7 Первый этап компоновки редуктора

2.7.1 Очерчивание внутренней стенки корпуса

2.7.1.1 Принимается зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса , мм; определяется по формуле 2.66 ([2], с. 302):

(2.66)

где мм; определено в формуле (2.58).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.66) получено:

мм

При наличии ступицы зазор берётся от торца ступицы.

2.7.1.2 Зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса , мм ([2], с. 302).

2.7.1.3 Расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса , мм ([2], с. 302).

Если диаметр окружностей вершин зубьев шестерни окажется больше наружного диаметра, то расстояние надо брать от шестерни.

Предварительно выбираются радиальные шарикоподшипники средней серии; габариты подшипников выбираются по диаметру вала в месте посадки подшипников мм и мм.

Для подшипников в качестве смазочного материала выбирается пластичный смазочный материал. Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления устанавливаются мазеудерживающие кольца. Их ширину определяет размер мм

мм.

2.7.1.4 Расстояние от центра подшипника 307 до центра шестерни , мм; определяется по формуле 2.67 ([2], с. 302):

(2.67)

где мм (указано в пункте 2.5.1);

мм (определено 2.7.1.3);

мм (указано в таблице 2.1)

мм; определено в формуле (2.66).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.67):

мм

2.7.1.5 Расстояние от центра подшипника 314 до центра колеса , мм; определяется по формуле 2.68 ([2], с. 302):

(2.68)

где мм (указано в пункте 2.5.1);

мм (определено 2.7.1.3);

мм (указано в таблице 2.1);

мм; определено в формуле (2.66).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.68) получено:

мм

2.8 Построение эпюр

2.8.1 Ведущий вал

Значения необходимые для построения эпюр:

н;

н;

н;

н;

н.

Вертикальная плоскость

Сумма моментов вокруг точки А:

Реакция , н; определяется по формуле 2.69:

н(2.69)

где н;

н;

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.69) получено:

н

Сумма моментов вокруг точки В:

Реакция , н; определяется по формуле 2.70:

(2.70)

где н;

н;

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.70) получено:

н

Уравнение для построения эпюры в вертикальной плоскости

Горизонтальная плоскость

Сумма моментов вокруг точки А:

Реакция , н; определяется по формуле 2.71:

(2.71)

где н;

н.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.71) получено:

н

Сумма моментов вокруг точки В:

Реакция , н; определяется по формуле 2.72:

(2.72)

где н;

н.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.72) получено:

н

Уравнение для построения эпюры в горизонтальной плоскости

Суммарные реакции в подшипниках и , н; определяются по формулам 2.73 и 2.74:

(2.73)

где н; определено в формуле (2.70);

н; определено в формуле (2.72).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.73) получено:

н

(2.74)

где н; определено в формуле (2.69);

н; определено в формуле (2.71).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.74) получено:

н

Эпюра ведущего вала указана на рисунке 2.3



Рисунок 2.3 - Эпюра ведущего вала

2.8.2 Ведомый вал

Вертикальная плоскость

Сумма моментов вокруг точки А:

Реакция , н; определяется по формуле 2.75:

(2.75)

где н.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.75) получено:

н

Сумма моментов вокруг точки В:

Реакция , н; определяется по формуле 2.76:

(2.76)

где н.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.76) получено:

н

Уравнение для построения эпюры в вертикальной плоскости

Горизонтальная плоскость

Сумма моментов вокруг точки А:

Реакция , н; определяется по формуле 2.77:

(2.77)

где н.

н.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.77) получено:

н

Сумма моментов вокруг точки В:

Реакция , н; определяется по формуле 2.78:

(2.78)

где н.

н.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.78) получено:

н

Уравнение для построения эпюры в горизонтальной плоскости

Суммарные реакции в подшипниках и , н; определяются по формулам 2.79 и 2.80:

(2.79)

где н; определено в формуле (2.76);

н; определено в формуле (2.78).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.79) получено:

н

(2.80)

где н; определено в формуле (2.75);

н; определено в формуле (2.77).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.80) получено:

н

Эпюра ведомого вала указана на рисунке 2.4



Рисунок 2.4 - Эпюра ведомого вала

2.9 Подбор и расчёт подшипников для валов редуктора

2.9.1 Ведущий вал:

Намечаем шариковые радиальные подшипники 307: мм; мм; мм; ; .

2.9.1.1 Эквивалентная нагрузка , н; определяется по формуле 2.81 ([2], с. 305):

(2.81)

где н; определено в формуле (2.73);

;

(вращается внутреннее кольцо);

- коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров, (таблица 9.19);

(таблица 9.20);

Для того чтобы выбрать величины и нужно из соотношения ; этой величине соответствует ; соотношение , значит (таблица 9.18 с. 213) , а .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.81) получено:

н

2.9.1.2 Расчётная долговечность , млн/об; определяется по формуле 2.82 ([2], с. 305):

(2.82)

где (известно из таблицы 2.1);

- эквивалентная нагрузка, н; определено в формуле (2.81).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.82) получено:

млн/об

2.9.1.3 Расчётная долговечность , час.; определяется по формуле 2.83 ([2], с. 305):

(2.83)

где млн/об; определено в формуле (2.82);

- количество оборотов на ведущем валу редуктора, об/мин.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.83) получено:

час

2.9.2 Ведомый вал

Намечаем шариковые радиальные подшипники 311: мм; мм; мм; ; .

2.9.2.1 Эквивалентная нагрузка , н; определяется по формуле 2.84 ([2], с. 307):

(2.84)

где н; определено в формуле (2.80);

(вращается внутреннее кольцо);

- коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров, (таблица 9.19);

Для того чтобы выбрать величины и нужно из соотношения ; этой величине соответствует ; соотношение , значит (таблица 9.18 с. 213) , а .

(таблица 9.20);

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.84) получено:

н

2.9.2.2 Расчётная долговечность , млн/об; определяется по формуле 2.85 ([2], с. 305):

(2.85)

где (известно из таблицы 2.1);

- эквивалентная нагрузка, н; определено в формуле (2.84).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.85) получено:

млн/об

2.9.2.3 Расчётная долговечность , час.; определяется по формуле 2.86 ([2], с. 305):

(2.86)

где млн/об; определено в формуле (2.85);

- количество оборотов на ведомом валу редуктора, об/мин.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.86) получено:

ч

2.10 Подбор и проверочный расчёт шпоночных соединений

2.10.1 Ведущий вал

Допускаемое напряжение смятия при стальной ступице мПа. устройство изделие электродвигатель редуктор

2.10.1.1 Предел прочности шпонки под шкив , мПа; определяется по формуле 2.87 ([2], с. 310):

(2.87)

где- вращающий момент на ведущем валу редуктора, мПа;

- диаметр ступени вала под шпонку, мм;

мм (таблица 8.9 с. 169);

мм (таблица 8.9 с. 169);

мм (таблица 8.9 с. 169);

мм, длина шпонки берётся на 5-10 мм меньше длины той ступени вала, куда она устанавливается и должна входить в стандартный ряд (с. 169).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.87) получено:

мПа

Шпонка ГОСТ 23360-78.

2.10.2 Ведомый вал

2.10.2.1 Предел прочности шпонки под муфту , мПа; определяется по формуле 2.88 ([2], с. 310):

(2.88)

где- вращающий момент на ведомом валу редуктора, мПа;

- диаметр ступени вала под шпонку, мм;

мм (таблица 8.9 с. 169);

мм (таблица 8.9 с. 169);

мм (таблица 8.9 с. 169);

мм, длина шпонки берётся на 5-10 мм меньше длины той ступени вала, куда она устанавливается и должна входить в стандартный ряд (с. 169).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.88) получено:

мПа

Шпонка ГОСТ 23360-78.

2.10.2.2 Выбор шпонки под колесо

Шпонка ГОСТ 23360-78.

2.11 Подбор муфты

Муфта фланцевая ГОСТ 20761-80 (табл. 11.1 с. 269)

2.12 Уточнённый расчёт валов

Во время этого расчёта рассматриваются три сечения ведущего вала:А-А, К-К и Л-Л.

Ведущий вал

Материал вала - Сталь 45;

Термообработка-улучшение;

мПа (табл. 3.3 с. 34);

мм.

2.12.1 Сечение А-А: это место ослаблено шпоночным пазом, поэтому здесь возникают дополнительные напряжения.

Стандартные коэффициенты:

;

;

;

;

;

;

.

2.12.1.1 Пределы выносливости и , мПа; определяются по формулам 2.89 и 2.90 ([2], с. 313):

(2.89)

где мПа.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.89) получено:

мПа

(2.90)

где мПа; определено в формуле (2.89).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.90) получено:

мПа

2.12.1.2 Суммарный изгибающий момент , ; определяется по формуле 2.91:

(2.91)

где- давление на валы, н;

-длина шпонки под шкив, мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.91) получено:

2.12.1.3 Момент сопротивления кручению , ; определяется по формуле 2.92 ([2], с. 313):

(2.92)

где- диаметр ступени вала в сечении А-А, мм;

мм (таблица 8.9 с. 169);

мм (таблица 8.9 с. 169);

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.92) получено:

2.12.1.4 Момент сопротивления изгибу , ; определяется по формуле 2.93 ([2], с. 313):

где мм;

мм;

мм.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.93) получено:

2.12.1.5 Амплитуда , мПа; и среднее напряжение цикла касательных напряжений , мПа; определяется по формуле 2.94 ([2], с. 314):

(2.92)

где ;

; определено в формуле (2.92).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.92) получено:

мПа

2.12.1.6 Амплитуда нормальных напряжений , мПа; определяется по формуле 2.93 ([2], с. 314):

(2.93)

где ;

; определено в формуле (2.93).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.93) получено:

мПа

2.12.1.7 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям ; определяется по формуле 2.94 ([2], с. 314):

(2.94)

где мПа; определено в формуле (2.89);

;

;

;

мПа;

- среднее напряжение, =1.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.94) получено:

2.12.1.8 Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям ; определяется по формуле 2.95 ([2], с. 314):

(2.95)

где мПа; определено в формуле (2.90);

;

;

мПа

;

мПа

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.95) получено:

2.12.1.9 Результирующий коэффициент запаса прочности ; определяется по формуле 2.96 ([2], с. 314):

(2.96)

где; определено в формуле (2.94);

; определено в формуле (2.95).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.96) получено:

2.12.2 Сечение К-К. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.

2.12.2.1 Осевой момент сопротивления , ; определяется по формуле 2.97 ([2], с. 314):

(2.97)

где- посадочный диаметр под подшипник, мм (таблица 2.1).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.97) получено:

2.12.2.2 Суммарный изгибающий момент , ; определяется по формуле 2.98 ([2], с. 314):

(2.98)

2.12.2.3 Амплитуда нормальных напряжений , мПа; определяется по формуле 2.99 ([2], с. 314):

(2.99)

где ; определено в формуле (2.98);

; определено в формуле (2.97).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.99) получено:

мПа

2.12.2.4 Полярный момент сопротивления , ; определяется по формуле 2.100 ([2], с. 315):

(2.100)

где ; определено в формуле (2.97).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.100) получено:

2.12.2.5 Амплитуда , мПа; и среднее напряжение цикла касательных напряжений , мПа; определяется по формуле 2.101 ([2], с. 315):

(2.101)

где ;

; определено в формуле (2.100).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.101) получено:

мПа

2.12.2.6 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям ; определяется по формуле 2.102 ([2], с. 315):

(2.102)

где мПа; определено в формуле (2.89);

;

;

мПа.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.102) получено:

2.12.2.7 Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям ; определяется по формуле 2.103 ([2], с. 314):

(2.103)

где мПа; определено в формуле (2.90);

;

;

мПа

;

мПа

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.103) получено:

2.12.2.8 Результирующий коэффициент запаса прочности ; определяется по формуле 2.104 ([2], с. 315):

(2.104)

где; определено в формуле (2.102);

; определено в формуле (2.103).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.104) получено:

2.12.3 Сечение Л-Л. Концентрация напряжений обусловлена переходом от диаметра 32 мм к диаметру 35 мм; при - коэффициенты концентрации напряжений будут равны:

;

.

2.12.3.1 Суммарный изгибающий момент , ; определяется по формуле 2.105:

(2.105)

где н;

.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.105) получено:

2.12.3.2 Осевой момент сопротивления сечения , ; определяется по формуле 2.106 ([2], с. 315):

(2.106)

где мм (берётся наименьший диаметр, т.е. тот который вероятней всего сломается);

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.106) получено:

2.12.3.3 Амплитуда нормальных напряжений , мПа; определяется по формуле 2.107 ([2], с. 315):

(2.107)

где ;

; определено в формуле (2.106).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.107) получено:

мПа

2.12.3.4 Полярный момент сопротивления , ; определяется по формуле 2.108 ([2], с. 316):

(2.108)

где .

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.108) получено:

2.12.3.5 Амплитуда , мПа; и среднее напряжение цикла касательных напряжений , мПа; определяется по формуле 2.109 ([2], с. 315):

(2.109)

где ;

; определено в формуле (2.108).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.109) получено:

мПа

2.12.3.6 Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям ; определяется по формуле 2.110 ([2], с. 317):

(2.110)

где мПа; определено в формуле (2.89);

;

;

мПа.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.110) получено:

2.12.2.7 Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям ; определяется по формуле 2.103 ([2], с. 317):

(2.111)

где мПа; определено в формуле (2.90);

;

;

мПа

;

мПа

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.111) получено:

2.12.2.8 Результирующий коэффициент запаса прочности ; определяется по формуле 2.112 ([2], с. 317):

(2.112)

где; определено в формуле (2.110);

; определено в формуле (2.111).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.112) получено:

Во всех сечениях .

Сечение	А-А	К-К	Л-Л
Коэф. запаса	6,63	8,4	4,4

3. Технологический раздел

3.1 Выбор смазки. Смазка зацепления и подшипников

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объём масляной ванны определяется из расчёта масла на 1 кВт передаваемой мощности: м/с.

По таблице 10.8 устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях мПа и скорости м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна . По табл. 10.10 принимаем масло индустриальное И-30А (ГОСТ 20799-75).

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1 (табл. 9.14), периодически пополняем его шприцем через пресс-маслёнки.

3.2 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 ;

в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, 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 манжеты. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Далее на конец ведущего вала в шпоночную канавку закладывают шпонку , устанавливают шкив и закрепляют его торцовым креплением; винт торцевого крепления стопорят специальной планкой.

На конец ведомого вала закладывается шпонка , устанавливается фланцевая муфта

Затем ввёртывают пробку маслопускного 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 снаружи окрашивается, головки маслоуказателя и пускной пробки окрашиваются в красный цвет.

Далее редуктор обкатывают и подвергают испытаниям на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Заключение

Выполнение данного курсового проекта дало возможность на практике применить и закрепить знания, полученные при изучении курса «Детали машин».

В соответствии с современными тенденциями проектируемый механизм должен удовлетворять следующим требованиям по:

высокой производительности;

экономичности производства и эксплуатации;

гарантированному сроку службы;

удобству и безопасности обслуживания;

небольшим габаритам и массе;

транспортабельности и эстетике.

Форма и внешний вид спроектированного редуктора достаточно эстетичны, а небольшие габаритные размеры облегчают его транспортировку и установку. Редуктор достаточно прост в эксплуатации, его конструкция облегчает сборку, безопасный осмотр, замену смазки и деталей.

Прочность, жёсткость и износостойкость деталей механизма обеспечивают его работоспособность и гарантированный срок службы. На основании расчётов на прочность определении допускаемых напряжений были выбраны материалы деталей, термообработка, конфигурация деталей и их размеры. Жёсткость деталей - способность сопротивляться изменению формы и размеров под нагрузкой, очень важна, особенно для валов. От этого зависит удовлетворительная работа подшипников, зубчатой передачи. Расчёт нагрузок также повлиял на выбор размеров деталей. Износостойкость деталей зависит от свойств выбранного материала, термообработки и шероховатости сопряжённых поверхностей. Это учитывалось в конструкции деталей. Правильно выбранная смазка, а также уплотняющие устройства, предохраняющие от попадания пыли, также увеличивают износостойкость деталей.

Технологичность конструкции тем выше, чем меньше затраты на её производство. С этой целью в проектируемом редукторе используются литые чугунные корпус и крышки, что допускает их минимальную механическую обработку. В конструкции редуктора используются стандартные посадки, конструктивные элементы, а также стандартные крепёжные детали и уплотнительные устройства. Это повышает его технологичность.

Проведённые проверочные расчёты показали, что конструкция спроектированного редуктора соответствует указанным в задании характеристикам.

Список использованной литературы

1. Дунаев П.Ф. Детали машин, курсовое проектирование

2. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин

3. Куклин Н.Г. Детали машин

4. Стандарты по курсовому проектированию

5. Стандарты по текстовым документам

Размещено на Allbest.ru

...