Расчет привода от электродвигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

редуктор привод электродвигатель подшипник

Введение

Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчёт привода

Расчёт зубчатых колёс редуктора

Проектировочный расчёт валов редуктора. Подбор и расчёт муфт

Конструктивные размеры шестерни и колеса

Конструктивные размеры корпуса редуктора

Расчёт цепной передачи

Эскизная компоновка редуктора

Проверка долговечности подшипников

Проверка прочности шпоночных соединений

Выбор посадок соединений редуктора

Уточненный расчёт ведомого вала

Смазка и смазочные устройства редуктора

Экономический расчёт редуктора

Краткая технология сборки редуктора

Литература



Введение

Развитие машиностроения характеризуется широким внедрением гибких автоматических производств, позволяющих оперативно перестраиваться на выпуск новой продукции и дающих наибольший экономический эффект; повсеместным внедрением автоматических линий, систем автоматического управления и проектирования, промышленных роботов, роторных и роторно-конвейерных комплексов, машин и оборудования со встроенными средствами микропроцессорной техники, а также многооперационных станков с ЧПУ. Созданием новых машин и оборудования необходимо осуществлять только на основе унифицированных блочно-модульных и базовых конструкций (например, унифицированный станочный модульный блок - станок с ЧПУ в сочетании с промышленным роботом и автоматическим транспортным накопительным устройством с обязательным наличием микропроцессора).

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 механизмом 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.

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.



Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода

Определяем общий КПД привода, [1] таблица 2,2, стр. 40

КПД зубчатой передачи

КПД цепной передачи

КПД муфты

КПД подшипников качения

3.2. Определяем значение общего КПД привода:

3.3. Определяем мощность на валу барабана:

3.4. Определяем требуемую мощность электродвигателя:

3.5. Определяем частоту вращения вала барабана:

3.6. Определяем предварительное значение передаточного числа привода:

3.7. Определяем частоту вращения вала двигателя:

Выбираем по полученным данным двигатель асинхронный, короткозамкнутый, трехфазный серии 4А общепромышленного применения, закрытый, обдуваемый, серии 4АМ100L6УЗ, для которого

С учетом потерь на скольжение. [1] таблица.К9, стр. 384

3.8. Уточняем общее передаточное число привода:

3.9. Производим разбивку общего передаточного числа, для чего принимаем стандартные значения:

Тогда

3.10. Определяем частоту вращения и угловую скорость валов:

Вал двигателя

На ведущем валу редуктора

Ведомый вал редуктора

3.11. Силовой расчет привода

3.11.1. Определяем мощность и крутящий момент на валу двигателя

3.11.2. На ведущем валу редуктора

3.11.3.На ведомом валу редуктора



3.11.4.На ведущем валу барабана

Таблица 1

Кинематические и силовые характеристики валов

Вал	n,		М,	P, кВт
Двигатель	950	99,43	17,39	1,73
п	950	99,43	16,79	1,67
пп	211	22,09	71,52	1,58

Расчет зубчатых колес одноступенчатого цилиндрического редуктора общего назначения

Материал зубчатых колес. Желая получить ограниченные габариты редуктора, по таблице 9.2[2], для зубчатых колёс одну и ту же марку стали 35 для шестерни - нормализацией поверхности зубьев до твёрдости 163…192 НВ, предлагаемый диаметр

; для колеса - нормализация твёрдости 163…192НВ,

предлагаемая ширина заготовки . Из табличных данных выбираем примерно среднее значение твёрдости как наиболее вероятное. Принимаем твёрдость шестерни 190НВ, колеса - 165НВ. При этом обеспечивается требуемая твёрдость НВ₁-НВ₂=190-165=25>20НВ(см. §9.7[2]).

Допускаемые контактные напряжения по формуле (9.37[2]):



Для материала шестерни применяю нормализацию;

Для материала колеса применяю нормализацию;

Среднее допускаемое контактное напряжение по формуле(9.41[2]):

При этом условии

H/

соблюдается (см. §9.11[2]).

4.3. Допускаемые напряжения изгиба по формуле(9.42[2]):

Для материала шестерни:

Для материала колеса:

Расчетные коэффициенты

.5.Межосевое расстояние передачи по формуле(9.28[2]):

По стандарту принимаем

4.6.Ширина зубчатого венца:

Колеса

Шестерни

Полученные значения соответствуют стандартным

4.7.Модуль зубьев.



Принимаем стандартное значение m=1,5 мм

4.8.Предварительно определяем минимальный угол наклона зубьев

⁰

4.9.Суммарное число зубьев

Принимаем

4.10.Фактический угол наклона зубьев

4.11.Число зубьев шестерни и колеса

4.12.Фактическое передаточное число

4.13. Основные геометрические параметры передач

Делительные диаметры

Уточняем межосевое расстояни

Диаметр окружности вершин зубьев шестерни и колеса

4.14. Пригодность заготовки шестерни и колеса

Прочности заготовки колес выполняются

4.15.Окружная скорость зубчатых колес и степень точности передачи



По таблице 9.1 [1, с163] для уменьшения динамической нагрузки принимаем восьмую степень точности

4.16.Силы в зацеплении

Окружная сила

Радиальная сила

4.17.Принимаем коэффициенты

4.18.Расчетное контактное напряжение

²

Контактная прочность зубьев обеспечивается, т.к.

4.19. Эквивалентное число зубьев шестерни и колеса

Коэффициент формы зуба

Для шестерни

Для колеса

4.20. Сравнительная характеристика прочности зуба на изгиб

Шестерни

Колеса

Прочность зубьев колеса оказалась ниже прочности зубьев шестерни

Поэтому проверочный расчет передачи на изгиб надо выполнять по зубьям колеса.

4.21.Принимаем коэффициенты

Коэффициент, учитывающий наклон зуба

4.22. Расчетное напряжение изгиба в основании ножки зубьев колеса

/мм

Прочность зубьев на изгиб обеспечивается.

Проектировочный расчет валов редуктора. Подбор и расчёт муфты

Проектировочный расчет валов редуктора:

Выполняется как условный расчет только на кручение для ориентировочного определения посадочных диаметров.

;

где МПа -для передачи вращающего момента с помощью цепной передачи, МПа - для передачи вращающего момента с помощью муфты.

5.2 Ведущий вал

Так как ведущий вал и вал двигателя соединены муфтой, то уточняем:



16

d_B=(0.8…1)d_g=22…28

Принимаем мм

Под подшипники принимаем значение

Принимаем

5.3. Ведомый вал

мм

Принимаем мм.

Под подшипники принимаем значение мм

Принимаем

Диаметр вала под зубчатым колесом

Принимаем d_в2=35мм

Диаметр вала под зубчатым колесом

Принимаем

5.4. Расчёт и подбор муфты.

Стандартные и нормализованные муфты на практике подбирают по каталогам в зависимости от диаметра соединяемых валов и расчетного вращающего момента M_в по условию:

,

где К - это коэффициент перегрузки, учитывающий режим работы и ответственность конструкции; M_в - наибольший длительно-действующий вращающий момент; M_н номинальный вращающий момент, указанный в каталоге.

Для приводов от электродвигателя можно принимать: при спокойной нагрузке

К=1,0-1,5; при переменной нагрузке К=1,5-2,0; при ударной и реверсивной нагрузке

К =2,5-3 и более.

Радиальная сила от муфты на вал

F_м = 23 ²,

где М_в - вращающий момент на валу, передаваемый муфтой. Направление силы F_м в худшем случае совпадает с направлением силы F_t в зацеплении колес.

5.4.1. Определяю расчётный момент муфты:

,где при спокойной нагрузке

5.4.2. Определяю радиальную силу от муфты на вал:

Подбираю муфту компенсирующую по расчётному моменту

и посадочному диаметру вала мм.

Муфта: 40-1-22-1-У2 ГОСТ20884-82

Для которой ; мм; l_цил.=38мм

Конструктивные размеры шестерни и колеса

6.1 Размеры шестерни:

Цилиндрическую шестерню при u ?3,15 выполняют заодно с валом.

- диаметр окружности вершин зубьев;

- делительный диаметр;

- диаметр впадин;

- ширина венца колеса;

6.2 Размеры колеса:

Обод колеса:

- диаметр окружности вершин зубьев;

- делительный диаметр;

- диаметр впадин;

- ширина венца колеса;

- толщина обода колеса;

Ступица:

- внутренний диаметр ступицы;

- наружный диаметр ступицы;

принимаем из стандартных значений: ;

- толщина ступицы. - длина ступицы;

принимаем ближайшее стандартное большее значение: .

Диск:

;

;

принимаем ;

- радиус закруглений;

- фаска,

принимаем ; - угол фаски.

Конструктивные размеры корпуса редуктора

Корпус редуктора служит для размещения и координации деталей передачи, защиты их от загрязнения, организации системы смазки, а также восприятия сил, возникающих в зацеплении редукторной пары, подшипниках, открытой передачи. Наиболее распространенный способ изготовления корпусов - литьё из серого чугуна

Габаритные (наружные) размеры корпуса определяются размерами расположенной в корпусе редукторной пары и кинематической схемой редуктора.

7.1 Толщина стенок корпуса и рёбер жёсткости

Принимаем

7.2 Фланцевое соединение. Фланцы предназначены для соединения корпусных деталей редуктора. В корпусах проектируемых одноступенчатых редукторов конструируют пять фланцев:

1 - фундаментальный основания корпуса;

2 - подшипниковой бобышки основания и крышки корпуса;

3 - соединительный основания и крышки корпуса;

4 - крышки подшипникового узла;

5 - крышки смотрового люка.

d₁=M14- фундаментальный болт;

d₂=M12- винт для соединения основания и крышки корпуса у подшипниковой бабышки;

d₃=M10-винт для соединения основания и крышки корпуса;

d₅=M6-винт для соединения крышки смотрового люка.

7.3. Размеры элементов фланцев (тадл. 38[1])

7.3.1. Фундаментальный болт M14:

K₁=38мм

C₁=17мм

D₀₁=26мм

b₀₁ -

d₀₁=16мм

Ширина фундаментального фланца:

Высота фундаментального фланца:

7.3.2. Винт для соединения основания и крышки корпуса M10:

K₃=22мм

C₃=11мм

D₀₃=18мм

b₀₃ =13мм

d₀₃=11мм

Толщина

7.3.3.Для подъёма и транспортировки крышки корпуса и собранного редуктора применяют проушины, отливая их заодно с крышкой:

R?d=18мм

d?3=36=18мм

S?2=26=12мм

7.4 Отверстие под маслоуказатель и сливную пробку. Оба отверстия желательно располагать рядом на одной стороне основания корпуса в доступных местах. Нижняя кромка сливного отверстия должна быть на уровне днища или несколько ниже него. Дно желательно делать с уклоном 1...2" в сторону отверстия.

Расчёт цепной передачи

Выбираем приводную роликовую однорядную цепь.

8.1. Число зубьев ведущей звездочки:

Z_1min =29-2U_ц.п=29-2·3,314=22

принимаем Z₁=22

Число зубьев ведомой звездочки:

Z₂=Z₁·U_ц.п=22·3,314=73

принимаем Z₂=73

Условие Z₂?Z_max=120 соблюдается

8.2. Коэффициент влияния частоты вращения на износостойкость шарниров(n₃₁=n₂=175 )

8.3. Для однорядной цепи K_m=1;

8.4. Шаг цепи

По стандарту (табл.13.1[2]) принимаем цепь с шагом p=12,7мм, для которой проекция опорной поверхности шарнира А_оп=50мм²

Для выбраной цепи n_{1 max}=950об/мин, следовательно, условие

n₂ =211об/мин соблюдается (табл.13.3[2]).

8.5. Скорость цепи:

8.6. Окружная сила, передаваемая цепью:

8.7. Согласно условиям работы применяем коэффициенты: K_Д=1; K_Н=1??=45⁰); K_p=1,25. При скорости цепи v<4 м/с принимаем внутри шарнирное смазывание K_c=1

8.8. Коэффициент учитывающий условия эксплуатации:

К_Э=К_Д ·К_Н ·К_Р ·К_С =1 ·1 ·1,25 ·0,8=1,0

8.9 Среднее давление в шарнирах принятой цепи по формуле (13.13[2]):

8.10 Принимаем срок службы передачи L_H=10³ ч и коэффициент работоспобности С=4·10⁶

8.11 Допускаемое среднее давление по формуле (13.15[2]):



Так как для Р_ц < [Р_ц], то износостойкость шарниров обеспечивается

8.12. Межосевое расстояние передачи по формуле (13.6[2]):

a=40p=40·12,70=508мм

8.13 Число звеньев цепи:

Принимаем L_p=129 шагов.

8,14. Уточняем межосевое расстояние при окончательно принятом числе зубьев по формуле (13.9[2]):

Здесь:

Для провисания цепи полученное значение а' уменьшаем на 0,002·а'=0,002·534,4?2 Окончательно назначаем а'=493

8.15 Силы, действующие на валы звездочек по формуле (13.12[2]):

F_b=K·F_t=1,15·1755,5=2018,8H.

Эскизная компоновка редуктора

Эскизная компоновка устанавливает положение колёс редукторной пары, элемента открытой передачи и муфты относительно опор (подшипников); определяет расстояние и между точками приложения реакций подшипников быстроходного и тихоходного валов, а также точки приложения силы давления элемента открытой передачи и муфты на расстоянии и от реакции смежного подшипника.

Эскизную компоновку рекомендуется выполнять в такой последовательности:

1. Наметить расположение проекций компоновки в соответствии с кинематической схемой привода и наибольшими размерами колёс.

2. Провести оси проекций и осевые линии валов на межосевом расстоянии друг от друга параллельно.

3. Вычертить редукторную пару в соответствии с геометрическими параметрами, полученными в результате проектного расчёта: для цилиндрического колеса и шестерни - .

4. Для предотвращения задевания поверхностей вращающихся колёс за внутренние стенки корпуса контур стенок провести с зазором ; такой же зазор предусмотрен между подшипниками и контуром стенок. Расстояние между дном корпуса и поверхностью колёс принять .

Действительный контур корпуса редуктора зависит от его кинематической схемы, размеров деталей передач, способа транспортировки, смазки и т.п. и определяется при разработке конструктивной компоновки.

5. Вычертить ступени вала на соответствующих осях по размерам и , полученным в проектном расчёте валов.

Ступени валов вычертить в последовательности от 3-й к 1-й. При этом длина 3-й ступени получается конструктивно, как расстояние между противоположными стенками редуктора.

6. На 2-й и 4-й ступенях вычертить контуры подшипников по размерам в соответствии со схемой их установки. Контуры - основными линиями, диагонали - тонкими.

7. Принимаю шариковые однорядные радиальные подшипники легкой серии.

8. Определить расстояния и между точками приложения реакций подшипников быстроходного и тихоходного валов.

Радиальную реакцию подшипника считать приложенной в точке пересечения нормали к середине поверхности контакта наружного кольца и тела качения подшипника с осью вала.

9. Определить точки приложения консольных сил:

а) для открытой передачи силу давления цепной передачи принять приложенными к середине выходного конца вала на расстоянии от точки приложения реакции смежного подшипника.

б) сила давления муфты приложена между полумуфтами, поэтому можно принять, что в полумуфте точка приложения силы находится в торцовой плоскости выходного конца соответствующего вала на расстоянии от точки приложения реакций смежного подшипника.

10. Поставил на проекциях эскизной компоновки необходимые размеры, выполнить основную надпись.

Таблица 2

Размеры предварительно выбранных подшипников

Вал	Тип подшипника	d, мм	D, мм	b, мм	Cr, кН	C0r, кН
I	205	25	52	15	14,0	6,95
II	206	30	62	16	19,5	10,0

Проверка долговечности подшипников

Расчёт подшипников на долговечность выполняется после определения реакций опор на валах.

Для определения реакций опор вычерчиваем расчётную схему вала с указанием действующих на него внешних сил и размеров плеч.

10.1 Ведущий вал.

Из предыдущих расчетов имеем

Н, Н, Н

10.1.1 Вычерчиваю схему ведущего вала с нагрузками.

10.1.2 Рассчитываю реакции опор:

а) в вертикальной плоскости.

;

; (66 )

Проверяем правильность определения реакций:

Реакции определены правильно.

б) в горизонтальной плоскости.

;

;

;

;

Проверяем правильность определения реакций:

Реакции определены правильно.

10.1.3 Рассчитываю подшипники на долговечность.

1) Суммарные радиальные опорные реакции:

;

;

2) Выбираем коэффициенты в соответствии с условиями работы:

V=1;;

3) Эквивалентная динамическая нагрузка подшипника В по формуле (16.8[2])

; :, (§16.6, §16.7[2]):

4) Базовая долговечность более нагруженного подшипника В по формуле(16.5[2]):

5) Базовая долговечность подшипника В по формуле (16.6[2]):



,

что больше требуемой долговечности .

10.2 Тихоходный вал.

10.2.1 Вычерчиваю схему ведомого вала с нагрузками.

10.2.2 Рассчитываю реакции опор:

а) в вертикальной плоскости.

;

;

Проверяем правильность определения реакций:

Реакции определены правильно.

б) в горизонтальной плоскости.

;

;

;

;

Проверяем правильность определения реакций:

(69)

Реакции определены правильно.

10.2.3 Рассчитываю подшипники на долговечность.

1) Суммарные радиальные опорные реакции:

;

;

2) Выбираем коэффициенты в соответствии с условиями работы:

V=1; ; : (см.табл.16.1).

.

3) Эквивалентная динамическая нагрузка подшипника C по формуле (16.9[2])

; :

.

4) Базовая долговечность более нагруженного подшипника C по формуле(16.5[2]):

10) Базовая долговечность подшипника C по формуле (16.6[2]):

,

что больше требуемой долговечности .

Проверка шпоночных соединений

Для закрепления деталей (зубчатые колёса, шкивы, звёздочки, полумуфты) на валах для передачи вращающего момента от вала на данные детали служат шпоночные и шлицевые соединения.

Размеры шпонок и пазов стандартизированы в зависимости от диаметра вала по ГОС 23360-78. Длину шпонки конструктивно принимают на 5... 10 мм меньше длины ступицы устанавливаемой детали и округляют до стандартного значения.

Расчёт призматических шпонок выполняют по напряжениям смятия:

(85) (72)

Где М - передаваемый вращающий момент; Нм;

d - диаметр вала, мм;

h - высота шпонки по ГОСТ, мм;

t₁ - глубина паза на валу по ГОСТ, мм;

l_р - рабочая длина шпонки, мм: l_p = l_шп - b

l - принимается по ГОСТ длина шпонки; b - ширина шпонки по ГОСТ;

[усм] - допускаемое напряжения смятия, Н/мм² ;

[усм]=110...190 Н/мм² - при спокойной нагрузке и стальной ступице;

[усм]= 70... 100 Н/мм² -при чугунной ступице.

11.1 Расчёт соединения на ведущем валу.

11.1.1 Для диаметра вала ([1], таблица 5.1) принимаем размеры сечения шпонки , . Глубина паза

11.1.2 Выбираем длину шпонки ([1], таблица 5.1, примечание) ; Принимаем длину шпонки . Рабочая длина шпонки .

11.1.3 Допускаемое напряжение смятия (ступица стальная).

11.1.4 Расчётное напряжение смятия шпонки ([1], стр.98):

,

что удовлетворяет условию прочности.

Условие выполнено.

11.1.5 Условное обозначение шпонки: .

11.2 Тихоходный вал.

11.2.1 Для диаметра вала ([1], таблица 5.1) принимаем размеры сечения шпонки , . Глубина паза .

11.2.2 Выбираем длину шпонки ([1], таблица 5.1, примечание) ; Принимаем длину шпонки . Рабочая длина шпонки .

11.2.3 Допускаемое напряжение смятия (ступица стальная).

11.2.4 Расчётное напряжение смятия шпонки ([1], стр.98):

,

что удовлетворяет условию прочности.

Условие выполнено.

11.2.5 Условное обозначение шпонки:

11.3 Под звездочку.

11.3.1 Для диаметра вала ([1], таблица 5.1) принимаем размеры сечения шпонки , . Глубина паза .

11.3.2 Выбираем длину шпонки ([1], таблица 5.1, примечание)

Принимаем l_см=32 мм;

Принимаем длину шпонки . Рабочая длина шпонки .

11.3.3 Допускаемое напряжение смятия (ступица стальная).

11.3.4 Расчётное напряжение смятия шпонки ([1], стр.98):

,

что удовлетворяет условию прочности.

Условие выполнено.

11.3.5 Условное обозначение шпонки: .



Выбор посадок соединений редуктора

· Для установки зубчатого колеса на вал применяют посадку Н7/р6 (или Н7/h7, или Н7/h6) при шероховатости поверхностей .

· Посадка муфты на вал по Н7/n6 (или Н7/р6), при шероховатости .

· Посадка шкива на вал по Н7/h6 (или Н7/р6) при шероховатости

· Шейку вала под установку подшипников выполняют по k6 (или m6) с шероховатостью поверхности .

· Шейку вала под установку манжетных уплотнений в сквозной крышке полируют до шероховатости .

· Отверстие в корпусе редуктора под подшипники выполняют по Н7.

· Неуказанные посадки и отклонения поверхностей деталей выполняем по Н14;h14;IT14/2 с шероховатостью R_a=12(10).

Уточнённый расчёт ведомого вала

13.1 Действие силы цепной передачи на вал.

Т.к. , то сила раскладывается на составляющие и равна .

13.2 Материал вала. Принимаем сталь 45. Диаметр заготовки неограничен. Твёрдость не ниже 200 НВ, , , , .

13.3 Строим эпюру изгибающих моментов М_в в вертикальной плоскости:



; ;

;

;

13.4 Строим эпюру изгибающих моментов М_г горизонтальной плоскости:

; ;

;

13.5 Строим эпюру крутящих моментов Т. Передача вращающего момента происходит вдоль оси вала от середины ступицы колеса до середины ступицы звёздочки: .

13.6 В соответствии с размерами вала и эпюрами М_в, М_г и М предположительно опасными сечениями вала, подлежащими проверке на сопротивление усталости, являются сечения Й-Й и ЙЙ-ЙЙ, в которых возникают наибольшие моменты и имеются концентраторы напряжений.

13.7 Коэффициент запаса прочности в сечении Й-Й.

13.7.1 Суммарный изгибающий момент:

. (90)

Крутящий момент в сечении .

13.7.2 Осевой момент сопротивления сечения с учётом шпоночного паза:



. (91)

Для вала диаметром по ([2], таблица 5.1) принимаем: - ширина шпоночного паза; - глубина шпоночного паза вала.

13.7.3 Полярный момент сопротивления сечения с учётом шпоночного паза:

. (92)

13.7.4 Амплитуда нормальных напряжений при симметричном цикле:

. (93)

13.7.5 Амплитуда касательных напряжений при отнулевом цикле:

. (94)

13.7.6 Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза и установкой колеса на валу с натягом. При наличии на валу двух концентраторов напряжений находят каждый из них и за расчётный принимают тот, который имеет большее значение ([2], §1.4). Ограничимся определением концентрации напряжений только от шпоночного паза.

Эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала со шпоночным пазом, выполненным концевой фрезой ([2], таблица 1.2): ; (коэффициенты рассчитаны линейной интерполяцией).

Коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения ([2], таблица 1.3): .

По [2], таблица 1.5 при коэффициент влияния шероховатости поверхности .

оэффициент влияния поверхностного упрочнения - поверхность вала не упрочняется.

13.7.7 Коэффициенты концентрации напряжений для вала в сечении Й-Й по формулам ([2], стр. 25):

; (95)

. (95)

13.7.8 Коэффициенты запаса прочности вала в сечении Й-Й по нормальным и касательным напряжениям по формуле ([2], стр. 26):

; . (96)

13.7.9 Расчётный коэффициент запаса прочности вала в сечении Й-Й:

. (97)

13.8 Коэффициент запаса прочности в сечении ЙЙ-ЙЙ.

13.8.1 Суммарный изгибающий момент:



.

Крутящий момент в сечении .

13.8.2. Осевой и полярный моменты сопротивления сечения:

;

.

13.8.3 Амплитуда нормальных напряжений при симметричном цикле:

.

13.8.4 Амплитуда касательных напряжений при отнулевом цикле:

.

13.8.5 Концентрация напряжений обусловлена посадкой на валу внутреннего кольца подшипника с натягом.

По [2], таблица 1.4:

; (коэффициенты рассчитаны линейной интерполяцией).

По [2], таблица 1.4 при ; .

13.8.6 Коэффициенты концентрации напряжений для вала в сечении ЙЙ-ЙЙ по формулам ([2], стр. 25):



; .

13.8.7 Коэффициенты запаса прочности вала в сечении ЙЙ-ЙЙ по формуле ([2], стр. 26):

; .

13.8.8 Расчётный коэффициент запаса прочности вала в сечении ЙЙ-ЙЙ:

.

Прочность вала в сечениях Й-Й и ЙЙ-ЙЙ обеспечивается.



Смазка и смазочные устройства

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности изнашивания трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, коррозии и для лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь надёжное смазывание. В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применяют так называемую картерную систему смазывания. В корпус редуктора, коробки передач заливают масло так, чтобы венцы колёс были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которыми покрываются поверхности расположенных внутри корпуса деталей.

Требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.

Подшипники смазываются тем же маслом, что и детали передач.

Принимаем .

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на высоту зуба. Объём масляной ванны V определяем из расчёта 0,6 л. масла на 1 кВт передаваемой мощности:

.

Кинематическая вязкость масла при t=40°. Принимаю для редуктора индустриальное масло И-Г-А-68 по ГОСТ 174794-87.

Для слива масла в корпусе редуктора предусматривают сливное отверстие, а для контроля уровня масла применяют маслоуказатели.

Для смазывания подшипников применяют пластичные смазочные материалы. При скорости применяют смазочные материалы: ЛИТОЛ-24.

Экономический расчёт редуктора

Технический уровень целесообразно оценивать количественным параметром, отражающим соотношение затраченных средств и полученного результата.

«Результатом» для редуктора является его нагрузочная способность, в качестве характеристики которой можно принять вращающий момент , на его тихоходном валу.

Объективной мерой затраченных средств является масса редуктора , в которой практически интегрирован весь процесс его проектирования. Поэтому за критерий технического уровня можно принять относительную массу , т.е. отношение массы редуктора к вращающему моменту на его тихоходном валу. Этот критерий характеризует расход материалов на передачу момента и лёгок для сравнения.

15.1 Определяю массу редуктора.

Массу редуктора определяю по формуле: ,(93) где - коэффициент заполнения, определяю по графику.

0,44

;

- плотность чугуна;

- условный объём редуктора, мм³.

, где L - длина, В - ширина, Н - высота редуктора.

;

;

.

Условный объём редуктора равен:

(100)

Масса редуктора равна:

.

15.2 Определяю критерий технического уровня редуктора:

(101)

В соответствии с полученным технический уровень редуктора средний и в большинстве случаев экономически не оправдан ([2], таблица 2.1).

Результаты расчёта сводим в таблицу.

Таблица 3

Технический уровень редуктора

Тип редуктора	Масса m, кг	Момент М2,	Критерий	Вывод
Цилиндрический косозубый редуктор	14,6	71,52	0,2	средний



Краткая технология сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

· На ведущий вал насаживают кольца и шариковые радиально-упорные однорядные подшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100 °С.

· В ведомый вал закладывают шпонку и устанавливают зубчатое колесо до упора в буртик вала, затем надевают распорную втулку, кольца и устанавливают шариковые радиально-упорные подшипники, 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 цилиндрических 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 механических прокладок для регулировки.

Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают манжетные уплотнения. Проверяют проворачиваемость валов, отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки болтами.

Затем ввёртывают пробку маслоспускательного отверстия с прокладкой и маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие прокладкой из технического картона, закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими услов

Размещено на Allbest.ru

...