Механизм подъема чехла с радиоактивными отходами из горячей камеры в контейнер для транспортировки в сухое хранилище

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(технический университет)

Кафедра основ конструирования машин

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу «Прикладная механика»

Тема: Механизм подъема чехла с радиоактивными отходами из горячей камеры в контейнер для транспортировки в сухое хранилище

Студент: Нефедов М.В.

Преподаватель: Перемыщев Д.А.

Москва 2008 г.



Раздел I. Подбор двигателя и передаточных чисел

Исходные данные (техническая характеристика)

Вариант Наименование, размерность	7
Сила на тросе F, кH	1.2
Диаметр блока D, м	0.1
Скорость подъема чехла V, м/мин	20

редуктор подъем привод передаточный

1. Определение требуемой мощности электродвигателя

Принимаем двигатель мощностью 0.55кВт [8]^*

Таблица 1[8]

Мощность, кВт P0.55	синхронная частота вращения, об/мин
	3000	1500	1000	750
	Электродвигатели закрыты обдуваемые
	4А63В2/2740	4А71А4/1390	4А71В6/900	4А80В8/700
	асинхронная частота вращения, об/мин
	2740	1390	900	700

2. Ориентировочные значения передаточных чисел привода при различных типах двигателя

Принимаем двигатель 4А63В2/2740 исходя из табл.2.1 [6] для прямозубых в закрытом корпусе , для червячной закрытой

Получаем: ,,.

Раздел II.Червячная передача

1. Кинематический и силовой расчет

Берем по табл.2.1[6]:

^*,,

Таблица 1[табл.2.3[6],стр.29[8]] Расчет основных параметров передачи

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Крутящий момент на червяке
Крутящий момент на промежуточном валу
Принятое число витков (заходов) червяка
Число зубьев червячного колеса
Оценка минимальной величины коэффициента диаметра червяка
Коэффициента диаметра червяка
Скорость скольжения

2. Выбор материалов и расчет допускных напряжений

При скорости скольжения менее 8м/c принимаем марку бронзы для червячного колеса и марку стали для червяка:

-венец червячного колеса берем из табл.3.6[8]: ЛАЖМц в кокиль

-червяк берем из табл.2.7[8]: сталь 20Х.

Таблица 2[табл.3.5,3.7[8]] Расчет основных нагрузок передачи

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Допускаемое контактное напряжение при базовом числе циклов
Допускаемое напряжение на изгиб при базовом числе циклов
Базовое число циклов перемены напряжений при расчете на контактную прочность
Базовое число циклов перемены напряжений при расчете на изгибную выносливость
Частота на промежуточном валу
Эквивалентное число циклов
Эквивалентное число циклов
Коэффициент долговечности	, для безоловяннистых бронз и латуней коэффициент
Коэффициент долговечности
Допускаемое контактное напряжение
Допускаемое напряжение изгиба
Принятая степень точности изготовления для скорости по ГОСТ 3675-81	7
Значение коэффициента нагрузки

3. Расчет основных геометрических параметров червячной пары

Таблица 3.1[табл.3.1,3.5[8],стр.29[8]] Расчет нормального модуля и межосевого расстояния

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Расчетное значение межосевого расстояния
Расчетное значение нормального модуля
Принятое значение нормального модуля по ГОСТ 2144-79
Определяем фактическое значение межосевого расстояния

Таблица 3.2[табл.2.5[8],стр.30[8]] Основные размеры передачи

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Диаметры делительных окружностей	червяка
	колеса
Диаметры вершин зубьев	червяка
	колеса	=
Диаметры впадин зубьев	червяка
	колеса
Наибольший диаметр червячного колеса
Длина нарезной части червяка
Принятое значение нарезной части червяка
Ширина венца червячного колеса
Принятое значение ширины венца червячного колеса
Делительный угол подъема витка червяка

Таблица 3.3[табл.3.8[8],стр.29[8]] Действительная скорость и КПД

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Окружная скорость червяка
Угол трения
Уточненное значение коэффициента полезного действия
Уточненное значение крутящего момента

При скорости скольжения менее 8м/c принимаем марку бронзы для червячного колеса и марку стали для червяка:

-венец червячного колеса берем из табл.3.6[8]: Бр.А9Ж3Л в кокиль

-червяк берем из табл.2.7[8]: сталь 20Х.

Таблица 3.3[табл. табл.3.1,3.5,3.7,3.8[8],стр.29[8]] Уточнение ранее полученных величин с новой

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Допускаемое контактное напряжение при базовом числе циклов
Допускаемое напряжение на изгиб при базовом числе циклов
Допускаемое контактное напряжение
Допускаемое напряжение изгиба
Принятая степень точности изготовления для скорости по ГОСТ 3675-81	7
Значение коэффициента нагрузки
Расчетное значение межосевого расстояния
Расчетное значение нормального модуля
Принятое значение нормального модуля по ГОСТ 2144-79
Определяем фактическое значение межосевого расстояния

Так как и не поменялось, то основные размеры передачи не меняются

Таблица 3.4[стр.376[5]] Силы действующие в зацеплении

Силы, действующие в зацеплении, Н	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Окружная на червяке (осевая на колесе)
Осевая на червяке (окружная на колесе)
Радиальная

4. Проверочные расчеты

Таблица 4.1[табл.3.9,3.10[8]] Проверка условия

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Уточненное значение допускаемого контактного напряжения
Коэффициент ,учитывающий механические свойства червячной пары и угла зацепления б=20°,
Коэффициент нагрузки
Расчетное контактное напряжение

Получилась недогрузка в 28.4%. Расчет выполнен, верно так как размеры были увеличены по конструктивным соображениям.

Таблица 4.2[табл.3.9,3.11[8]] Проверка условия

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Уточненное значение допускаемого контактного напряжения
Коэффициент формы зуба
Коэффициент нагрузки
Расчетное напряжение изгиба

Данный расчет выполнен, верно.

Раздел III.Цилиндрическая передача

1. Кинематический и силовой расчет

Берем по табл.2.1[6]:

,,,

Таблица 1[табл.2.3[6]] Расчет основных параметров передачи

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Общий КПД,
Мощность на выходе,
Мощности на валах редукторов	На ведущем
	На промежуточном
	На ведомом
Угловые скорости вращения валов	На ведущем
	На промежуточном
	На ведомом
Моменты возникающие на валах	На ведущем
	На промежуточном
	На ведомом

2. Выбор материалов и расчет допускных напряжений

Принимаем для изготовления колес распространенную сталь 45 с термообработкой табл.2.8[8]:

-шестерня берем из табл.2.8[8]: Сталь 45 улучшение (до диаметров 80мм); твердость поверхностей зубьев по Бринеллю табл.2.7 НВ₁=269Н/мм²

-зубчатое колесо берем из табл.2.8[8]: Сталь 45 улучшение (80…125мм); твердость поверхностей зубьев по Бринеллю табл.2.7 НВ₂=235Н/мм²

Таблица 2[табл.2.9[8]] Расчет основных нагрузок передачи

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Допускаемое контактное напряжение при базовом числе циклов
Допускаемое напряжение на изгиб при базовом числе циклов
Базовое число циклов перемены напряжений при расчете на контактную прочность
Базовое число циклов перемены напряжений при расчете на изгибную прочность
Эквивалентное число циклов
Эквивалентное число циклов
Коэффициент долговечности		Ограничения на коэффициент долговечности. Следовательно принимаем
		Ограничения на коэффициент долговечности. Следовательно принимаем
Коэффициент долговечности		Ограничения на коэффициент долговечности. Следовательно принимаем
		Ограничения на коэффициент долговечности. Следовательно принимаем
Коэффициент безопасности
Коэффициент безопасности
Допустимые контактные напряжения
Допустимые контактные напряжения

3. Расчет основных геометрических параметров зубчатой пары

Таблица 3.1[стр.36, табл.3.5стр39[5],табл.2.10[8]] Расчет межосевого расстояния

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Вспомогательный коэффициент, учитывающий механические свойства материалов колес
Коэффициент ширины зубчатых колес
Относительная ширина колеса
Коэффициент распределения нагрузки по ширине венца
Расчетное значение межосевого расстояния
фактическое значение межосевого расстояния

Модуль зацепления выбирается по эмпирической формуле:

Таблица 3.2[табл.2.5,2.21[8],стр.30[8]] Основные размеры

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Расчетная рабочая ширина венца	Колесо
	Шестерня
Число зубьев	Шестерня
	Колесо
Принятое число зубьев	Шестерня	Условие о не подрезание зубьев выполнено
	Колесо
Фактическое значение передаточного числа и всей передачи в целом
Фактическая погрешность уточнения передаточного числа	Допустимая погрешность не более 2.5% Условие выполнено
Диаметры делительных окружностей	Шестерня
	Колеса
Проверочные расчеты межосевого расстояния	или Условие выполнено
Окружная скорость и степень точности для этой скорости	Степень точности для этой скорости равна 9
Диаметры вершин зубьев	Шестерни
	колеса	=
Диаметры впадин зубьев	Шестерни
	Колеса
Относительная ширина колеса

Таблица 3.3 [стр.294[5]] Силы действующие в зацеплении

Силы, действующие в зацеплении, Н	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Окружная
Радиальная
Осевая

4. Проверочные расчеты

Таблица 4.1[табл.2.10,2.15,2.17,2.20[8],стр.39[5]] Проверка условия

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Уточненное значение допускаемого контактного напряжения
Коэффициент,учитывающий механические свойства червячной пары и угла зацепления б=20°,
Коэффициент,учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев (х=0)
Коэффициент торцевого перекрытия
Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацепление
Коэффициент, учитывающий распределение между зубьями
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца
Удельная расчетная окружная сила
Расчетное контактное напряжение

Получилась недогрузка в 10.9%. Расчет выполнен, верно так как размеры были увеличены по конструктивным соображениям.

Таблица 4.2[табл.2.16,2.18,2.19[8],стр.43[5]] Проверка условия

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Уточненное значение допускаемого контактного напряжения
Коэффициент формы зуба	Шестерни
	Колеса
Коэффициент,учитывающий наклон зуба
Коэффициент, учитывающий распределение между зубьями
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацепление
Удельная расчетная окружная сила
Расчетное напряжение изгиба	Шестерни
	Колеса

Данный расчет выполнен, верно.

Раздел IV.Первый этап компоновки редуктора

1. Конструктивные размеры корпуса редуктора

По рекомендации преподавателя принять зазор безопасности и толщину стенок и соответственно.

Таблица 1[рис.4.1-4.4,табл.4.1[6]] Основные элементы корпуса из чугунного литья

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров.
Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса
Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса
Толщина нижнего пояса (фланца) корпуса без бобышки
Диаметр фундаментного болта	Принимаем и делаем отверстие под болт ?18
Диаметр болтов, соединяющих основание корпуса с крышкой	Принимаем и делаем отверстие под болт ?14

2. Предварительный расчет ведущего вала

Диаметр входного конца ведущего вала по расчету на кручение при

Пусть

Тогда (стр.16[6])

Необходимо согласовать диаметр ведущего вала редуктора с диаметром вала электродвигателя для соединения их муфтой. Тогда . Следовательно для электродвигателя 4А63В2/2780 и тогда

Таблица 2.1[стр.18[6]] Основные размеры вала (Рис.3)

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров
Диаметр вала под манжету
Расчетный диаметр вала под подшипник
Фактический диаметр вала под подшипник

Подбор подшипников

Таблица 2.2[стр.67,73[4]] Основные размеры подшипника (Рис.3)

Название подшипника	Условное обозначение	d,мм	D,мм	B,мм	r,мм	r1,мм	c,кН	c0,кН	Кол-во
Шариковый радиально-упорный однорядный(рис.1)	46204	20	47	14	1.5	0.5	14.80	7.64	2
Шариковый радиальный однорядный с двумя защитными шайбами (рис.2)	80204	20	47	14	1.5	1.5	12.7	6.2	1

рис.1

рис.2

Таблица 2.3[стр.16[6]] Основные размеры вала (Рис.3)

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров
Расчетный диаметр вала буртика
Фактический диаметр вала под подшипник
Расчетная длина входного участка
Принятая длина входного участка

Предварительный расчет шпоночного соединения

По табл.2.1 и стр.15[9]

b=5мм, h=5мм, l=25мм

рис.3 Предварительный эскиз ведущего вала

3. Предварительный расчет промежуточного вала

Диаметр промежуточного вала по расчету на кручение при

Пусть

Тогда (стр.16[6])

Следовательно, (по стр.16[6])

По табл.3.1[6]:

Таблица 3.1[стр.18[6]] Основные размеры вала (Рис.7)

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров
Расчетный диаметр вала буртика для упора колес
Фактический диаметр вала буртика для упора колес
Расчетный диаметр вала под подшипник
Фактический диаметр вала под подшипник
Расчетный диаметр вала под буртик подшипника
Фактический диаметр вала под буртик подшипника

Подбор подшипника

Таблица 3.2[стр.74[4]] Основные размеры подшипника (Рис.7)

Название подшипника	Условное обозначение	d,мм	D,мм	B,мм	r,мм	r1,мм	c,кН	c0,кН	Кол-во
Шариковый радиально-упорный однорядный(рис.4)	46303	17	47	14	1.5	0.5	16.1	8.0	2

рис.4 Шариковые радиально-упорные однорядные

Дополнительные размеры

Червячное колесо(стр.30[8])(рис.5):

Присвоим по табл.2.5[8]

рис.5 Червячное колесо

Шестерня (стр.12[8])(рис.6):

Присвоим по табл.2.5[8]

Рассмотрим необходимость изготовления сплошного колеса или отверстий в колесе

Колесо делать сплошное без отверстий.

рис.6 Шестерня

Предварительный расчет шпоночного соединения

По табл.2.1 и стр.15[9]

Со стороны червячного колеса: b=6мм, h=6мм, l=32мм

Со стороны шестерни: b=6мм, h=6мм, l=28мм

рис.7 Предварительный эскиз промежуточного вала

4. Предварительный расчет ведомого вала

Диаметр ведомого вала по расчету на кручение при

Пусть

Тогда (стр.16[6])

Следовательно, (по стр.16[6])

По табл.3.1[6]:

Таблица 4.1[стр.18[6]] Основные размеры вала (Рис.10)

Параметры и обозначения	Формулы, результаты расчета и принятые числовые значения параметров
Расчетный диаметр вала буртика для упора колеса
Фактический диаметр вала буртика для упора колес
Расчетный диаметр вала под подшипник
Фактический диаметр вала под подшипник
Расчетный диаметр вала под буртик подшипника
Фактический диаметр вала под буртик подшипника
Фактический диаметр вала под буртик подшипника
Расчетный диаметр вала под манжету
Расчетный диаметр вала под манжету
Расчетный диаметр ведомого вала
Фактический диаметр ведомого вала
Расчетная длина выходного участка
Принятая длина входного участка

Подбор подшипника

Таблица 4.2[стр.74[4]] Основные размеры подшипника (Рис.8)

Название подшипника	Условное обозначение	d,мм	D,мм	B,мм	r,мм	r1,мм	c,кН	c0,кН	Кол-во
Шариковый радиально-упорный однорядный(рис.4)	46305	25	62	17	2	1	26.9	14.6	2

рис.8 Шариковые радиально-упорные однорядные

Дополнительные размеры

Зубчатое колесо(стр.12[8])(рис.9):

Присвоим по табл.2.5[8]

Присвоим по табл.2.5[8]

Рассмотрим необходимость изготовления сплошного колеса или отверстий в колесе

Колесо делать с отверстиями.

Предварительный расчет шпоночного соединения

По табл.2.1 и стр.15[9]

Для зубчатого колеса: b=8мм, h=7мм, l=36мм

На выходном участке: b=6мм, h=6мм, l=36мм

рис.9 Зубчатое колесо



рис.10 Предварительный эскиз ведомого вала

Раздел V.Проверочные расчеты подшипников и шпонок

1. Проверка долговечности подшипников (рис.11)

рис.11 Реакции в опорах

Проверка долговечности подшипников на ведущем валу

Расстояние между опорами . Диаметр .

По таблице 3.4 раздел II ,,

Рассмотрим реакции в опорах (рис.12)

рис.12 Реакции в опорах вала червяка

Реакции опор:

По рис.12 в плоскости yx:

Проверка

Проверка верна

По рис.12 в плоскости zx:

Проверка

Проверка верна

Суммарные реакции:

Определяем долговечность на обоих опорах

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных однорядных подшипников[по формуле9.9[5]]:

Где для подшипников шариковых радиально-упорных однорядных с углом коэффициент осевого нагружения е=0,68[из табл.9.18[5]].

Рассмотрим правый подшипник по табл.2.2 разделаIV это подшипник 80204:

Определим осевые составляющие шарикового радиального однорядного подшипника с двумя шайбами. Для этого определим:

. Найдем

Отношение осевую нагрузку учитываем.

Эквивалентная нагрузка:

где Коэффициенты ,

.(стр.212,табл9.19,9.20[5])

по табл.2.2 разделаIV С=12.7кН

Расчетная долговечность,млн.об.[по формуле 9.1[5]]:

Расчетная долговечность,ч [по формуле 9.2[5]]:

По условию на ведомом валу

Так как . Следовательно, подшипник подобран правильно

Рассмотрим правый подшипник по табл.2.2 разделаIV это подшипник 46204:

Отношение поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учетом осевой;



где и (по табл. 9.18[5]).

Расчетная долговечность, млн. об.,

Расчетная долговечность,ч:

По условию на ведомом валу

Так как . Следовательно, подшипник подобран правильно

Проверка долговечности подшипников на промежуточном валу:

Компоновка редуктора показала основные расстояния между опорами и дисками ,,. Диаметр ,.

По таблице 3.4 раздел II и таблице 3.3 раздел III , , ,,,

Рассмотрим реакции в опорах (рис.13)

Реакции опор:

По рис.13 в плоскости xy:

Проверка

Проверка верна

По рис.13 в плоскости zy:

рис.13 Реакции в опорах промежуточного вала

Проверка

Проверка верна

Суммарные реакции:

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных однорядных подшипников[по формуле9.9[5]]:

Где для подшипников шариковых радиально-упорных однорядных с углом коэффициент осевого нагружения е=0,68[из табл.9.18[5]]:



Рассмотрим правый подшипник по табл.3.2 разделаIV это подшипник 46204:

Отношение: поэтому эквивалентную нагрузку определяем без учета осевой;

Эквивалентная нагрузка:

Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику.

Рассмотрим левый подшипник по табл.3.2 разделаIV это подшипник 46303:

Отношение поэтому эквивалентную нагрузку определяем без учета осевой;

Расчетная долговечность, млн. об.,

Расчетная долговечность,ч:

По условию на промежуточном валу

Так как . Следовательно, подшипник подобран правильно

Проверка долговечности подшипников на ведомом валу:

Компоновка редуктора показала основные расстояния между опорами и диском ,. Диаметр

По таблице 3.3 раздел III ,,

Рассмотрим реакции в опорах (рис.14):

По рис.13 в плоскости xy:

Проверка

Проверка верна

По рис.14 в плоскости zy:

Проверка

Проверка верна

Суммарные реакции:

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных однорядных подшипников[по формуле9.9[5]]:

Где для подшипников шариковых радиально-упорных однорядных с углом коэффициент осевого нагружения е=0,68[из табл.9.18[5]]:

Рассмотрим левый подшипник по табл.4.2 разделаIV это подшипник 46305:

Отношение: поэтому эквивалентную нагрузку определяем без учета осевой;

Эквивалентная нагрузка:

Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику.

рис.14 Реакции в опорах ведомого вала

Рассмотрим левый подшипник по табл.4.2 разделаIV это подшипник 46305:

Отношение поэтому эквивалентную нагрузку определяем без учета осевой;

Расчетная долговечность, млн. об.,

Расчетная долговечность,ч:

По условию на промежуточном валу

Так как . Следовательно, подшипник подобран правильно

2. Проверка долговечности шпоночных соединений(основной чертеж) [стр.170, формула8.22[5],табл.2.1[9]]

Шпонка поз.47:

Диаметр вала:.Сечение и длина шпонки .Глубина паза .Момент

Напряжения смятия:

Шпонка поз.48:

Диаметр вала:.Сечение и длина шпонки .Глубина паза .Момент

Напряжения смятия:



Шпонка поз.49:

Диаметр вала:.Сечение и длина шпонки .Глубина паза .Момент

Напряжения смятия:

Шпонка поз.50:

Диаметр вала:.Сечение и длина шпонки .Глубина паза .Момент

Напряжения смятия:

Шпонка поз.51:

Диаметр вала:.Сечение и длина шпонки .Глубина паза .Момент

Напряжения смятия:

3. Уточненный расчет валов

Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения -- по отнулевому (пульсирующему).

Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допустимыми) значениями . Прочность соблюдена при .

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого вала.

Червячный вал проверять на прочность не следует, так как размеры поперечных сечений, принятые при конструировании после расчета геометрических характеристик по таблице 3.2 раздела II (,,), значительно превосходят те, которые могли быть получены расчетом на кручение. А также диаметр входного конца вала получился при расчете на кручение , но по соображениям конструирования приняли (решено брать такой диаметр для удобства соединения диаметра входного вала и диаметра вала электродвигателя).

Проверим стрелу прогиба червяка (расчет на жесткость).

Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка.

Стрела прогиба:

Допускаемый прогиб:

Жесткость обеспечена так как:

Определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях промежуточного вала:

Построим эпюры моментов на изгиб(рис.15)

Материал промежуточного вала Сталь 45, термическая обработка улучшение. По табл.3.3 [5] при диаметре заготовки до 90мм (размер берется по диаметру буртика вала и равен 32мм) среднее значение .

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

По рис.15 видно что сечения А-А и Б-Б наиболее нагруженные для данного вала рассмотрим их:

Сечение А-А

Это сечение при передачи вращательного момента от входного вала через зацепление червячной передачи рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки для шпонки поз. 49(основного чертежа).

рис.15 Эпюры изгибающих и крутящих моментов в промежуточном валу

Коэффициент запаса прочности:

Где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

При ,,по табл.2.1[9]

Принимаем (табл.8.5[5]), (табл.8.8[5]), и (стр.166[5]).

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

По рис.15 видно, что в вертикальной плоскости сечения А-А действует момент , а в горизонтальной плоскости сечения А-А действует момент . Найдем суммарный момент для определения амплитуды нормальных напряжений:

Определим момент сопротивления изгибу:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Так как на вал в сечение А-А действует осевая нагрузка , то найдем среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

Принимаем (табл.8.5[5]), (табл.8.8[5]), и (стр.164[5]).

Определим результирующий коэффициент запаса прочности:

Сравним коэффициент запаса прочности сечения А-А с допустимым значением коэффициента запаса прочности .

Расчет по сечению А-А на прочность выполнен правильно, так как должно быть не ниже (стр.162[5])

Сечение Б-Б

Это сечение при передачи вращательного момента от промежуточного вала через зацепление зубчатой передачи к ведомому валу рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки для шпонки поз. 48(основного чертежа).

Определим коэффициент запаса прочности:

Где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

При ,,по табл.2.1[9]

Принимаем (табл.8.5[5]), (табл.8.8[5]), и (стр.166[5]).

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

По рис.15 видно, что в вертикальной плоскости сечения Б-Б действует момент , а в горизонтальной плоскости сечения Б-Б действует момент . Найдем суммарный момент для определения амплитуды нормальных напряжений:

Определим момент сопротивления изгибу:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Так как на вал в сечение Б-Б не действует осевая нагрузка, то среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

Принимаем (табл.8.5[5]), (табл.8.8[5]).

Определим результирующий коэффициент запаса прочности:

Сравним коэффициент запаса прочности сечения Б-Б с допустимым значением коэффициента запаса прочности .

Расчет по сечению Б-Б на прочность выполнен правильно, так как должно быть не ниже (стр.162[5])

Вывод: Промежуточный вал подобран правильно, он соответствует условиям кручения, изгиба и прочности и может быть принятым в эксплуатацию для данного редуктора.

Определение коэффициентов запаса прочности в опасных сечениях ведомого вала:

Построим эпюры моментов на изгиб(рис.16)

Материал промежуточного колеса Сталь 45, термическая обработка улучшение. По табл.3.3 [5] при диаметре заготовки до 90мм (размер берется по диаметру буртика вала и равен 32мм) среднее значение .

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

По рис.16 видно что сечения А-А наиболее нагруженное для данного вала рассмотрим его:

Это сечение при передачи вращающего момента через зацепление зубчатой передачи по ведомому валу рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки для шпонки поз. 51(основного чертежа).

Определим коэффициент запаса прочности:

Где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

При ,,по табл.2.1[9]

Принимаем (табл.8.5[5]), (табл.8.8[5]), и (стр.166[5]).

Определим коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

рис.16 Эпюры изгибающих и крутящих моментов ведомого вала

По рис.16 видно, что в вертикальной плоскости сечения A-A действует момент , а в горизонтальной плоскости сечения Б-Б действует момент . Найдем суммарный момент для определения амплитуды нормальных напряжений:

Определим момент сопротивления изгибу:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Так как на вал в сечение A-A не действует осевая сила, то среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

Принимаем (табл.8.5[5]), (табл.8.8[5]):

Определим результирующий коэффициент запаса прочности:

Сравним коэффициент запаса прочности сечения А-А с допустимым значением коэффициента запаса прочности .

Расчет по сечению А-А на прочность выполнен правильно, так как должно быть не иже (стр.162[5])

Вывод: Ведомый вал подобран правильно, он соответствует условиям кручения, изгиба и прочности и может быть принятым в эксплуатацию для данного редуктора.

Раздел VI. Посадки деталей редуктора, завершающий этап разработки проекта.

1. Посадки и допуски характерных соединений

Таблица 1[табл.10.13[5],П1-П7[11]] Посадки и допуски характерных посадок

Сопрягаемые детали. Посадка.	Предельные отклонения, мкм. Предельные размера,мм.	Схема посадки.	Натяги, зазоры, мкм.
быстроходный вал	под манжету --	Отверстие (внутреннее кольцо манжеты) ?16H11 ES=0; EI= +96; 16.000... 16.110 Вал ?16h11 es=0; ei=-96; 15.890... 16.000
	подшипники качения -- (или )	Отверстие (внутреннее кольцо подшипника) 20L0 ES=0; EI= -10; 19.990... 20.000 Вал 20k6 es=+15; ei=+2; 20.002... 20.015
	подшипники качения -- (или )	Отверстие ?47H7 ES=+21; EI=0; 47.000... 47.021 Вал (внешнее кольцо подшипника) ?20l0 es=0; ei= -13; 46.987... 47.000
ведущий вал	Мазеудер-живающие кольцо--	Отверстие (кольца)20H7 ES=+21; EI=0; 20.000... 20.021 Вал 20k6 es=+15; ei=+2; 20.002... 20.015
	крышка подшипника-- ?	Отверстие ?47H7 ES=+21; EI=0; 47.000... 47.021 Вал (внешнее кольцо Вал ?47k6 es=0; ei=-21; 46.979... 47.000
промежуточный вал	подшипники качения -- (или )	Отверстие (внутреннее кольцо подшипника) ?17L0 ES=0; EI= -10; 16.990... 17.000 Вал ?17k6 es=+15; ei=+2; 17.002... 17.015
	подшипники качения -- (или )	Отверстие ?47H7 ES=+21; EI=0; 47.000... 47.021 Вал (внешнее кольцо подшипника) ?47l0 es=0; ei= -13; 46.987... 47.000
	Мазеудер-живающие кольца--	Отверстие (кольца)?17H7 ES=+21; EI=0; 17.000... 17.021 Вал ?17k6 es=+15; ei=+2; 17.002... 17.015
	Червячное колесо--	Отверстие (колеса)?20H7 ES=+21; EI=0; 20.000... 20.021 Вал ?20k6 es=+35; ei=+25; 20.025... 20.035
промежуточный вал	Шестерня--	Отверстие (колеса)?20H7 ES=+21; EI=0; 20.000... 20.021 Вал 20k6 es=+35; ei=+25; 20.025... 20.035
ведомый вал	подшипники качения -- (или )	Отверстие (внутреннее кольцо подшипника) ?25L0 ES=0; EI= -10; 24.990... 25.000 Вал ?26k6 es=+15; ei=+2; 25.002... 25.015
	подшипники качения -- (или )	Отверстие ?62H7 ES=+21; EI=0; 62.000... 62.021 Вал (внешнее кольцо подшипника) ?62l0 es=0; ei= -13; 46.987... 47.000
	Мазеудер-живающие кольца--	Отверстие (кольца)?25H7 ES=+21; EI=0; 25.000... 25.021 Вал ?25k6 es=+15; ei=+2; 25.002... 25.015
	Зубчатое колесо--	Отверстие (колеса)?28H7 ES=+21; EI=0; 28.000... 28.021 Вал ?28k6 es=+35; ei=+25; 28.025... 28.035
	под манжету --	Отверстие (внутреннее кольцо манжеты) ?22H11 ES=0; EI= +96; 22.000... 22.130 Вал ?22h11 es=0; ei=-96; 21.870... 22.000

2. Выбор масла

Смазывание зацепления производится окунанием червячного и зубчатого колеса в масло. Уровень масла, заливаемого внутрь корпуса, до погружения зубьев червячного колеса на всю высоту зуба.

По таблице 10.8,10.9,10.10 [5] устанавливаем рекомендуемый сорт смазочного масла.

При контактных напряжении до 200 МПа на червячной передачи и до 600 МПа на зубчатой передаче и скорости скольжения на промежуточном валу получаем кинематические вязкости для червячной передачи (по табл.10.9) и для зубчатой . По полученным результатам (по табл.10.10) выбираем индустриальное масло И-30А ГОСТ 20799-75.

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом, закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже. Сорт пластичной смазки рекомендациям - солидол марки УС-2 ГОСТ 1033-73.

3. Сборка редуктора:

1. Спецификация 241.07.0200.

2. Перед сборкой внутренние необработанные поверхности корпуса поз.1 и крышки корпуса

поз.2 редуктора тщательно очищают и покрывают грунтовкой ВЛ-02 ГОСТ12707-77 и эмалью ХВ-124 серой ГОСТ 10144-74 три слоя.

Допускаются другие цвета эмали ХВ-124 ГОСТ 10144-74.

3. Сборку производят, начиная с узлов валов:

а)на ведущий вал поз.3 устанавливают кольцо мазеудерживающее поз.14, подшипники шариковые радиально-упорные однорядные поз.41 и шариковый радиальный однорядный с двумя защитными шайбами поз.43 предварительно нагретые в индустриальном масле поз. 54 до 80-100°С.

От свободного перемещения подшипников поз.41 и поз.43 на ведущем валу поз.3 использовать гайку поз.36 с шайбой поз.46 и кольцо поз.37 соответственно.

б)на промежуточный вал поз.18 закладывают две шпонки поз.48 и 49, и напрессовывают червячное колесо поз.17 и шестерню поз.20 до упора в бурт вала; затем надевают втулку

распорную поз.16 (со стороны червячного колеса поз.17), кольца мазеудерживающие поз.13

и устанавливают подшипники шариковые радиально-упорные однорядные поз.40, предварительно нагретые в индустриальном масле поз.54 до 80-100°С.

в) в ведомый вал поз.19 закладывают шпонку поз.51 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают мазеудерживающие кольца поз.15 и устанавливают шариковые радиально-упорные однорядные поз.42, предварительно нагретые в индустриальном масле поз. 54 до 80-100°С.

4. Собранные валы поз.18 и поз.19 укладывают в основание корпуса поз.1 редуктора и собранный вал поз.3 устанавливается в крышке корпуса поз.2 редуктора в соответствие с чертежом.

5. Для валов поз.18 и поз.19 регулируют зубчатое зацепление и надевают крышку корпуса поз.2 далее происходит регулировка червячного зацепления для валов поз.3 и 18.

6. Поверхности стыка корпуса поз.1 и крышки корпуса поз.2 покрывают предварительно лаком бакелитовым ЛБС ГОСТ901-78.

7. Для центровки конструкции редуктора устанавливают крышку корпуса поз.2 на корпус поз.1 с помощью двух конических штифтов поз.52. После центровки затягивают болты поз.29 и поз.30, крепящие крышку корпуса поз.2 к корпусу поз.1.

8. В подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку поз.55, ставят крышки подшипников поз.4,8,9,10 с прокладкой регулировочной поз.5,с дисками упорными поз.11 и 12 с винтамии поз.31 и32, с манжетами поз.38 и 39 в соответствие с чертежом.

9. Регулировка подшипников поз.40 и 42 осуществляется винтами поз.31 и 32 с гайками поз.34 и шайбами поз.45 в соответствии с чертежом.

10. В полученной конструкции проверяют проворачивание валов поз.3,18 и 19, отсутствие заклинивания подшипников поз.40,41,42, и 43 (валы должны прокручиваться от руки) и закрепляют крышками подшипников поз.4,8,9,10 болтами поз.28.

11. Затем ввёртывают пробку маслоспускного отверстия поз.22 с прокладкой поз.23, привинчивают фонарный маслоуказатель поз.24 с прокладкой поз.25 с помощью винтов поз.33 и устанавливают крышку смотрового окна поз.6 с прокладкой поз.26 и ручкой-отдушкой поз.7 закрытая с помощью болтов поз.28.

12. После сборки редуктор, кроме валов поз.3 и поз.19, ручки-отдушки поз.7 и фонарного маслоуказателя поз.24, покрыть эмалью ПФ-115 черной ГОСТ6465-76 два слоя.

Допускаются другие цвета эмали ПФ-115 ГОСТ6465-76.

13. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

14. Размеры для справок.

Литература

1. Атлас конструкций редукторов./ Цехнович Л.И., Петриченко И.П Киев. Высш. шк. 1990. 151 с.

2. Детали машин: Атлас конструкций /Под ред. Д.Н.Решетова, М.: Машиностроение, 1992.

3. Детали машин./ Иванов М.Н. М.: Высш. шк., 1998. 383 c

4. Конструирование опор на подшипниках качения./Фролов А. Г., Кудрявцев Е. П.-М.;издательство МЭИ,1990-88с.

5. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие /С.А.Чернавский,К.Н. Боков и др.-М,; ООО ТИД «Альянс»,2005.-416 с.

6. Методические указания к курсовому проектированию по курсам «Основы конструирования», «Конструирование машин», «Инженерное проектирование» /Ю.И.Сазонов. М.: Издательство МЭИ, 1991. 44 с.

7. Методические указания к курсовому проекту и типовому расчету по курсам основы инженерного проектирования, механика и основы конструирования. Оформление Расчетно-пояснительной записки(РПЗ) к курсовому проекту и типового расчета(ТР)./ Фролов А. Г., М.;издательство МЭИ,1989-20с.

8. Методические указания к практическим и лабораторным занятиям по курсам «Основы конструирования» и «Основы инженерного проектирования» /Мороз С.Ф.Аксенова, Баранов В.В. и др./ -М,; Издательство МЭИ,1991 -44 с.

9. Методические указания к лабораторным работам и практическим занятиям по курсам «Основы конструирования» и «Инженерное проектирование ».Соединения./Мороз С.Ф.Аксенова, Нестеров В.И./Под ред. С.Ф.Мороз. -М,; Издательство МЭИ,1994 -45 с.

10. Механика и конструирование машин. Механизмы атомных электростанций./Перемыщев Д.А. Сердюкова, И. А. Шульц А,Г.:Моск.энерг.ин-т,1989.-27с.

11. Основы взаимозаменяемости и стандартизации в машиностроении./Под ред. Д. А. Перемыщева -М.: Издательство МЭИ,2004-87,с.

12. Основы конструирования. В 2 кн./ Орлов П.И. Основы конструирования. В 2 кн. М.: Машиностроение, 1988.

Размещено на Allbest.ru

...