Расчет и проектирование привода с коническим редуктором

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

Контрольная работа

«Расчёт и проектирование привода с коническим редуктором»

Выполнил:

Курдюков К.

Проверил:

Лашманова Е.В.

Самара 2013

Введение

Электромеханический привод состоит из двигателя и редуктора, соединенных между собой муфтой. Привод в виде единой установки размещается на литой плите или сварной раме.

Редуктор-это механизм, служащий для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающегося момента. Редуктор состоит из литого чугунного корпуса, в котором размещены зубчатые или червячные передачи, закрепленные на валах. Передача движется от колес к валам и наоборот производится с помощью шпонок. Валы опираются на подшипники качения, размещенные в гнездах корпуса. Подшипники удерживаются от осевого смещения крышками, которые с двух сторон привертываются винтами к корпусу редуктора.

Для уменьшения потерь на трение детали передач смазываются маслом. Уровень масла контролируется маслоуказателем. Масло заливается через смотровое окно. Это окно закрывается крышкой с пробкой-отдушиной через которую из редуктора улетучиваются пары разогретого масла. Загрязненное масло удаляется через сливное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой. Для предотвращения выбросов масла из редуктора на входном и выходном валах устанавливаются уплотнения в виде резиновых манжет.

Все детали редуктора разделяются на оригинальные и стандартные. Оригинальные - это детали передач (шестерни, колеса, червяк), валы корпус редуктора. Размеры валов и колес находят из проектных и проверочных расчетов. Остальные детали (крышки, маслоуказатель, пробки уплотнения и т.д.) не воспринимают нагрузку и их размеры назначают конструктивно.

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.).

Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются обычно под углом 90. Передачи с углами, отличными от 90 , встречаются редко.

Наиболее распространённый тип конического редуктора - редуктор с вертикально расположенным тихоходным валом. Возможно исполнение редуктора с вертикально расположенным быстроходным валом; в этом случае привод осуществляется от фланцевого электродвигателя

Передаточное число u одноступенчатых конических редукторов с прямозубыми колёсами, как правило, не выше 3; в редких случаях u = 4.При косых или криволинейных зубьях u = 5 (в виде исключения u = 6.3).

1. Преимущества и недостатки конических зубчатых передач

Преимущества:

1) обеспечение возможности передачи и преобразования вращательного движения между звеньями с пересекающимися осями вращения;

2) возможность передачи движения между звеньями с переменным межосевым углом при широком диапазоне его изменения;

3) расширение компоновочных возможностей при разработке сложных зубчатых и комбинированных механизмов.

Недостатки:

1) Более сложная технология изготовления и сборки конических зубчатых колес;

2) Большие осевые и изгибные нагрузки на валы, особенно в связи с консольным расположением зубчатых колес.

2. Расчет мощности и выбор двигателя

Мощность на выходном валу редуктора:

Расчетная мощность двигателя:

По каталогу выбираем двигатель типа:

Кинематический и силовой анализ

Передаточное отношение редуктора:

Частоты вращения валов:

Момент на входном валу:

Суммарное время работы редуктора:

3. Выбор материала и расчет допускаемых напряжений

Расчетная твердость стали

По величине HB' выбираем сталь , термообработанную на твердость

Предел контактной выносливости

Число циклов нагружения зуба шестерни

Базовое число циклов

Коэффициент долговечности

Принимаем KHL=1.

Допускаемые контактные напряжения

Где SH = 1,1

Предел изгибной выносливости

Базовое число циклов:

Коэффициент долговечности

Принимаем KFL=1

Допускаемые напряжения изгиба

где SF = 1,75 коэффициент безопасности

4. Расчет прямозубой конической передачи

Расчетное число зубьев шестерни

Число зубьев колеса

Расчетный внешний делительный диаметр шестерни

где KH = 1,2 - коэффициент нагрузки;

Расчетный внешний модуль зацепления

Внешнее конусное расстояние

Углы делительных конусов

Колеса:

Шестерни:

Внешний диаметр делительной окружности шестерни

Внешний диаметр делительной окружности колеса

Внешние диаметры окружностей вершин зубьев

Ширина зубчатого зацепления

Внешняя высота зуба

Проверочный расчет

Рабочее контактное напряжение

Коэффициент формы зуба шестерни

Расчетные напряжения изгиба в зубьях шестерни

где KF=1.3 коэффициент нагрузки.

Силы в зацеплении (на колесе):

окружная

радиальная

осевая

5. Проектный расчет валов. Подбор подшипников

Входной вал

Предварительный диаметр выходного участка

где [ф]=20 МПа- допускаемое значение напряжения

Принимаем

Диаметр ступени под уплотнение:

Диаметр ступени резьбы цилиндрической гайки

Диаметр ступени под подшипники

Диаметр упорного бутика

В опорах валов устанавливаем конические роликоподшипники легкой серии. Габаритные размеры подшипника:

Выходной вал

Предварительный диаметр выходного участка

Принимаем

Диаметр ступени под уплотнение

Диаметр ступени под подшипники

Диаметр ступени под коническое колесо

Диаметр упорного буртика

В опорах валов устанавливаем конические роликоподшипники легкой серии. Габаритные размеры подшипника:

6. Расчет элементов корпуса редуктора

Толщина стенки корпуса

Диаметр стяжных болтов

Ширина фланца корпуса

Толщина фланца корпуса и крышки корпуса

Толщина фланца основания корпуса

Толщина ребер жесткости

Диаметр фундаментальных болтов

Ширина фланца основания корпуса

Диаметр винтов крышек подшипников

7. Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

Входной вал

Длина выходного участка вала lв1 принимается равной длине вала двигателя l1:

По диаметру и длине выходного участка выбираем шпонку:

Проверочный расчет на смятие:

Выходной вал

Для выходного участка по диаметру и длине выходного участка выбираем шпонку:

Проверочный расчет на смятие:

Для ступени под колесо сечение шпонки bхh выбираем по диаметру , а длину - по длине ступицы колеса :

Проверочный расчет на смятие:

8. Проверочный расчет выходного вала

Расчет и построение эпюр изгибающих моментов

Нагрузка на вал

Средний делительный диаметр конического колеса:

Расстояние между опорами:

Плоскость Axz - действует сила Ft2

Изгибающий момент на участке x1:

Плоскость Ayx - действуют силы Fr2 и Fa2

Изгибающий момент на участке x1:

Изгибающий момент на участке x2:

Суммарные изгибающие моменты в опасном сечении

Максимальный Суммарный изгибающий момент в опасном сечении

Крутящий момент на валу

Расчет Коэффициента запаса усталостной прочности

Вал изготавливаем из стали 40 (ГОСТ 1054-74) с пределом прочности МПа и пределами выносливости на изгиб и кручение

Коэффициенты концентрации напряжения

Масштабные факторы

Коэффициент шероховатости:

Коэффициенты асимметрии цикла:

Осевой W и полярный Wк моменты сопротивления

где b, t - ширина и глубина шпоночного паза а валу

Напряжение в опасном сечении

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения:

Общий коэффициент запаса усталостной прочности:

Проверка условия прочности n

9. Проверочный расчет подшипников выходного вала

Полные реакции опор

Параметр осевого нагружения:

Осевые составляющие реакции опор

Результирующие осевые нагрузки на опоры

Коэффициенты радиальной Х и осевой У нагрузок

Приведенная радиальная нагрузка на каждой опоре

Долговечность наиболее нагруженного подшипника

Проверка условия долговечности подшипников

где t? - суммарное время работы передачи

10. Подбор соединительной муфты

Для соединения электродвигателя и редуктора выбираем муфту упругую со звездочкой по ГОСТ 14084-76.

Проверка на передаваемый момент Тр:

11. Подбор смазки и уплотнений валов

Сорт масла выбирается по кинетической вязкости, которая зависит от величины контактных напряжений в зубьях и окружной скорости колеса vокр

Для смазки редуктора при рабочем контактном напряжении и окружной скорости выбираем масло индустриальное

Для уплотнений валов выбираем резиновые манжеты по ГОСТ 8752-79.

Основные детали и узлы редуктора.

Подшипники.

В опорах валов установлены конические роликоподшипники легкой серии. Габаритные размеры подшипников d, D и T берутся из каталога на подшипники ГОСТ 333-79.

Уплотнения.

В качестве уплотнения валов используются резиновые манжеты по ГОСТ 8752-79.

Болты, винты, гайки, шайбы пружинные.

Для соединения отдельных деталей редуктора используются резьбовые соединения - болты, винты, гайки.

Болт, винт ГОСТ 7808-70

Гайка ГОСТ 2524-70

Шайба пружинная ГОСТ 6402-70

Гайка шлицевая

Для регулирования подшипников входного вала используется шлицевая гайка. Гайкой перемещают внутреннее кольцо левого подшипника. После регулировки гайку стопорят многолапчатой шайбой.

Кольцо мазеудерживающее

Для смазки подшипников входного вала используется пластичная смазка. Для отделения подшипников от общей системы смазки редуктора служит мазеудерживающее кольцо, предохраняющее пластичную смазку от вымывания. двигатель напряжение вал муфта

Шпоночное соединение

Шпоночное соединение служит для передачи вращающего момента с вала на втулку и наоборот. ГОСТ 23360-78

Подшипниковые узлы.

Подшипниковый узел воспринимает нагрузку от валов и передает ее на корпус редуктора.

Он состоит из подшипников, крышки подшипника, уплотнения и элементов крепления.

В узле с выходным участком вала устанавливают сквозную крышку подшипника, в противоположном узле - глухую крышку подшипника.

В сквозной крышке для предотвращения выброса масла из редуктора устанавливается уплотнение - резиновая манжета.

Крышки подшипников винтами присоединяются к корпусу редуктора и ограничивают осевое смещение валов и подшипников.

Для регулировки подшипников между крышками и корпусом устанавливаются металлические прокладки.

Основные размеры сквозной и глухой крышек приведены на соответствующих рисунках.

Штифты.

Конические штифты применяются для жесткого соединения и точной установки и основания корпуса при сборке редуктора. Конические штифты имеют конусность 1: 50.

ГОСТ 3129-70

Крышка смотрового люка (окна)

Для заливки масла и осмотра зубчатых колес в крышке корпуса имеется смотровой люк (окно). Люки делают прямоугольной формы и закрывают стальной крышкой. Размер люка должен быть максимально возможным и назначается конструктивно. Чтобы внутрь корпуса не попадала пыль, под крышку ставят прокладку из технического картона.

Маслоуказатель.

Контроль уровня масла, находящегося в редукторе, производится с помощью жезлового маслоуказателя. Маслоуказатель устанавливается в положение, обеспечивающем его свободное извлечение - маслоуказатель не должен упираться во фланец корпуса. Угол наклона маслоуказателя находится в пределах а=30°-45°. Масло заливается до уровня, обеспечивающего погружение зубчатого колеса на высоту зуба.

Пробка сливная.

При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа и свойства его ухудшаются. Поэтому масло, налитое в корпус редуктора, периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой. Под пробку ставят уплотняющую прокладку из маслостойкой резины. Маслоспускное отверстие выполняют на уровне дна или несколько ниже его.

Пробка сливная имеет цилиндрический поясок и шестигранник под ключ.

Сборка редуктора.

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом, начиная с узлов валов.

1) На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до , между подшипниками устанавливают распорную втулку. Подшипники ведущего вала монтируют в общем стакане;

2) В ведомый вал закладывают шпонку 14 х 9 х 63 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала, затем надевают мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле;

3) Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрыв предварительно поверхность стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затем болты, крепящие крышку к корпусу;

4) После этого в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку (солидол С), ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки;

5) Перед установкой сквозной крышки в проточки заключаем манжетные уплотнения. Проверяем, проворачиванием валов отсутствие заклиниваний подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляем крышки винтами;

6) Затем ввёртывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

7) Заливают в корпус масло «Индустриальное 30А» в количестве 1,5 л. и закрывают смотровое отверстие крышки с прокладкой из технического картона; закручивают крышку болтами.

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

Список используемой литературы

1) Чернавский С. А. Курсовое проектирование деталей машин. М. Машиностроение, 1979.

2) Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Издательский центр "Академия", 2003.

Размещено на Allbest.ru

...