Расчёт и проектирование привода цепного конвейера с цилиндрическим двухступенчатым редуктором

sэкв.max = 2 · (12,0172 + 3 · 5,4042)1/2 = 30,464 МПа Ј [sст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

Сечение Д.

Диаметр вала в данном сечении D = 60 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:(345)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто(346)

tv = 0,5 · 582804,031 / 39462,051 = = 7,384 МПа,

здесь

Wк нетто = p · D3 / 16 - b · t1 · (D - t1)2/ (2 · D)(347)

Wк нетто = 3,142 · 603 / 16 - 18 · 7 · (60 - 7)2/ (2 · 60) = 39462,051 мм3

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t1=7 мм - глубина шпоночного паза;

- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- kt = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- et = 0,7 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

St = 194,532 / ((1,7 / (0,7 · 0,97)) · 7,384 + 0,1 · 7,384) = 10,118.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе "Выбор муфт" и равна Fм2 = 286 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 286 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

Mизг. = Tм2 · l / 2 = 2160 · 286 / 2 = 308880 Н·мм.(348)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm) , где:(349)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 76341,603 / 18256,3 = 16,919 МПа,(350)

здесь

Wнетто = p · D3 / 32 - b · t1 · (D - t1)2/ (2 · D)(351)

Wнетто = 3,142 · 603 / 32 - 18 · 7 · (60 - 7) ²/ (2 · 60) = 18256,3 мм3,

где b=18 мм - ширина шпоночного паза; t1=7 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D² / 4) = 0 / (3,142 · 60² / 4) = 0 МПа, где(352)

Fa = 0 МПа - продольная сила в сечении,

- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- ks = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- es = 0,82 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,82 · 0,97)) · 16,919 + 0,2 · 0) = 8,76.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S=Ss·St/(Ss²+St²) ^1/2=8,76·10,118/(8,76²+10,118²) ^1/2=6,623(353)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S]= 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 2. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

sэкв.max = Kп · sэкв. = Кп · (sv² + 3 · tv²) ^1/2Ј [sст.] , где:(354)

[sст.] = sт / [S] = 440 / 2,5 = 176 МПа, здесь (355)

sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

sэкв.max = 2 · (16,919² + 3 · 7,384²) = 42,418 МПа Ј <= [sст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

11.10 Расчёт моментов 3-го вала 2-й половины

MxА = 0 Н · мм

MyА = 0 Н · мм

MмА = 0 Н · мм

MxБ = 0 Н · мм

MyБ = 0 Н · мм

MА = (MxА² + MyА²) ^1/2+ MмА = (0² + 0²) ^1/2+ 0 = 0 H · мм(356)

MмБ = Fм2 · LАБ(357)

MБ=(MxБ²+MyБ²) ^1/2+MмБ=(0²+0²) ^1/2+324000=324000H·мм(358)

MyВ = Rx7 · LБВ(359)

MмВ = Fм2 · (LАБ + LБВ) - R(м2) · LБВ(360)

MВ=(MxВ²+MyВ²)^1/2+MмВ=(0²+-506297,275²)^1/2+0=506297,275Hмм(361

MГ = (MxГ² + MyГ²) ^1/2+ MмГ = (0² + 0²) ^1/2+ 0 = 0 H · мм(362)

11.10 Эпюры моментов 3-го вала 2-й половины

Рис. 11.5

MмБ = 2160 * 150 = 324000 H · мм

MxВ = 0 Н · мм

MyВ = (-3375,315) * 150 = -506297,275 H · мм

MмВ = 2160 * (150 + 150) - 4320 * 150 = 0 H · мм

MxГ = 0 Н · мм

MyГ = 0 Н · мм

MмГ = 0 Н · мм

11.11 Расчёт 2-й половины 3-го вала

Крутящий момент на валу Tкр. = T3 = 582804,031 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности sb = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s-1 = 0,43 · sb = 0,43 · 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t-1 = 0,58 · s-1 = 0,58 · 335,4 = 194,532 МПа.

Сечение А.

Диаметр вала в данном сечении D = 60 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:(363)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто(364)

tv = 0,5 · 582804,031 / 39462,051 = = 7,384 МПа,

здесь

Wк нетто = p · D3 / 16 - b · t1 · (D - t1)2/ (2 · D)(365)

Wк нетто = 3,142·603 / 16 - 14 · 5,5 · (60 - 5,5)2/ (2 · 60) = 39462,051 мм3

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- kt = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- et = 0,7 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

St = 194,532 / ((1,7 / (0,7 · 0,97)) · 7,384 + 0,1 · 7,384) = 10,118.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе "Выбор муфт" и равна Fм2 = 286 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 286 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

Mизг. = Tм2 · l / 2 = 2160 · 286 / 2 = 308880 Н·мм.(366)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm) , где:(367)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 76341,603 / 18256,3 = 16,919 МПа,(368)

здесь

Wнетто = p · D3 / 32 - b · t1 · (D - t1)2/ (2 · D)(369)

Wнетто = 3,142 · 603 / 32 - 14 · 5,5 · (60 - 5,5)2/ (2 · 60) = 18256,3 мм3,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 602 / 4) = 0 МПа, где(370)

Fa = 0 МПа - продольная сила в сечении,

- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- ks = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- es = 0,82 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,82 · 0,97)) · 16,919 + 0,2 · 0) = 8,76.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S=Ss·St/(Ss2+St2)1/2=8,76·10,118/(8,762+10,1182)1/2=6,623(371)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 2. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

sэкв.max = Kп · sэкв. = Кп · (sv2 + 3 · tv2)1/2 Ј [sст.] , где:(372)

[sст.] = sт / [S] = 440 / 2,5 = 176 МПа, здесь (373)

sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

sэкв.max = 2 · (16,9192 + 3 · 7,3842) = 42,418 МПа Ј <= [sст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

Сечение В.

Диаметр вала в данном сечении D = 65 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm) , где:(374)

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 506297,275 / 26961,246 = 18,779 МПа,(375)

здесь

Wнетто = p · D3 / 32 = 3,142 · 653 / 32 = 26961,246 мм3(376)

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 652 / 4) = 0 МПа,(377)

здесь: Fa = 0 МПа - продольная сила,

- ys = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- ks/es = 3,102 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

Ss = 335,4 / ((3,102 / 0,97) · 18,779 + 0,2 · 0) = 5,585.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:(378)

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто(379)

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · 582804,031 / 53922,4935,404 МПа,

здесь

Wк нетто = p · D3 / 16 = 3,142 · 653 / 16 = 53922,493 мм3(380)

- yt = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- kt/et = 2,202 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

St = 194,532 / ((2,202 / 0,97) · 5,404 + 0,1 · 5,404) = 15,188.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S=Ss·St/(Ss2+St2)1/2=5,585·15,188/(5,5852+15,1882)1/2=5,242(381)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5.

Проверим вал на статическую прочность.

Проверку будем проводить по допустимым напряжениям. Коэффициент перегрузки Кп = 2. Проверка по допустимым напряжениям на статическую прочность проводится по формуле 11.2[2]:

sэкв.max = Kп · sэкв. = Кп · (sv2 + 3 · tv2)1/2 Ј [sст.] , где:(382)

[sст.] = sт / [S] = 440 / 2,5 = 176 МПа, здесь sт = 440 МПа; [S]=2.5 - минимально допустимый коэффициент запаса прочности.

Тогда:

sэкв.max = 2 · (18,7792 + 3 · 5,4042)1/2 = = 41,965 МПа Ј [sст.]

Таким образом сечение полностью проходит по прочности.

11.12 Расчёт моментов 4-го вала

MxА = 0 Н · мм

MyА = 0 Н · мм

MxБ = 0 Н · мм

MyБ = 4402,585 * 150 = 660387,75 H · мм

MА = (MxА2 + MyА2)1/2 = (02 + 02)1/2 = 0 H · мм(383)

MyБ = Fв(пер.3) · LАБ(384)

MБ = (MxБ2 + MyБ2)1/2 = (02 + 660387,752)1/2 = 660387,75 H · мм(385)

MxВ = 0 Н · мм

MyВ = 0 Н · мм

MВ = (MxВ2 + MyВ2)1/2 = (02 + 02)1/2 = 0 H · мм(386)

MxГ = 0 Н · мм

MyГ = 0 Н · мм

MГ = (MxГ2 + MyГ2)1/2 = (02 + 02)1/2 = 0 H · мм(387)

11.13 Эпюры моментов 4-го вала

Рис. 6

12. Выбор сорта масла

Для уменьшения потерь, мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты поверхности деталей должны иметь надежную смазку.

Для смазывания передачи применяем картерную систему. В корпус редуктора заливается масло так, чтобы венцы колес 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, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, и чем выше контактные давления в зацеплении, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяем в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес.

Масло заливается внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение элемента передачи примерно на 10-20 мм. Объём масляной ванны V определяется из расчёта 0,25 дм³ масла на 1 кВт передаваемой мощности:

V = 0,25 · 5,129 = 1,282 дм³.

По таблице 10.8[1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях sH = 352,948 МПа и скорости v = 1,607 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 40 · 10^-6 м/с². По таблице 10.10[1] принимаем масло индустриальное И-40А (по ГОСТ 20799-75*).

Для слива масла используется сливное отверстие, закрываемое пробкой, с цилиндрической резьбой, для замера уровня масла используем щуп и для вентиляции картера используем пробку-отдушину.

Выбираем для подшипников качения пластичную смазку УТ-1 по ГОСТ 1957-73 (см. табл. 9.14[1]). Камеры подшипников заполняются данной смазкой и периодически ею пополняются.

13. Выбор посадок

Посадки элементов передач на валы - Н7/р6, что по СТ СЭВ 144-75 соответствует легкопрессовой посадке.

Посадки муфт на валы редуктора - Н8/h8.

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6.

Остальные посадки назначаем, пользуясь данными таблицы 8.11[1].

14. Технология сборки редуктора

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

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Мазеудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. 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 в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Заключение

При выполнении курсовой работы по дисциплине “Основы проектирования” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.

Целью данного проекта является проектирование привода цепного конвейера, который состоит как из простых стандартных деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.

В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям.

По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений.

По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений.

Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого.

Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения меньше паспортной.

При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданным требованиям.

Список использованной литературы

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкевич Г.М., Козинцов В.П. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие для учащихся. М.:Машиностроение, 1988 г., 416с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. 'Конструирование узлов и деталей машин', М.: Издательский центр 'Академия', 2003 г., 496 c.

3. Шейнблит А.Е. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. - Калининград: 'Янтарный сказ', 2004 г., 454 c.: ил., черт. - Б.ц.

4. Березовский Ю.Н., Чернилевский Д.В., Петров М.С. 'Детали машин', М.: Машиностроение, 1983г., 384 c.

5. Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. 'Детали машин: Атлас конструкций.' М.: Машиностроение, 1983 г., 575 c.

6. Гузенков П.Г., 'Детали машин'. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1986 г., 360 с.

7. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Р.Решетова. М.: Машиностроение, 1979 г., 367 с.

8. Дружинин Н.С., Цылбов П.П. Выполнение чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975 г., 542 с.

9. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.П. 'Расчеты деталей машин', 3-е изд. - Минск: Вышейшая школа, 1986 г., 402 c.

10. Куклин Н.Г., 'Детали машин' 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984 г., 310 c.

11. 'Мотор-редукторы и редукторы': Каталог. М.: Изд-во стандартов, 1978 г., 311 c.

12. Перель Л.Я. 'Подшипники качения'. M.: Машиностроение, 1983 г., 588 c.

13. 'Подшипники качения': Справочник-каталог / Под ред. Р.В. Коросташевского и В.Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984 г., 280 с.

14. 'Проектирование механических передач' / Под ред. С.А. Чернавского, 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984 г., 558 c.

Размещено на Allbest.ru

...