Детали машин. Проектировка приводной станции ленточного конвеера
Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Расчёт зубчатой цилиндрической передачи, конструктивные размеры шестерен. Проверка прочности шпоночных соединений, технология сборки редуктора. Выбор посадок и сорта масла, построение эпюр моментов на валах.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 23.12.2019 |
Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
В состав привода входят следующие передачи:
1 - закрытая зубчатая цилиндрическая передача;
2 - закрытая зубчатая цилиндрическая передача.
Тяговая сила F = 3 кН.
Скорость на ленте V = 2 м/с.
Диаметр барабана D = 270 мм.
Коэффициент годового использования Кг = 0,8.
Коэффициент использования в течении смены Кс = 0,66.
Срок службы L = 10 лет.
Число смен S = 3.
Продолжительность смены T = 8 ч.
Тип нагрузки - постоянный.
Содержание
Введение
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
2. Расчёт 1-й зубчатой цилиндрической передачи
2.1 Проектный расчёт
2.2 Проверочный расчёт по контактным напряжениям
2.3 Проверка зубьев передачи на изгиб
3. Расчёт 2-й зубчатой цилиндрической передачи
3.1 Проектный расчёт
3.2 Проверочный расчёт по контактным напряжениям
3.3 Проверка зубьев передачи на изгиб
4. Предварительный расчёт валов
4.1 Ведущий вал
4.2 2-й вал
4.3 Выходной вал
5. Конструктивные размеры шестерен и колёс
5.1 Цилиндрическая шестерня 1-й передачи
5.2 Цилиндрическое колесо 1-й передачи
5.3 Цилиндрическая шестерня 2-й передачи
5.4 Цилиндрическое колесо 2-й передачи
6. Выбор муфт
6.1 Выбор муфты на входном валу привода
6.2 Выбор муфты на выходном валу привода
7. Проверка прочности шпоночных соединений
7.1 Колесо 1-й зубчатой цилиндрической передачи
7.2 Шестерня 2-й зубчатой цилиндрической передачи
7.3 Колесо 2-й зубчатой цилиндрической передачи
8. Конструктивные размеры корпуса редуктора
9. Расчёт реакций в опорах
9.1 1-й вал
9.2 2-й вал
9.3 3-й вал
10. Построение эпюр моментов на валах
10.1 Расчёт моментов 1-го вала
10.2 Эпюры моментов 1-го вала
10.3 Расчёт моментов 2-го вала
10.4 Эпюры моментов 2-го вала
10.5 Расчёт моментов 3-го вала
10.6 Эпюры моментов 3-го вала
11. Проверка долговечности подшипников
11.1 1-й вал
11.2 2-й вал
11.3 3-й вал
12. Уточненный расчёт валов
12.1 Расчёт 1-го вала
12.2 Расчёт 2-го вала
12.3 Расчёт 3-го вала
Выбор сорта масла
Выбор посадок
Технология сборки редуктора
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.
Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности - основные задачи конструкторов-машиностроителей. Одним из направлений решения этих задач является совершенствование конструкторской подготовки инженеров высших технических учебных заведений.
Большие возможности для совершенствования труда конструкторов дает применение ЭВМ, позволяющее оптимизировать конструкции, автоматизировать различную часть процесса проектирования.
Объектами курсового проектирования являются приводы различных машин и механизмов, использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения.
Важной целью выполняемого проекта является развитие инженерного мышления, включающее умения использовать предшествующий опыт, находить новые идеи, моделировать, используя аналоги. Курсовому проекту по деталям машин свойственна многовариантность решений при одном и том же задании развивает у студентов мыслительную деятельность и инициативу.
Важнейшая задача курсового проектирования - развитие умения разрабатывать техническую документацию. Базируясь на исходных предпосылках из курса графики и машиностроительного черчения, в процессе самостоятельной работы над курсовым проектом, студенты овладевают свободным чтением и выполнением чертежей неограниченной сложности. цилиндрический шпоночный вал редуктор
1 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
По табл. 1.1[2] примем следующие значения КПД:
- для закрытой зубчатой цилиндрической передачи: ?1 = 0,975
- для закрытой зубчатой цилиндрической передачи: ?2 = 0,975
Общий КПД привода вычисляем по формуле:
? = ?1 · ?2 · ?подш.3 · ?муфты2(2.1)
где ?подш. = 0,99 - КПД одной пары подшипников.
???????муфты = 0,98 - КПД одной муфты.
Подставляя, получим:
? = 0,975 · 0,975 · 0,993 · 0,982 = 0,886
Угловая скорость на выходном валу будет:
?вых. = (2.2)
Подставляя соответствующие значения, получаем:
?вых. = = 14,815 рад/с
Требуемая мощность двигателя будет:
Pтреб. = (2.3)
После подстановки имеем:
Pтреб. = = 6,772 кВт
В таблице 24.7[3] по требуемой мощности выбираем электродвигатель 4АМ132S4У3 (исполнение IM1081), с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, с параметрами: Pдвиг.=7,5 кВт. Коэффициент перегрузки Кп=Кпуск.=2,2. Номинальная частота вращения с учётом скольжения nдвиг. = 1455 об/мин,
Угловая скорость:
?двиг. = (2.4)
В итоге получаем:
?двиг. = = 152,367 рад/с.
Oбщее передаточное отношение:
uобщ. = (2.5)
После подстановки получаем:
uобщ. = = 10,285
Суммарное передаточное число редуктора :
uред. = 10,285
По формулам из таблицы 1.3[2] для двухступенчатого редуктора, выполненного по разветвлённой схеме, для тихоходной передачи получаем передаточное число:
u2 = 0.88 · (2.6)
Подставляя, получим:
u2 = 0.88 · = 2,822
Примем u2 = 2,8
Тогда передаточное число для быстроходной передачи:
u1 = (2.7)
Подставляя, получим:
uред. = = 3,673
Примем u1 = 3,55
Рассчитанные частоты и угловые скорости вращения валов сведены ниже в таблицу.
Таблица 2.1. Частоты и угловые скорости вращения валов.
Вал |
Частота вращения, об./мин |
Угловая скорость вращения, рад/с |
|
Вал 1-й |
n1 = nдвиг. = 1455 |
?1 = ?двиг. = 152,367 |
|
Вал 2-й |
n2 = = = 409,859 |
?2 = = = 42,92 |
|
Вал 3-й |
n3 = = = 146,378 |
?3 = = = 15,329 |
Мощности на валах:
P1 = Pтреб. · ?подш. · ?(муфты 1) = 6,772 · 103 · 0,99 · 0,98 = 6570,194 Вт
P2 = P1 · ?1 · ?подш. = 6570,194 · 0,975 · 0,99 = 6341,88 Вт
P3 = P2 · ?2 · ?подш. = 6341,88 · 0,975 · 0,99 = 6121,5 Вт
Вращающие моменты на валах:
T1 = = = 43120,846 Н·мм
T2 = = = 147760,485 Н·мм
T3 = = = 399341,118 Н·мм
По таблице 24.7(см. приложение учебника Дунаева/Леликова) выбран электродвигатель 4АМ132S4У3 (исполнение IM1081), с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, с мощностью Pдвиг.=7,5 кВт. Коэффициент перегрузки Кп=Кпуск.=2,2. Номинальная частота вращения с учётом скольжения nдвиг. = 1455 об/мин,
Таблица 2.2. Передаточные числа и КПД передач.
Передачи |
Передаточное число |
КПД |
|
1-я закрытая зубчатая цилиндрическая передача |
3,55 |
0,975 |
|
2-я закрытая зубчатая цилиндрическая передача |
2,8 |
0,975 |
Таблица 2.3. Рассчитанные частоты, угловые скорости вращения валов и моменты на валах.
Валы |
Частота вращения, об/мин |
Угловая скорость, рад/мин |
Момент, Нxмм |
|
1-й вал |
1455 |
152,367 |
43120,846 |
|
2-й вал |
409,859 |
42,92 |
147760,485 |
|
3-й вал |
146,378 |
15,329 |
399341,118 |
2 Расчёт 1-й зубчатой цилиндрической передачи
Рис. 3.1
2.1 Проектный расчёт
Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками (см. гл.3, табл. 3.3[1]):
- для шестерни:
сталь: 45
термическая обработка: улучшение
твердость: HB 230
- для колеса:
сталь: 45
термическая обработка: улучшение
твердость: HB 210
Допустимые контактные напряжения (формула (3.9)[1]), будут:
[?H] = (3.1)
По таблице 3.2 гл. 3[1] имеем для сталей с твердостью поверхностей зубьев менее HB 350 :
?H lim b = 2 · HB + 70(3.2)
?H lim b (шестерня) = 2 · 230 + 70 = 530 МПа;
?H lim b (колесо) = 2 · 210 + 70 = 490 МПа;
[SH] - коэффициент безопасности [SH]=1,1; KHL - коэффициент долговечности.
KHL = ,(3.3)
где NH0 - базовое число циклов нагружения; для данных сталей NH0 = 17000000;
NH = 60 · n · c · t?(3.4)
Здесь :
- n - частота вращения, об./мин.; n(шест.) = n1 = 1454,998 об./мин.; n(колеса) = n2 = 409,859 об./мин.
- c = 1 - число колёс, находящихся в зацеплении;
- t? - продолжительность работы передачи в расчётный срок службыб ч.:
t? = 365 · Lг · C · tc · kг · kс(3.5)
- Lг=10 г. - срок службы передачи;
- С=3 - количество смен;
- tc=8 ч. - продолжительность смены;
- kг=0,8 - коэффициент годового использования;
- kс=0,66 - коэффициент суточного использования.
t? = 365 · 10 · 3 · 8 · 0,8 · 0,66 = 46252,8 ч.
Тогда:
NH(шест.) = 60 · 1454,998 · 1 · 46252,8 = 4037863889,664
NH(кол.) = 60 · 409,859 · 1 · 46252,8 = 1137427581,312
В итоге получаем:
КHL(шест.) = = 0,402
Так как КHL(шест.)<1.0 , то принимаем КHL(шест.) = 1
КHL(кол.) = = 0,496
Так как КHL(кол.)<1.0 , то принимаем КHL(кол.) = 1
Допустимые контактные напряжения:
для шестерни [ ?H1 ] = = 481,818 МПа;
для колеса [ ?H2 ] = = 445,455 МПа.
Для прямозубых колес за расчетное напряжение принимается минимальное допустимое контактное напряжение шестерни или колеса.
Тогда расчетное допускаемое контактное напряжение будет:
[ ?H ] = [ ?H2 ] = 445,455 МПа.
Принимаем коэффициент симметричности расположения колес относительно опор по таблице 3.5[1] : KHb = 1,25 .
Коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию принимаем:
?ba = = 0,25, (см. стр.36[1]).
Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев найдем по формуле 3.7 гл. 3[1]:
aw = Ka · (u1 + 1) · (3.6)
aw = 49.5 · (3,55 + 1) · = 150,005 мм.
где для прямозубых колес Кa = 49,5, передаточное число передачи u1 = 3,55; T2 = 147760,485 Н·мм - момент на колесе.
Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 будет: aw = 140 мм .
Нормальный модуль зацепления берем по следующей рекомендации:
mn = (0.01...0.02) · aw мм, для нас: mn = 1,4...2,8 мм, принимаем:
по ГОСТ 9563-60* (см. стр. 36[1]) mn = 2 мм.
Задаемся суммой зубьев:
?Z = z1 + z2 = = = 140
Числа зубьев шестерни и колеса:
z1 = = = 30,769(3.7)
Принимаем: z1 = 31
z2 = ?Z - z1 = 140 - 31 = 109(3.8)
Угол наклона зубьев ? = 0o.
Основные размеры шестерни и колеса:
Рис. 3.2
диаметры делительные:
d = (3.9)
d1 = = = 62 мм;
d2 = = = 218 мм.
Проверка: aw = = = 140 мм.
диаметры вершин зубьев:
da = d + 2 · mn(3.10)
da1 = d1 + 2 · mn = 62 + 2 · 2 = 66 мм;
da2 = d2 + 2 · mn = 218 + 2 · 2 = 222 мм.
ширина колеса: b2 = ?ba · aw = 0,25 · 140 = 35 мм;(3.11)
ширина шестерни: b1 = b2 + 5 = 35 + 5 = 40 мм;(3.12)
Определим коэффициент ширины шестерни по диаметру:
?bd = = = 0,645(3.13)
Окружная скорость колес будет:
V = = = 4,723 м/c;(3.14)
При такой скорости следует принять для зубчатых колес 8-ю степень точности.
Коэффициент нагрузки равен:
KH = KHb · KHa · KHv.(3.15)
Коэффициент KHb=1,064 выбираем по таблице 3.5[1], коэффициент KHa=1 выбираем по таблице 3.4[1], коэффициент KHv=1,05 выбираем по таблице 3.6[1], тогда:
KH = 1,064 · 1 · 1,05 = 1,117
2.2 Проверочный расчёт по контактным напряжениям
Проверку контактных напряжений проводим по формуле 3.6[1]:
?H = (3.16)
?H = =
= 415,713 МПа. ? [?H]
Силы действующие в зацеплении вычислим по формуле 8.3 и 8.4[1]:
окружная:
Ft1 = Ft2 = = = 1390,995 Н,(3.17)
радиальная:
Fr1 = Fr2 = Ft1 · = 1390,995 · = 506,281 Н;(3.18)
осевая:
Fa1 = Fa2 = F t1 · tg(?) = 1390,995 · tg(0o) = 0 Н.(3.19)
Коэффициент перегрузки привода Кп = 2,2. Максимальное напряжение, возникающее при пиковой нагрузке, определяют по формуле 3.21[1]:
?max = ?H · = 415,713 · = 616,602,(3.20)
оно не должно превышать предельного допускаемого напряжения:
[?Hпр] = 3,1 · ?t2 = 3.1 · 390 = 1209 МПа.(3.21)
?max < [?Hпр]
Условие прочности по пиковым нагрузкам выполнено.
2.3 Проверка зубьев передачи на изгиб
Проверим зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле 3.22[1]:
?F = ? [?F](3.22)
Здесь коэффициент нагрузки KF = KF? · KFv (см. стр. 42[1]). По таблице 3.7[1] выбираем коэффициент расположения колес KF? = 1,131, по таблице 3.8[1] выбираем коэффициент KFv=1,45. Таким образом коэффициент KF = 1,131 · 1,45 = 1,64. Y - коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа Zv (см. гл.3, пояснения к формуле 3.25[1]):
у шестерни: Zv1 = = = 31(3.23)
у колеса: Zv2 = = = 109(3.24)
Тогда: YF1 = 3,8; YF2 = 3,596
Допускаемые напряжения находим по формуле 3.24[1]:
[?F] = .(3.25)
KFL - коэффициент долговечности.
KFL = ,(3.26)
где NFO - базовое число циклов нагружения; для данных сталей NFO = 4000000;
NF = 60 · n · c · t?(3.27)
Здесь :
- n - частота вращения, об./мин.; n(шест.) = n1 = 1454,998 об./мин.; n(колеса) = n2 = 409,859 об./мин.
- c = 1 - число колёс, находящихся в зацеплении;
- t? - продолжительность работы передачи в расчётный срок службы, ч.
t? = 365 · Lг · C · tc · kг · kс(3.28)
- Lг=10 г. - срок службы передачи;
- С=3 - количество смен;
- tc=8 ч. - продолжительность смены;
- kг=0,8 - коэффициент годового использования;
- kс=0,66 - коэффициент суточного использования.
t? = 365 · 10 · 3 · 8 · 0,8 · 0,66 = 46252,8 ч.
Тогда:
NF(шест.) = 60 · 1454,998 · 1 · 46252,8 = 4037863889,664
NF(кол.) = 60 · 409,859 · 1 · 46252,8 = 1137427581,312
В итоге получаем:
КFL(шест.) = = 0,316
Так как КFL(шест.)<1.0 , то принимаем КFL(шест.) = 1
КFL(кол.) = = 0,39
Так как КFL(шест.)<1.0 , то принимаем КFL(шест.) = 1
Для шестерни: ?oF lim b = 414 МПа;
Для колеса : ?oF lim b = 378 МПа.
Коэффициент [SF] безопасности находим по формуле 3.24[1]:
[SF] = [SF]' · [SF]".(3.29)
где для шестерни [SF]' = 1,75 ;
[SF]' = 1 ;
[SF(шест.)] = 1,75 · 1 = 1,75
для колеса [SF]' = 1,75 ;
[SF]" = 1 .
[SF(кол.)] = 1,75 · 1 = 1,75
Допускаемые напряжения:
для шестерни: [?F1] = = 236,571 МПа;
для колеса: [?F2] = = 216 МПа;
Находим отношения :(3.30)
для шестерни: = = 62,256
для колеса: = = 60,067
Дальнейший расчет будем вести для колеса, для которого найденное отношение меньше.
Проверяем прочность зуба колеса:
?F2 = = = 117,19 МПа
?F2 = 117,19 МПа < [?f] = 216 МПа.
Условие прочности выполнено.
Таблица 3.1. Механические характеристики материалов зубчатой передачи.
Элемент передачи |
Марка стали |
Термообработка |
HB1ср |
?в |
[?]H |
[?]F |
|
HB2ср |
H/мм2 |
||||||
Шестерня |
45 |
улучшение |
230 |
780 |
481,818 |
236,571 |
|
Колесо |
45 |
улучшение |
210 |
730 |
445,455 |
216 |
Таблица 3.2. Параметры зубчатой цилиндрической передачи, мм.
Проектный расчёт |
|||||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
||
Межосевое расстояние aw |
140 |
Угол наклона зубьев ?, град |
0 |
||
Модуль зацепления m |
2 |
Диаметр делительной окружности: |
|||
Ширина зубчатого венца: |
шестерни d1 колеса d2 |
62 218 |
|||
шестерни b1 колеса b2 |
40 35 |
||||
Числа зубьев: |
Диаметр окружности вершин: |
||||
шестерни z1 колеса z2 |
31 109 |
шестерни da1 колеса da2 |
66 222 |
||
Вид зубьев |
прямозубая передача |
Диаметр окружности впадин: |
|||
шестерни df1 колеса df2 |
57 213 |
||||
Проверочный расчёт |
|||||
Параметр |
Допускаемые значения |
Расчётные значения |
Примечание |
||
Контактные напряжения ?H, H/мм2 |
445,455 |
415,713 |
- |
||
Напряжения изгиба, H/мм2 |
?F1 |
236,571 |
108,359 |
- |
|
?F2 |
216 |
117,19 |
- |
3 Расчёт 2-й зубчатой цилиндрической передачи
Рис. 4.1
3.1 Проектный расчёт
Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками (см. гл.3, табл. 3.3[1]):
- для шестерни:
сталь: 40ХН
термическая обработка: улучшение
твердость: HB 280
- для колеса:
сталь: 45
термическая обработка: улучшение
твердость: HB 230
Допустимые контактные напряжения (формула (3.9)[1]), будут:
[?H] = (4.1)
По таблице 3.2 гл. 3[1] имеем для сталей с твердостью поверхностей зубьев менее HB 350 :
?H lim b = 2 · HB + 70(4.2)
?H lim b (шестерня) = 2 · 280 + 70 = 630 МПа;
?H lim b (колесо) = 2 · 230 + 70 = 530 МПа;
[SH] - коэффициент безопасности [SH]=1,1; KHL - коэффициент долговечности.
KHL = ,(4.3)
где NH0 - базовое число циклов нагружения; для стали шестерни NH0(шест.) = 26400000; для стали колеса NH0(кол.) = 17000000;
NH = 60 · n · c · t?(4.4)
Здесь :
- n - частота вращения, об./мин.; n(шест.) = n2 = 409,856 об./мин.; n(колеса) = n3 = 146,377 об./мин.
- c = 1 - число колёс, находящихся в зацеплении;
- t? - продолжительность работы передачи в расчётный срок службыб ч.:
t? = 365 · Lг · C · tc · kг · kс(4.5)
- Lг=10 г. - срок службы передачи;
- С=3 - количество смен;
- tc=8 ч. - продолжительность смены;
- kг=0,8 - коэффициент годового использования;
- kс=0,66 - коэффициент суточного использования.
t? = 365 · 10 · 3 · 8 · 0,8 · 0,66 = 46252,8 ч.
Тогда:
NH(шест.) = 60 · 409,856 · 1 · 46252,8 = 1137419255,808
NH(кол.) = 60 · 146,377 · 1 · 46252,8 = 406220766,336
В итоге получаем:
КHL(шест.) = = 0,534
Так как КHL(шест.)<1.0 , то принимаем КHL(шест.) = 1
КHL(кол.) = = 0,589
Так как КHL(кол.)<1.0 , то принимаем КHL(кол.) = 1
Допустимые контактные напряжения:
для шестерни [ ?H3 ] = = 572,727 МПа;
для колеса [ ?H4 ] = = 481,818 МПа.
Для прямозубых колес за расчетное напряжение принимается минимальное допустимое контактное напряжение шестерни или колеса.
Тогда расчетное допускаемое контактное напряжение будет:
[ ?H ] = [ ?H4 ] = 481,818 МПа.
Принимаем коэффициент симметричности расположения колес относительно опор по таблице 3.5[1] : KHb = 1,25 .
Коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию принимаем: ?ba = = 0,25, (см. стр.36[1]).
Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев найдем по формуле 3.7 гл. 3[1]:
aw = Ka · (u2 + 1) · (4.6)
aw = 49.5 · (2,8 + 1) · = 193,999 мм.
где для прямозубых колес Кa = 49,5, передаточное число передачи u2 = 2,8; T3 = 399341,118 Н·мм - момент на колесе.
Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 будет: aw = 180 мм .
Нормальный модуль зацепления берем по следующей рекомендации:
mn = (0.01...0.02) · aw мм, для нас: mn = 1,8...3,6 мм, принимаем:
по ГОСТ 9563-60* (см. стр. 36[1]) mn = 2 мм.
Задаемся суммой зубьев:
?Z = z3 + z4 = = = 180
Числа зубьев шестерни и колеса:
z3 = = = 47,368(4.7)
Принимаем: z3 = 47
z4 = ?Z - z3 = 180 - 47 = 133(4.8)
Угол наклона зубьев ? = 0o.
Основные размеры шестерни и колеса:
Рис. 4.2
диаметры делительные:
d = (4.9)
d3 = = = 94 мм;
d4 = = = 266 мм.
Проверка: aw = = = 180 мм.
диаметры вершин зубьев:
da = d + 2 · mn(4.10)
da3 = d3 + 2 · mn = 94 + 2 · 2 = 98 мм;
da4 = d4 + 2 · mn = 266 + 2 · 2 = 270 мм.
ширина колеса: b4 = ?ba · aw = 0,25 · 180 = 45 мм;(4.11)
ширина шестерни: b3 = b4 + 5 = 45 + 5 = 50 мм;(4.12)
Определим коэффициент ширины шестерни по диаметру:
?bd = = = 0,532(4.13)
Окружная скорость колес будет:
V = = = 2,017 м/c;(4.14)
При такой скорости следует принять для зубчатых колес 8-ю степень точности.
Коэффициент нагрузки равен:
KH = KHb · KHa · KHv.(4.15)
Коэффициент KHb=1,053 выбираем по таблице 3.5[1], коэффициент KHa=1 выбираем по таблице 3.4[1], коэффициент KHv=1,05 выбираем по таблице 3.6[1], тогда:
KH = 1,053 · 1 · 1,05 = 1,106
3.2 Проверочный расчёт по контактным напряжениям
Проверку контактных напряжений проводим по формуле 3.6[1]:
?H = (4.16)
?H = =
= 451,388 МПа. ? [?H]
Силы действующие в зацеплении вычислим по формуле 8.3 и 8.4[1]:
окружная:
Ft3 = Ft4 = = = 3143,84 Н,(4.17)
радиальная:
Fr3 = Fr4 = Ft3 · = 3143,84 · = 1144,264 Н;(4.18)
осевая:
Fa3 = Fa4 = F t3 · tg(?) = 3143,84 · tg(0o) = 0 Н.(4.19)
Коэффициент перегрузки привода Кп = 2,2. Максимальное напряжение, возникающее при пиковой нагрузке, определяют по формуле 3.21[1]:
?max = ?H · = 451,388 · = 669,517,(4.20)
оно не должно превышать предельного допускаемого напряжения:
[?Hпр] = 3,1 · ?t4 = 3.1 · 440 = 1364 МПа.(4.21)
?max < [?Hпр]
Условие прочности по пиковым нагрузкам выполнено.
3.3 Проверка зубьев передачи на изгиб
Проверим зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле 3.22[1]:
?F = ? [?F](4.22)
Здесь коэффициент нагрузки KF = KF? · KFv (см. стр. 42[1]). По таблице 3.7[1] выбираем коэффициент расположения колес KF? = 1,103, по таблице 3.8[1] выбираем коэффициент KFv=1,25. Таким образом коэффициент KF = 1,103 · 1,25 = 1,379. Y - коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа Zv (см. гл.3, пояснения к формуле 3.25[1]):
у шестерни: Zv3 = = = 47(4.23)
у колеса: Zv4 = = = 133(4.24)
Тогда: YF3 = 3,672; YF4 = 3,584
Допускаемые напряжения находим по формуле 3.24[1]:
[?F] = .(4.25)
KFL - коэффициент долговечности.
KFL = ,(4.26)
где NFO - базовое число циклов нагружения; для данных сталей NFO = 4000000;
NF = 60 · n · c · t?(4.27)
Здесь :
- n - частота вращения, об./мин.; n(шест.) = n2 = 409,856 об./мин.; n(колеса) = n3 = 146,377 об./мин.
- c = 1 - число колёс, находящихся в зацеплении;
- t? - продолжительность работы передачи в расчётный срок службы, ч.
t? = 365 · Lг · C · tc · kг · kс(4.28)
- Lг=10 г. - срок службы передачи;
- С=3 - количество смен;
- tc=8 ч. - продолжительность смены;
- kг=0,8 - коэффициент годового использования;
- kс=0,66 - коэффициент суточного использования.
t? = 365 · 10 · 3 · 8 · 0,8 · 0,66 = 46252,8 ч.
Тогда:
NF(шест.) = 60 · 409,856 · 1 · 46252,8 = 1137419255,808
NF(кол.) = 60 · 146,377 · 1 · 46252,8 = 406220766,336
В итоге получаем:
КFL(шест.) = = 0,39
Так как КFL(шест.)<1.0 , то принимаем КFL(шест.) = 1
КFL(кол.) = = 0,463
Так как КFL(шест.)<1.0 , то принимаем КFL(шест.) = 1
Для шестерни: ?oF lim b = 504 МПа;
Для колеса : ?oF lim b = 414 МПа.
Коэффициент [SF] безопасности находим по формуле 3.24[1]:
[SF] = [SF]' · [SF]".(4.29)
где для шестерни [SF]' = 1,75 ;
[SF]' = 1 ;
[SF(шест.)] = 1,75 · 1 = 1,75
для колеса [SF]' = 1,75 ;
[SF]" = 1 .
[SF(кол.)] = 1,75 · 1 = 1,75
Допускаемые напряжения:
для шестерни: [?F3] = = 288 МПа;
для колеса: [?F4] = = 236,571 МПа;
Находим отношения :(4.30)
для шестерни: = = 78,431
для колеса: = = 66,008
Дальнейший расчет будем вести для колеса, для которого найденное отношение меньше.
Проверяем прочность зуба колеса:
?F4 = = = 172,643 МПа
?F4 = 172,643 МПа < [?f] = 236,571 МПа.
Условие прочности выполнено.
Таблица 4.1. Механические характеристики материалов зубчатой передачи.
Элемент передачи |
Марка стали |
Термообработка |
HB1ср |
?в |
[?]H |
[?]F |
|
HB2ср |
H/мм2 |
||||||
Шестерня |
40ХН |
улучшение |
280 |
930 |
572,727 |
288 |
|
Колесо |
45 |
улучшение |
230 |
780 |
481,818 |
236,571 |
Таблица 4.2. Параметры зубчатой цилиндрической передачи, мм.
Проектный расчёт |
|||||
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
||
Межосевое расстояние aw |
180 |
Угол наклона зубьев ?, град |
0 |
||
Модуль зацепления m |
2 |
Диаметр делительной окружности: |
|||
Ширина зубчатого венца: |
шестерни d1 колеса d2 |
94 266 |
|||
шестерни b1 колеса b2 |
50 45 |
||||
Числа зубьев: |
Диаметр окружности вершин: |
||||
шестерни z1 колеса z2 |
47 133 |
шестерни da1 колеса da2 |
98 270 |
||
Вид зубьев |
прямозубая передача |
Диаметр окружности впадин: |
|||
шестерни df1 колеса df2 |
89 261 |
||||
Проверочный расчёт |
|||||
Параметр |
Допускаемые значения |
Расчётные значения |
Примечание |
||
Контактные напряжения ?H, H/мм2 |
481,818 |
451,388 |
- |
||
Напряжения изгиба, H/мм2 |
?F1 |
288 |
159,194 |
- |
|
?F2 |
236,571 |
172,643 |
- |
4 Предварительный расчёт валов
Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Диаметр вала при допускаемом напряжении [?к] = 20 МПа вычисляем по формуле 8.16[1]:
dв ? (5.1)
4.1 Ведущий вал
dв ? = 22,227 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: d1 = 32 мм.
Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: d2 = 40 мм.
Под 3-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: d3 = 45 мм.
Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: d4 = 40 мм.
4.2 2-й вал
dв ? = 33,509 мм.
Под 1-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: d1 = 35 мм.
Под 2-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: d2 = 45 мм.
Под 3-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: d3 = 45 мм.
Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: d4 = 35 мм.
4.3 Выходной вал
dв ? = 46,676 мм.
Под 1-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: d1 = 60 мм.
Под 2-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: d2 = 65 мм.
Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: d3 = 60 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: d4 = 50 мм.
Диаметры участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.
Таблица 5.1. Диаметры валов, мм.
Валы |
Расчетный диаметр |
Диаметры валов по сечениям |
||||
1-е сечение |
2-е сечение |
3-е сечение |
4-е сечение |
|||
Ведущий вал. |
22,227 |
Под свободным (присоединит.) концом вала: 32 |
Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала: 40 |
Под 3-м элементом (ведущим) диаметр вала: 45 |
Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала: 40 |
|
2-й вал. |
33,509 |
Под 1-м элементом (подшипником) диаметр вала: 35 |
Под 2-м элементом (ведомым) диаметр вала: 45 |
Под 3-м элементом (ведущим) диаметр вала: 45 |
Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала: 35 |
|
Выходной вал. |
46,676 |
Под 1-м элементом (подшипником) диаметр вала: 60 |
Под 2-м элементом (ведомым) диаметр вала: 65 |
Под 3-м элементом (подшипником) диаметр вала: 60 |
Под свободным (присоединит.) концом вала: 50 |
Таблица 5.2. Длины участков валов, мм.
Валы |
Длины участков валов между |
|||
1-м и 2-м сечениями |
2-м и 3-м сечениями |
3-м и 4-м сечениями |
||
Ведущий вал. |
120 |
50 |
125 |
|
2-й вал. |
50 |
55 |
70 |
|
Выходной вал. |
105 |
70 |
130 |
5. Конструктивные размеры шестерен и колёс
5.1 Цилиндрическая шестерня 1-й передачи
Цилиндрическая шестерня 1-й передачи выполнена заодно с валом.
Фаска:
n = 0,5 · mn = 0,5 · 2 = 1 мм(6.1)
5.2 Цилиндрическое колесо 1-й передачи
Диаметр ступицы:
dступ = (1,5...1,8) · dвала(6.2)
dступ = (1,5...1,8) · 45 = 67,5...81 мм. Принимаем dступ = 68 мм.
Длина ступицы:
Lступ = (0,8...1,5) · dвала(6.3)
Lступ = (0,8...1,5) · 45 = 36...67,5 мм. Принимаем длину ступицы: Lступ50 мм.
Толщина обода:
?о = (2,5...4) · mn(6.4)
?о = (2,5...4) · 2 = 5...8 мм,
здесь: mn = 2 мм - модуль нормальный. Так как толщина обода должна быть не менее 8 мм, то принимаем: ?о = 8 мм.
Толщина диска:
С = (0,2...0,3) · b2(6.5)
C = (0,2...0,3) · 35 = 7...10,5 мм, здесь b2 = 35 мм - ширина зубчатого венца.
Принимаем: С = 10 мм.
Толщина рёбер: s = 0,8 · C = 0,8 · 10 = 8 мм(6.6)
Внутренний диаметр обода:
Dобода = Da2 - 2 · (2 · mn + ?o)(6.7)
Dобода = 222 - 2 · (2 · 2 + 8) = 198 мм
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 · (Doбода + dступ.) = 0,5 · (198 + 68) = 133 мм???134 мм.(6.8)
Диаметр отверстий:
Dотв. = = = 32,5 мм???32 мм.(6.9)
Фаска:
n = 0,5 · mn = 0,5 · 2 = 1 мм(6.10)
5.3 Цилиндрическая шестерня 2-й передачи
Диаметр ступицы:
dступ = (1,5...1,8) · dвала(6.11)
dступ = (1,5...1,8) · 45 = 67,5...81 мм. Принимаем dступ = 68 мм.
Длина ступицы:
Lступ = (0,8...1,5) · dвала(6.12)
Lступ = (0,8...1,5) · 45 = 36...67,5 мм. Длину ступицы, исходя из конструктивных соображений, принимаем равной ширине зубчатого венца: Lступ = b3 = 50 мм.
Фаска:
n = 0,5 · mn = 0,5 · 2 = 1 мм(6.13)
5.4 Цилиндрическое колесо 2-й передачи
Диаметр ступицы:
dступ = (1,5...1,8) · dвала(6.14)
dступ = (1,5...1,8) · 65 = 97,5...117 мм. Принимаем dступ = 98 мм.
Длина ступицы:
Lступ = (0,8...1,5) · dвала(6.15)
Lступ = (0,8...1,5) · 65 = 52...97,5 мм. Принимаем длину ступицы: Lступ65 мм.
Толщина обода:
?о = (2,5...4) · mn(6.16)
?о = (2,5...4) · 2 = 5...8 мм,
здесь: mn = 2 мм - модуль нормальный. Так как толщина обода должна быть не менее 8 мм, то принимаем: ?о = 8 мм.
Толщина диска:
С = (0,2...0,3) · b4(6.17)
C = (0,2...0,3) · 45 = 9...13,5 мм, здесь b4 = 45 мм - ширина зубчатого венца.
Принимаем: С = 14 мм.
Толщина рёбер: s = 0,8 · C = 0,8 · 14 = 11,2 мм???11 мм.(6.18)
Внутренний диаметр обода:
Dобода = Da4 - 2 · (2 · mn + ?o)(6.19)
Dобода = 270 - 2 · (2 · 2 + 8) = 246 мм
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 · (Doбода + dступ.) = 0,5 · (246 + 98) = 172 мм???173 мм.(6.20)
Диаметр отверстий:
Dотв. = = = 37 мм(6.21)
Фаска:
n = 0,5 · mn = 0,5 · 2 = 1 мм(6.22)
6. Выбор муфт
6.1 Выбор муфты на входном валу привода
В виду того, что в данном соединении валов требуется невысокая компенсирующая способность муфт, то допустима установка муфты упругой втулочно-пальцевой. Достоинство данного типа муфт: относительная простота конструкции и удобство замены упругих элементов. Выбор муфты упругой втулочно-пальцевой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала.
Рис. 7.1
Диаметры соединяемых валов:
d(эл. двиг.) = 38 мм;
d(1-го вала) = 32 мм;
Передаваемый крутящий момент через муфту:
T = 43,121 Н·м
Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kр · T = 1,5 · 43,121 = 64,681 Н·м(7.1)
здесь kр = 1,5 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].
Частота вращения муфты:
n = 1455 об./мин.
Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 250-38-I.1-32-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]).
Упругие элементы муфты проверим на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами.
?см. = (7.2)
?см. = = 0,561 МПа ? [?см] = 1,8МПа,
здесь zc=6 - число пальцев; Do=98 мм - диаметр окружности расположения пальцев; dп=14 мм - диаметр пальца; lвт=28 мм - длина упругого элемента.
Рассчитаем на изгиб пальцы муфты, изготовленные из стали 45:
?и = (7.3)
?и = = 14,432 МПа ? [?и] = 80МПа,
здесь c=4 мм - зазор между полумуфтами.
Условие прочности выполняется.
Радиальная сила, с которой муфта упругая втулочно-пальцевая действует на вал, равна:
Fм = С?r · ?r,(7.4)
где: С?r = 5400 Н/мм - радиальная жёсткость данной муфты; ?r = 0,3 мм - радиальное смещение. Тогда:
Fм = 5400 · 0,3 = 1620 Н.
6.2 Выбор муфты на выходном валу привода
Так как соосность соединяемых валов в процессе монтажа и эксплуатации должна строго выдерживаться, то допустима установка жёсткой фланцевой муфты. Достоинство данного типа муфт: высокая технологичность, простота и низкая стоимость изготовления. Выбор фланцевой муфты производится в зависимости от диаметров соединяемых валов и расчётного передаваемого крутящего момента.
Рис. 7.2
Диаметры соединяемых валов:
d(выход. вала) = 50 мм;
d(вала потребит.) = 50 мм;
Передаваемый крутящий момент через муфту:
T = 399,341 Н·м
Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kр · T = 1,5 · 399,341 = 599,012 Н·м(7.5)
здесь kр = 1,5 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].
Выбираем муфту фланцевую 630-50-1-50-1 ГОСТ 20761-80 (по табл. 11.1[1]).
Проведём проверку болтовых соединений фланцевой муфты на срез. Размеры болтов и их количество в стандарте не указаны. Будем руководствоваться рекомендациями на стр. 273[1].
Диаметр стержня болта:
dб ? 0,08 · dmax = 0,08 · 50 = 4 мм.(7.6)
Округляя до ближайшего значения по ГОСТу получим dб = 6 мм.
Число болтов, поставленных без зазора, при расчётном передаваемом крутящем моменте Tр?1000 Н·м примем z=4.
Окружная сила, приходящаяся на один болт, будет:
Ft = 1860,285 Н(7.7)
где Do = 161 мм - диаметр окружности расположения болтов.
Напряжение среза болта:
?ср = 65,794 МПа ? [?ср] = 90 МПа.(7.8)
Условие прочности выполняется.
Номинальная радиальная нагрузка, приложенная к посадочной поверхности выходного конца вала, должна быть по ГОСТ 16162-85 или по ГОСТ Р 50891-96 "Редукторы общемашиностроительного применения. Общие технические условия" для тихоходного вала:
Fм = 250 · = 250 · = 4995,88 Н, (7.9)
где T3 = 399,341 Н·м - момент, передаваемый через муфту.
Таблица 7.1. Муфты.
Муфты |
Соединяемые валы |
||
Ведущий |
Ведомый |
||
Муфта упругая втулочно-пальцевая 250-38-I.1-32-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]). |
Вал двигателя d(эл. двиг.) = 38 мм; |
1-й вал d(1-го вала) = 32 мм; |
|
Жёсткая муфта фланцевая 630-50-1-50-1 ГОСТ 20761-80. |
Выходной вал d(выход. вала) = 50 мм; |
Вал потребителя d(вала потребит.) = 50 мм; |
7. Проверка прочности шпоночных соединений
7.1 Колесо 1-й зубчатой цилиндрической передачи
Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9. Размеры сечения шпонки, паза и длины шпонки по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Рис. 8.1
Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
?см = (8.1)
?см = = 60,527 МПа ? [?см]
где T2 = 147760,485 Н·мм - момент на валу; dвала = 45 мм - диаметр вала; h = 9 мм - высота шпонки; b = 14 мм - ширина шпонки; l = 45 мм - длина шпонки; t1 = 5,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [?см] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
?ср = (8.2)
?ср = = 15,132 МПа ? [?ср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [?ср] = 0,6 · [?см] = 0,6 · 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
7.2 Шестерня 2-й зубчатой цилиндрической передачи
Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9. Размеры сечения шпонки, паза и длины шпонки по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Рис. 8.2
Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
?см = (8.3)
?см = = 60,527 МПа ? [?см]
где T2 = 147760,485 Н·мм - момент на валу; dвала = 45 мм - диаметр вала; h = 9 мм - высота шпонки; b = 14 мм - ширина шпонки; l = 45 мм - длина шпонки; t1 = 5,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [?см] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
?ср = (8.4)
?ср = = 15,132 МПа ? [?ср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [?ср] = 0,6 · [?см] = 0,6 · 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
7.3 Колесо 2-й зубчатой цилиндрической передачи
Для данного элемента подбираем две шпонки, расположенные под углом 180o друг к другу. Шпонки призматические со скруглёнными торцами 18x11. Размеры сечений шпонок, пазов и длин шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).
Рис. 8.3
Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
?см = (8.5)
?см = = 40,419 МПа ? [?см]
где T3 = 399341,118 Н·мм - момент на валу; dвала = 65 мм - диаметр вала; h = 11 мм - высота шпонки; b = 18 мм - ширина шпонки; l = 56 мм - длина шпонки; t1 = 7 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [?см] = 75 МПа.
Проверим шпонку на срез по формуле 8.24[1].
?ср = (8.6)
?ср = = 8,982 МПа ? [?ср]
Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [?ср] = 0,6 · [?см] = 0,6 · 75 = 45 МПа.
Все условия прочности выполнены.
Таблица 8.1. Соединения элементов передач с валами.
Передачи |
Соединения |
||
Ведущий элемент передачи |
Ведомый элемент передачи |
||
1-я зубчатая цилиндрическая передача |
Заодно с валом. |
Шпонка призматическая со скруглёнными торцами 14x9 |
|
2-я зубчатая цилиндрическая передача |
Шпонка призматическая со скруглёнными торцами 14x9 |
Две шпонки призматические со скруглёнными торцами 18x11 |
8. Конструктивные размеры корпуса редуктора
Для редукторов толщину стенки корпуса, отвечающую требованиям технологии литья, необходимой прочности и жёсткости корпуса, вычисляют по формуле:
? = 1.3 · = 1.3 · = 5,811 мм(9.1)
Так как должно быть ? ? 8.0 мм, принимаем ? = 8.0 мм.
В местах расположения обработанных платиков, приливов, бобышек, во фланцах толщину стенки необходимо увеличить примерно в полтора раза:
?1 = 1.5 · ? = 1.5 · 8 = 12 мм(9.2)
Плоскости стенок, встречающиеся под прямым углом, сопрягают радиусом:
r = 0.5 · ? = 0.5 · 8 = 4 мм.(9.3)
Плоскости стенок, встречающиеся под тупым углом, сопрягают радиусом:
R = 1.5 · ? = 1.5 · 8 = 12 мм.(9.4)
Толщина внутренних ребер из-за более медленного охлаждения металла должна быть равна 0,8 · ? = 0,8 · 8 = 6,4 мм.
Учитывая неточности литья, размеры сторон опорных платиков для литых корпусов должны быть на 2...4 мм больше размеров опорных поверхностей прикрепляемых деталей.
Обрабатываемые поверхности выполняются в виде платиков, высота h которых принимается:
h = (0,4...0,5) · ?(9.5)
Принимаем h = 0,5 · 8 = 4 мм.
Толщина стенки крышки корпуса ?3 = 0,9 · ? = 0,9 · 5,811 = 5,23 мм.(9.6)
Так как должно быть ?3 ? 6.0 мм, принимаем ?3 = 6.0 мм.
Диаметр винтов крепления крышки корпуса вычисляем в зависимости от вращающего момента на выходном валу редуктора:
d = 1,25 · = 1,25 · = 9,205 мм(9.7)
Так как должно быть d ? 10.0 мм, принимаем d = 10.0 мм.
Диаметр штифтов dшт = (0,7...0,8) · d = 0,7 · 10 = 7 мм.(9.8)
Принимаем dшт = 8 мм.
Диаметр винтов крепления редуктора к плите (раме):
dф = 1.25 · d = 1.25 · 10 = 12,5 мм.(9.9)
Принимаем dф = 16 мм.
Высоту ниши для крепления корпуса к плите (раме) принимаем:
h0 = 2,5 · d = 2,5 · 16 = 40 мм.(9.10)
9. Расчёт реакций в опорах
9.1 1-й вал
Силы, действующие на вал и углы контактов элементов передач:
Fx3 = Ft1 = 506,281 H
Fy3 = -F = -1390,995 H
?3 = 180o
Из условия равенства суммы моментов сил относительно 2-й опоры (сечение вала 4 по схеме), выводим:
Rx2 = (10.1)
Rx2 = = -361,629 H
Ry2 = (10.2)
Ry2 = = 993,568 H
Из условия равенства суммы сил относительно осей X и Y, выводим:
Rx4 = (10.3)
Rx4 = = -144,652 H
Ry4 = (10.4)
Ry4 = = 397,427 H
Суммарные реакции опор:
R2 = = = 1057,333 H;(10.5)
R4 = = = 422,933 H;(10.6)
Радиальная сила действующая на вал со стороны муфты равна (см. раздел пояснительной записки "Выбор муфт"):
Fмуфт. = 1620 Н.
Из условия равенства суммы моментов сил относительно 2-й опоры (сечение вала 4 по схеме), получаем:
R2муфт. = (10.7)
R2муфт. = = -2730,857 H
Из условия равенства суммы сил нулю, получаем:
R4муфт. = (10.8)
R4муфт. = = 1110,857 H
9.2 2-й вал
Силы, действующие на вал и углы контактов элементов передач:
Fx2 = -Fr2 = -506,281 H
Fy2 = Ft2 = 1390,995 H
?2 = 0o
Fx3 = Ft3 = 1144,264 H
Fy3 = r3 = 3143,84 H
?3 = 180o
Из условия равенства суммы моментов сил относительно 2-й опоры (сечение вала 4 по схеме), выводим:
Rx1 = (10.9)
Rx1 = = -96,076 H
Ry1 = (10.10)
Ry1 = = -2251,104 H
Из условия равенства суммы сил относительно осей X и Y, выводим:
Rx4 = (10.11)
Rx4 = = -541,907 H
Ry4 = (10.12)
Ry4 = = -2283,731 H
Суммарные реакции опор:
R1 = = = 2253,153 H;(10.13)
R4 = = = 2347,145 H;(10.14)
9.3 3-й вал
Силы, действующие на вал и углы контактов элементов передач:
Fx2 = -Fr4 = -1144,264 H
Fy2 = -Ft4 = -3143,84 H
?2 = 0o
Из условия равенства суммы моментов сил относительно 2-й опоры (сечение вала 3 по схеме), выводим:
Rx1 = (10.15)
Rx1 = = 457,706 H
Ry1 = (10.16)
Ry1 = = 1257,536 H
Из условия равенства суммы сил относительно осей X и Y, выводим:
Rx3 = (10.17)
Rx3 = = 686,558 H
Ry3 = (10.18)
Ry3 = = 1886,304 H
Суммарные реакции опор:
R1 = = = 1338,242 H;(10.19)
R3 = = = 2007,363 H;(10.20)
Радиальная сила действующая на вал со стороны муфты равна (см. раздел пояснительной записки "Выбор муфт"):
Fмуфт. = 4995,88 Н.
Из условия равенства суммы моментов сил относительно 2-й опоры (сечение вала 3 по схеме), получаем:
R1муфт. = (10.21)
R1муфт. = = 3711,225 H
Из условия равенства суммы сил нулю, получаем:
R3муфт. = (10.22)
R3муфт. = = -8707,105 H
10. Построение эпюр моментов на валах
10.1 Расчёт моментов 1-го вала
1 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
Mмуфт. = 0 Н · мм
M = = = 0 H · мм(11.1)
2 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
Mмуфт. = (11.2)
Mмуфт. = = 194400 H · мм
M = = = 194400 H · мм(11.3)
3 - е с е ч е н и е
Mx = (11.4)
Mx = = 49678,393 H · мм
My = (11.5)
My = = -18081,464 H · мм
Mмуфт. = (11.6)
Mмуфт. = = 138857,15 H · мм
M = = = 191723,794 H · мм(11.7)
4 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
Mмуфт. = (11.8)
Mмуфт. = = 0 H · мм
M = = = 0 H · мм(11.9)
10.2 Эпюры моментов 1-го вала
10.3 Расчёт моментов 2-го вала
1 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
M = = = 0 H · мм(11.10)
2 - е с е ч е н и е
Mx = (11.11)
Mx = = -112555,193 H · мм
My = (11.12)
My = = -4803,816 H · мм
M = = = 112657,659 H · мм(11.13)
3 - е с е ч е н и е
Mx = (11.14)
Mx = = -159861,18 H · мм
My = (11.15)
My = = -37933,468 H · мм
M = = = 164300,167 H · мм(11.16)
4 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
M = = = 0 H · мм(11.17)
10.4 Эпюры моментов 2-го вала
1 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
Mмуфт. = 0 Н · мм
M = = = 0 H · мм(11.18)
2 - е с е ч е н и е
Mx = (11.19)
Mx = = 132041,28 H · мм
My = (11.20)
My = = 48059,088 H · мм
Mмуфт. = (11.21)
Mмуфт. = = 389678,625 H · мм
M = = = 530194,018 H · мм(11.22)
3 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
Mмуфт. = (11.23)
Mмуфт. = = 649464,375 H · мм
M = = = 649464,375 H · мм(11.24)
4 - е с е ч е н и е
Mx = 0 Н · мм
My = 0 Н · мм
Mмуфт. = (11.25)
Mмуфт. = = 0 H · мм
M = = = 0 H · мм(11.26)
Проверка долговечности подшипников
Подбирая подшипники, за минимальную долговечность подшипников примем срок службы привода:
t? = 46252,8 ч.
10.5 1-й вал
Выбираем подшипник роликовый конический однорядный (по ГОСТ 333-79) 7308 средней серии со следующими параметрами:
d = 40 мм - диаметр вала (внутренний посадочный диаметр подшипника);
D = 90 мм - внешний диаметр подшипника;
C = 66 кН - динамическая грузоподъёмность;
Co = 47,5 кН - статическая грузоподъёмность.
? = 12o.
Рис. 12.1
Радиальные нагрузки на опоры:
Pr1 = R1 + R1(муфт.) = 1057,333 + 2730,857 = 3788,19 H;(12.1)
Pr2 = R2 + R2(муфт.) = 422,933 + 1110,857 = 1533,79 H.(12.2)
Здесь R1(муфт.) и R2(муфт.) - реакции опоры от действия муфты. См. раздел пояснительной записки "Расчёт реакций в опорах".
Осевая сила, действующая на вал: Fa = 0 Н.
Отношение 0; этой величине (по табл. 9.18[1]) соответствует e = 0,28. Здесь Fa = 0 Н - осевая сила, действующая на вал.
В подшипниках роликовых конических однорядных при действии на них радиальных нагрузок возникают осевые составляющие S, определяемые по формулам:
S1 = 0.83 · e · Pr1 = 0.83 · 0,28 · 3788,19 = 880,375 H;(12.3)
S2 = 0.83 · e · Pr2 = 0.83 · 0,28 · 1533,79 = 356,453 H.(12.4)
Тогда осевые силы действующие на подшипники, установленные враспор, будут равны (см. стр. 216[1]):
Pa1 = = 880,375 Н.(12.5)
Pa2 = = 880,375 + 0 = 880,375 Н.(12.6)
Эквивалентная нагрузка вычисляется по формуле:
Рэ = (Х · V · Pr1 + Y · Pa1) · Кб · Кт,(12.7)
где - Pr1 = 3788,19 H - радиальная нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника); коэффициент безопасности Кб = 1,1 (см. табл. 9.19[1]); температурный коэффициент Кт = 1 (см. табл. 9.20[1]).
Отношение 0,232 ? e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 1; Y = 0.
Тогда: Pэ = (1 · 1 · 3788,19 + 0 · 880,375) · 1,1 · 1 = 4167,009 H.
Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]):
L = 9978,494 млн. об.(12.8)
Расчётная долговечность, ч.:
Lh = 114301,191 ч,(12.9)
что больше 46252,8 ч. (срок службы привода), здесь n1 = 1455 об/мин - частота вращения вала.
Рассмотрим подшипник второй опоры:
Отношение 0,574 > e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 0,4; Y = 2,16.
Тогда: Pэ = (0,4 · 1 · 1533,79 + 2,16 · 880,375) · 1,1 · 1 = 2766,639 H.
Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]):
L = 39081,522 млн. об.(12.10)
Расчётная долговечность, ч.:
Lh = 447669,21 ч,(12.11)
что больше 46252,8 ч. (срок службы привода), здесь n1 = 1455 об/мин - частота вращения вала.
2-й вал
Выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный (по ГОСТ 8338-75) 307 средней серии со следующими параметрами:
d = 35 мм - диаметр вала (внутренний посадочный диаметр подшипника);
D = 80 мм - внешний диаметр подшипника;
C = 33,2 кН - динамическая грузоподъёмность;
Co = 18 кН - статическая грузоподъёмность.
Рис. 12.2
Радиальные нагрузки на опоры:
Pr1 = 2253,153 H;
Pr2 = 2347,145 H.
Будем проводить расчёт долговечности подшипника по наиболее нагруженной опоре 2.
Осевая сила, действующая на вал: Fa = 0 Н.
Эквивалентная нагрузка вычисляется по формуле:
Рэ = (Х · V · Pr2 + Y · Pa) · Кб · Кт,(12.12)
где - Pr2 = 2347,145 H - радиальная нагрузка; Pa = Fa = 0 H - осевая нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника); коэффициент безопасности Кб = 1,1 (см. табл. 9.19[1]); температурный коэффициент Кт = 1 (см. табл. 9.20[1]).
Отношение 0; этой величине (по табл. 9.18[1]) соответствует e = 0,19.
Отношение 0 ? e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 1; Y = 0.
Тогда: Pэ = (1 · 1 · 2347,145 + 0 · 0) · 1,1 · 1 = 2581,86 H.
Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]):
L = = = 2126,259 млн. об.(12.13)
Расчётная долговечность, ч.:
Lh = 86462,995 ч,(12.14)
что больше 46252,8 ч. (срок службы привода), здесь n2 = 409,859 об/мин - частота вращения вала.
10.6 3-й вал
Выбираем шарикоподшипник радиальный однорядный (по ГОСТ 8338-75) 412 тяжелой серии со следующими параметрами:
d = 60 мм - диаметр вала (внутренний посадочный диаметр подшипника);
D = 150 мм - внешний диаметр подшипника;
C = 108 кН - динамическая грузоподъёмность;
Co = 70 кН - статическая грузоподъёмность.
Рис. 12.3
Радиальные нагрузки на опоры:
Pr1 = R1 + R1(муфт.) = 1338,242 + 3711,225 = 5049,467 H;(12.15)
Pr2 = R2 + R2(муфт.) = 2007,363 + 8707,105 = 10714,468 H.(12.16)
Здесь R1(муфт.) и R2(муфт.) - реакции опор от действия муфты. См. раздел пояснительной записки "Расчёт реакций в опорах".
Будем проводить расчёт долговечности подшипника по наиболее нагруженной опоре 2.
Осевая сила, действующая на вал: Fa = 0 Н.
Эквивалентная нагрузка вычисляется по формуле:
Рэ = (Х · V · Pr2 + Y · Pa) · Кб · Кт,(12.17)
где - Pr2 = 10714,468 H - радиальная нагрузка; Pa = Fa = 0 H - осевая нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника); коэффициент безопасности Кб = 1,1 (см. табл. 9.19[1]); температурный коэффициент Кт = 1 (см. табл. 9.20[1]).
Отношение 0; этой величине (по табл. 9.18[1]) соответствует e = 0,19.
Отношение 0 ? e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 1; Y = 0.
Тогда: Pэ = (1 · 1 · 10714,468 + 0 · 0) · 1,1 · 1 = 11785,915 H.
Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]):
L = = = 769,452 млн. об.(12.18)
Расчётная долговечность, ч.:
Lh = 87609,999 ч,(12.19)
что больше 46252,8...
Подобные документы
Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода. Проверка зубьев передачи на изгиб. Расчёт 2-й зубчатой цилиндрической передачи. Конструктивные размеры шестерен и колёс. Выбор муфт. Построение эпюр моментов на валах. Технология сборки редуктора.
курсовая работа [145,3 K], добавлен 20.01.2011Расчёт зубчатых колес редуктора. Конструктивные размеры шестерни, корпуса редуктора. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов. Проверка долговечности подшипников. Уточненный расчёт валов. Проверка прочности шпоночных соединений. Выбор сорта масла.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.06.2015Кинематический расчет привода ленточного конвейера. Основные параметры зубчатой передачи редуктора. Конструктивные размеры шестерни вала, корпуса и крышки редуктора. Проверка долговечности подшипников и прочности шпоночных соединений. Выбор сорта масла.
курсовая работа [177,2 K], добавлен 19.04.2012Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчет цепной передачи. Проверка долговечности подшипника, прочности шпоночных соединений. Выбор сорта масла.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.12.2012Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса. Подбор муфты для привода. Расчет закрытой червячной передачи. Предварительный расчёт валов. Проверка прочности шпоночных соединений. Посадка деталей редуктора. Выбор сорта масла и сборка редуктора.
курсовая работа [333,9 K], добавлен 26.09.2014Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Коэффициент полезного действия привода и его мощность. Расчёт цилиндрической зубчатой и цепной передачи. Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса редуктора. Технология сборки и проверка редуктора.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.10.2011Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчёт зубчатой передачи, валов, открытой передачи. Конструктивные размеры вала, шестерни, корпуса и крышки. Проверка долговечности подшипника, прочности шпоночных соединений. Компоновка и сборка редуктора.
курсовая работа [964,7 K], добавлен 05.05.2015Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода. Ориентировочный расчет валов и выбор подшипников. Конструктивные размеры зубчатых колес и корпуса редуктора. Проверка прочности шпоночных соединений. Выбор посадок деталей редуктора.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 18.12.2010Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода. Предварительный расчёт валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчёт ременной передачи. Подбор подшипников. Компоновка редуктора. Выбор сорта масла, смазки.
курсовая работа [143,8 K], добавлен 27.04.2013Кинематический расчёт привода. Расчет зубчатых колес редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса. Проверка прочности шпоночных соединений. Расчет цепной передачи. Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора. Выбор основных посадок деталей.
курсовая работа [378,9 K], добавлен 18.08.2009Выбор электродвигателя, расчет зубчатых колёс и валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса. Расчет цепной передачи. Этапы компоновки редуктора. Проверка долговечности подшипника, прочности шпоночных соединений. Выбор сорта масла.
курсовая работа [595,9 K], добавлен 26.10.2011Кинематический расчёт и выбор электродвигателя редуктора. Расчёт зубчатых колёс и валов. Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса. Проверка долговечности подшипников, прочности шпоночных соединений. Этапы компоновки; посадки основных деталей.
курсовая работа [544,3 K], добавлен 19.04.2015Выбор электродвигателя и его кинематический расчет. Определение клиноременной передачи. Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Нагрузка валов редуктора. Определение реакций в подшипниках. Построение эпюр моментов. Выбор и назначение посадок.
курсовая работа [269,8 K], добавлен 28.12.2010Кинематический расчёт привода. Выбор материала зубчатых колёс и шестерен. Допускаемые контактные и изгибные напряжения. Расчёт закрытой передачи и проверка прочности по напряжению. Геометрические размеры деталей редуктора, выполнение эскизной компоновки.
курсовая работа [439,1 K], добавлен 16.09.2017Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение параметров передачи, Проверочный расчет на контактную и изгибную выносливость зубьев. Конструктивные размеры элементов редуктора. Вычерчивание редуктора, посадки деталей, выбор сорта масла.
дипломная работа [140,6 K], добавлен 12.03.2010Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. Проектировка передачи на контактную усталость активных поверхностей зубьев, параметры колёс, нагрузки на валы редуктора. Конструктивные размеры зубчатой пары. Описание конструкции и сборки редуктора.
курсовая работа [181,1 K], добавлен 28.12.2010Определение мощности электродвигателя, частот вращения и крутящих моментов на валах привода. Расчёт цилиндрической и цепной передач, шпоночных соединений, подшипников, валов, муфты. Конструирование зубчатого колеса, корпусных деталей. Выбор посадок.
курсовая работа [404,7 K], добавлен 31.05.2015Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Определение зубчатых колес редуктора и цепной передачи. Предварительный подсчет валов. Проверка долговечности подшипников и прочности шпоночных соединений. Выбор посадок основных деталей редуктора.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 28.12.2021Выбор электродвигателя проектируемого редуктора, порядок проведения его кинематического расчета. Определение параметров ременной и зубчатой передачи. Компоновка и расчет подшипников. Проверка прочности шпоночных соединений. Выбор муфт и сорта масла.
курсовая работа [153,7 K], добавлен 06.06.2015Кинематический расчет электродвигателя. Расчет зубчатых колес и валов редуктора, параметров открытой передачи. Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса. Проверка долговечности подшипников и прочности шпоночных соединений. Выбор и анализ посадок.
курсовая работа [555,8 K], добавлен 16.02.2016