Детали машин

Содержание Техническое задание Введение

1. Расчет мощности и подбор двигателя

2. Кинематический силовой анализ

3. Выбор материала и расчет допускаемых напряжений

4. Расчет прямозубой цилиндрической передачи

5. Проектный расчет валов и предварительный подбор подшипников

6. Эскизная компоновка и расчет элементов конструкций

7. Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

8. Проверочный расчет выходного вала

9. Проверочный расчет подшипников выходного вала

10. Подбор соединительной муфты

11. Подбор смазки и уплотнения валов

12. Сборка и регулировка основных узлов редуктора Список литературы Техническое задание Частота вращения двигателя об/мин Частота вращения выходного вала об/мин Вращающий момент на выходном валу Нм Срок службы редуктора (в годах)

Тип редуктора: цилиндрический (ЦР) Коэффициент нагрузки

;

Введение

Электромеханический привод состоит из двигателя с редуктором, соединенных между собой муфтой, привод в виде установки размещается на литой плите или сварной раме.

Редуктор — это механизм, служащей для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающего момента. Редуктор состоит из литого чугунного корпуса, в котором размещены зубчатые или червячные передачи, закрепленные на валах. Передача движения 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.

В серийном производстве широко распространены стандартизованные литые корпуса редукторов. Чаще всего в тяжёлой промышленности и машиностроении применяются корпуса из литейного чугуна, реже из литейных сталей. Когда требуется максимально облегчить конструкцию применяют легкосплавные корпуса. На корпусе редуктора чаще всего имеются места крепления — лапы и/или уши, за которые перемещают и/или крепят редукторы к основанию. На выходе валов располагают уплотнения для предотвращения вытекания масла. На корпусах редукторов зачастую располагают конструкционные элементы, предотвращающие увеличение давления внутри редуктора, возникающее от нагрева редуктора при его работе.

В штучном производстве широко используются сварные корпуса, позволяющие получать индивидуальные конструктивные решения.

Для уменьшения потерь на трение детали передач смазывают маслом. Уровень масла контролируется маслоуказателем. Масло заливается через смотровое окно. Это окно закрывается крышкой с пробкой-отдушной через которою у 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 (шестеренки, колеса, червяк), валы корпус редуктора. Размеры валов и колес находятся из проектных и проверочных расчетов. Размеры элементов корпуса принимают в основном конструктивно. Стандартные изделия (шпонки, подшипники, муфты) подбирают по размерам валов и для них выполняют только провероверочные расчеты. Остальные детали (крышки, маслоуказатедь, пробки, уплотнения и т. д.) и их размеры назначают конструктивно.

Цилиндрические зубчатые передачи — отличаются надёжностью и имеют высокий ресурс эксплуатации. Обычно применяются при особо сложных режимах работы, для передачи и преобразовывания больших мощностей. Цилиндрические передачи бывают прямозубыми, косозубыми и шевронными

1. Расчет мощности и выбор двигателя

· Мощность на выходном валу редуктора

==

· Расчетная мощность двигателя

=

где з = 0,98 — КПД конического редуктора Выбираем тип двигателя: 4А 112 М

Рис. 1 Электродвигатель 4А 112 М

2. Кинематический силовой анализ

· Передаточное отношении редуктора

· Частота вращения валов

· Момент на входном (1-ом) валу

· Суммарное время работы редуктора

3.Выбор материала и расчет допускаемых напряжений

· Расчетная твердость стали Принимаем НВ=175

· Предел контактной выносливости

=

· Базовое число циклов

· Число циклов нагружения зуба шестерни

· Коэффициент долговечности Принимаем

· Допускаемые контакты напряжений

==381,81 МПа где S_H=1.1 — коэффициент безопасности

· Предел изгибной выносливости

· Базовое число циклов

· Коэффициент долговечности Принимаем K_FL=1

· Допускаемое напряжение изгиба где S_F=1.75-коэффициент безопасности

4. Расчет прямозубой цилиндрической передачи

· Расчетное число зубьев шестерни Принимаем Z₁=20

· Число зубьев колеса Принимаем Z₂=100

· Расчетный делительный диаметр шестерни где K_H=1.1-коэффициент нагрузки где ш_bd=0,8-коэффицент ширины шестерни

· Расчетный модуль зацепления Принимаем m=2,5 мм

· Межосевое расстояние

· Диаметр делительной окружности шестерни

· Диаметр делительной окружности колеса

· Диаметры окружностей вершин зубьев

· Диаметры окружностей впадин зубьев

· Ширина зацепления Принимаем b = 40 мм

· Ширина шестерни Проверочный расчет

· Рабочее контактное напряжение

· Коэффициент формы зуба шестерни

· Расчетные напряжения изгиба в зубьях шестерни где K_F=1.3- коэффициент нагрузки

· Силы в зацепление (на колесе):

Окружная

Радиальная

5. Проектный расчет валов и предварительный подбор подшипников Выходной вал.

· Предварительный диаметр выходного участка Где [ф]=20 МПа — допускаемое напряжение кручения Принимаем

· Диаметр ступени под уплотнение Принимаем

· Диаметр ступени под подшипники Принимаем

· Диаметр упорного бортика В опорах валов устанавливается конический роликовый подшипник легкой серии. Габаритные размеры подшипника: d==40мм, D=80мм, B=18мм.

Динамическая грузоподъемность =32 000Н.

Выходной вал

· Предварительный диаметр выходного участка Принимаем

· Диаметр ступени под уплотнением Принимаем

· Диаметр ступени под подшипники

· Диаметр ступени под цилиндрическое колесо

· Диметр упорного буртика В опорах валов устанавливаем конические роликоподшипники легкой серии.

Габаритные размеры подшипников: d==45мм, D=85мм, B=19м.

Динамическая грузоподъемность =33 200Н.

Выбор подшипников

двигатель подшипник вал редуктор Рис. 2 Подшипник на выходном валу Подшипник на входном валу

6. Эскизная компоновка и расчет элементов конструкций

· Толщина стенки корпуса Принимаем

· Диаметр стяжных болтов Принимаем

· Ширина фланца корпуса

· Толщина фланца корпуса и крышки корпуса

· Толщина фланца основания корпуса

· Толщина ребер жесткости

· Диаметр фундаментных болтов

· Ширина фланца основания корпуса

· Диаметр винтов крышек подшипников

7. Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений Сечение шпонкивыбираем по диаметру вала, длина назначается на мм меньше длины соответствующей ступени вала L и принимаем по ряду длин стандартных шпонок. В обозначение шпонки указываются ее размеры мм Входной вал По диаметру =32мм и длинне выходного участкамм выбираем шпонку

· Проверочный расчет на смятие Где — глубина паза на валу Выходной вал Для выходного участка диаметром мм и длине выходного участка мм выбираем шпонку

· Проверочный расчет на смятие:

Для ступени под колесо сечение шпонки также выбираем по диаметрмм, а длину — по длине ступицы колеса мм.

· Проверочный расчет на смятие

Параметры шпоночного соединения по ГОСТ 23 360–78

8. Проверочный расчет выходного вала

Расчет и построение эпюр изгибающих моментов.

· Нагрузка на вал

· Расстояние между опорами Плоскость Axz — действует сила

· Изгибающий момент на участке

при

при

Плоскость Ayz — действует сила

· Изгибающий момент на участке

при

при

· Суммарный изгибающий момент в опасном сечении

· Крутящий момент на валу

Рис. 3 Эпюр изгибающих и крутящих моментов на выходном валу

Расчет коэффициента запаса усталостной прочности

Вал изготавливают из стали 40 (ГОСТ 1054−74) с пределом прочности у_В=620МПа и пределом выносливости на изгиб у_-1 и кручение ф_-1

· Коэффициенты концентрации напряжений

· Масштабные факторы

· Коэффициент шероховатости

· Коэффициент асимметрии цикла

· Осевой и полярный моменты сопротивления

Гдеширина и глубина шпоночного паза на валу

· Напряжение в опасном сечении

· Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба

· Коэффициент запаса прочности по касательным напряжения кручения

· Общий коэффициент запаса усталостной прочности

9. Проверочный расчет подшипников выходного вала

Рис. 4 Реакции опор

· Полные реакции опор

· Приведенная радиальная нагрузка при присутствии осевых сил Где =1 — коэффициент вращения

— большее значение из полных реакций опор и

=1.4 — коэффициент безопасности

=1 — температурный коэффициент

· Долговечность подшипников Где — суммарное время работы передачи

10. Подбор соединительной муфты

Для соединения электродвигателя и редуктора выбираем муфту упругую со звездочкой по ГОСТ 14 084–76

· Проверка на передаваемый момент

Где =2,5 — коэффициент режима работы

— момент на входном валу

— момент, передаваемый стандартной муфтой

11. Подбор смазки и уплотнения валов

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

Для смазки редуктора при расчетном контактном напряжении у_Н=125,8 МПа и окружной скорости

Для уплотнения выбираем резиновые манжеты по ГОСТ 8752–79.

12. Сборка и регулировка основных узлов редуктора

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

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

3. На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и конические роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80−100^ОС.

4. В ведомый вал закладывают шпонку 10×8×62 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают конические роликоподшипники, предварительно нагретые в масле.

5. 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.

6. После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

7. 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 крышки винтами.

8. Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.

9. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.

10. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

1. Чернавский С. А. «Курсовое проектирование деталей машин», М, Машиностроение, 1988

2. Шейнблит А. Е. «Курсовое проектирование деталей машин», М, Высшая школа, 2003

3. Чернавский Д. В. «Детали машин, проектирование приводов технологического оборудования», М, Машиностроение, 2001