Проектирование технологических процессов для различных типов производства

• 1. Кинематический и силовой расчет привода
• 1. Требуемая мощность двигателя

Р_треб=Р_вых/з_общ=4,6/0,85=5,41 кВТ з_общ=з_з.п.* з_о.п.* з_м²*з_п/ш (Дунаев, таблица 1.1.).

з_з.п.=0,96; з_о.п.=0,93;з_м=0,98;з_п/ш=0,99.

з_общ=0,96*0,93*0,98*0,98*0,99=0,85.

2. Подбор двигателя по требуемой мощности Двигатель 112М4/1432 (Дунаев, таблица 24.9.).

n_дв.ас.=1432 об/мин.

3. Общее передаточное число привода.

u_общ=u_о.п.*u_з.п.

u_общ=n_дв.ас./n_вых=1432/130=11,02.

u_о.п.=11,02/4=2,76 (должно быть 1,5…3. Дунаев, таблица 1.3.).

u_з.п.=4, (u_о.п. попадает в диапазон передаточных чисел от 1,5…3 => двигатель выбран верно).

n₀=1432 об/мин Таблица 1. Кинематический расчет двигателя.

щ₀=П*n₀/30=3,14*1432/30=149,88 с^-1

Т₀=9550*Р₀/n₀=9550*5,41/1432=36,08 Н*м щ₁=П*n₀/30=149,88 с^-1

Т₁=Т₀*з_м=36,08*0,98=35,36 Н*м.

n₂=n₁/u_з.п.=1432/4=358 об/мин щ₂=П*n₂/30=3,14*358/30=37,47 с^-1

Т₂=Т₁* u_з.п.* з_з.п.=35,36*4*0,96=135,78 Н*м.

n₃=n₂/u_о.п=358/2,76=129,71 об/мин щ₃=П*n₃/30=3,14*129,71/30=13,58 с^-1

Т₃=Т₂* u_о.п* з_м*з_п/ш=135,78*2,76*0,98*0,99=363,59 Н*м.

• 2. Вращающие моменты на валах
• 1. Расчет зубчатых закрытых колес передач

НВ₂ 235…262 колесо; НВ₁ 269…302 шестерня НВ_2(сред)=(235+262)/2=248,5 Ст45; НВ_1(сред)=(302+269)/2=285,5 Ст45.

2. Определение допускаемых напряжений; (Дунаев, таблица 2.2.)

[у]_Hi=1,8*НВ_i+67 МПа.

[у]_H1=1,8*285,5+67=580,9 МПа.

[у]_H2=1,8*248,5+67=514,3 Мпа.

[у]_Fi=1,03*НВ_i

[у]_F1=1,03*285,5=294 МПа.

[у]_F2=1,03*248,5=256 МПа.

[у]_Н=514,3 МПа.

3. Расчет цилиндрической зубчатой передачи а_щ— межосевое расстояние а_щ?К_а*(u_з.п.+1)*(К_H?*T₂/?_a*u_з.п.²*[у]_Н²)^1/3

К_а=4950; К_H?=1; [у]_Н=514,3*10⁶Па.

?_a при симметрии 0,4…0,5; ?_a=0,4.

а_щ?4950*(4+1)*((1*135,78)/(0,4*4*4*514,3*514,3*10¹²))^1/3

а_щ?0,1067 м;а_щ? 106,7 мм а_щ=110 мм (Дунаев, таблица 24.1.).

Предварительные размеры колеса.

d₂=2* а_щ*u_з.п./(u_з.п.+1)=2*110*4/5=176 мм.

b₂=?₂*a_щ=0,4*110=44 мм Модуль передачи.

m?2*K_m*T₂/d₂*b₂*[у]_F

K_m=6,6;d₂=76,8 мм = 0,0768 м;b₂=44 мм = 0,044 м.

[у]_F=256 МПа=256*10⁶Па.

m?2*6,6*135,7/0,768*0,044*256*10⁶

m?0,0021 м; m? 2,1 мм.

m=2 (Дунаев, стр. 36 стандартный ряд модуля) Суммарное число зубьев.

z_?=2*a_щ*cosв_min/m= 2*110*½ (в=0).

z_?=110.

Число зубьев шестерни и колеса.

z₁= z_?/(u_з.п.+1)? z_1min;z_1min=17 (для прямозубых).

z₂= z_?— z₁=110−22=8.

u_ф= z₂/ z₁=88/22=4.

Проверка: (u_ф-u_з.п.)/ u_ф*100%?4%;(4−4)/4*100%=0%.

Диаметры колес.

d₁=z₁*m/cosв;cosв=1.

d₁=z₁*m=22*2=44 мм.

d₂=z₂*m=88*2=176 мм.

d_a1=d₁+2*m₁=44+4=48 мм.

d_a2=d₂+2*m=176+4=180 мм.

d_f1=d₁+2,5*m= 44+5=49 мм.

d_f2=d₂+2,5*m= 176+5=181 мм Силы зацепления.

F_t=2*T₂/d₂=2*135,78/0,704=385,73 H.

F_r=F_t*tgб/cosв=386*0,364/1=140,5 H.

cosв=1; б=20⁰; tgб=0,364.

Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба у_F2=K_Fб*K_Fв*K_FU*Y_в*Y_F2*F_t/b₂*m?[у]_F2 (256МПа).

K_Fб=1; K_Fв=1;U=П*d₂*n₂/60=3,14*0,308*358/60=3,93.

(из таблицы 2.5., Дунаев, ГОСТ 1643–81, 8-передачи пониженной точности).

K_FU=1,27 (Дунаев, таблица 2.6.).

Y_в=1-в/140;

у_F1= у_F2* Y_F1/ Y_F2?[у]_F1 (294МПа).

Y_в=1; Y_F2=1,02 (Дунаев, таблица 2.7.).

у_F2=1*1*1,27*1*1,02*0,88/0,044*2=12,954.

у_F1=12,954*1,02/1,02=12,954.

Проверка зубьев по контактным напряжениям у_Н=К_Н/a_щ*u_ф*((u_ф+1)³*К_Нб*К_Нв*К_НU*Т₂/b₂)^½;у_Н?[у]_H

К_Нб=1; К_Нв=1;u_ф=4;К_Н=3,2*10⁵

К_НU=1,15 (Дунаев, таблица 2.6.).

у_Н=3,2*10⁵/4*110*(5³*1*1*1,15*135,78/44)=727,27*21,06=15 316,31 Па.

[у]_H=514,3 МПа; у_Н?[у]_H

3. Расчет валов

Расчет быстроходного вала.

d_b1?(16*T₁/П*[ф])^1/3

[ф]=25 МПа = 25*10⁶ Па.

d_b1?(16*36,08/3,14*25*10⁶)^1/3

d_b1?0,0194 м;d_b1=20 (Шейнблит, таблица К21).

l_{цил (вых)}=36 мм;d_П1=25 мм;В_П=15 мм;b₂=44 мм;b₁=b₂+4=48 мм Вертикальная плоскость.

?М_А=0.

R_b*2*l₁+ F_r1*l₁=0.

R_b=(-F_r1*l₁)/2*l₁=(-140,5*44,5)/2*44,5=-70,25.

l₁=В_п/2+5+8+b₁/2=7,5+5+8+24=44,5 мм.

l₂= В_п/2+5+30+5+l_вых=7,5+5+30+5+36=93,5 мм.

?М_В=0.

R_A*2*l₁+F_r1*l₁=0.

R_A=(-F_r1*l₁)/2*l₁=(-140,5*44,5)/2*44,5=-70,25.

Горизонтальная плоскость.

• ?М_А=0
• -R_b*2*l₁+F_t1*l₁-F_м1*(2*l₁+l₂)=0

R_b= (F_t1*l₁-F_м1*(2*l₁+l₂))/ 2*l₁=(385,73*44,5−23,51*(2*44,5+93,5))/2*44,5=144,656.

F_м=125vТ₁=125v0,3 536=23,51Н.

• ?М_В=0
• -R_A*2*l₁+ F_t1*l₁+ F_м1* l₂=0

R_A=(F_t1*l₁+ F_м1* l₂)/ 2*l₁=(385,73*44,5+23,51*93,5)/2*44,5=217,564.

Суммарная реакция в подшипнике.

R_A?=(R²_Aв+ R²_Aг)^½=(70,25²+217,564²)^½=228,62.

R_В?=(R²_Вв+ R²_Вг)^½=(70,25²+144,656²)^½=160,81.

Расчет тихоходного вала.

d_b2?(16*T₂/П*[ф])^1/3

d_b2?(16*135,78/3,14*25*10⁶)^1/3

d_b2?0,3 025 м; d_b2=32 мм (Шейнблит, таблица К21).

l_{цил (вых)}=58 мм; d_П2=35 мм;В_П2=17 мм;b₂=44 мм;

Вертикальная плоскость.

?М_А=0; R_b*2*l₁+ F_r2*l₁=0.

R_b=(-F_r2*l₁)/2*l₁=(-140,5*43,5)/2*43,5=-70,25 мм.

l₁=В_п2/2+5+8+b₂/2=8,5+5+8+22=43,5 мм.

l₂= В_п2/2+5+30+5+l_вых=8,5+5+30+5+58=106,5 мм.

?М_В=0; R_A*2*l₁+F_r2*l₁=0.

R_A=(-F_r2*l₁)/2*l₁=(-140,5*43,5)/2*43,5=-70,25 мм Горизонтальная плоскость.

F_м2=125vТ₂=125v0,13 578=46,06Н.

?М_А=0; -R_b*2*l₁+F_t2*l₁-F_м2*l₂=0.

R_b= (F_t2*l₁-Fм2*l2)/ 2*l₁=(385,73*43,5−46,06*106,5)/2*43,5=136,48.

?М_В=0; -R_A*2*l₁+ F_t2*l₁+ F_м2*(l₂+2* l₁)=0.

R_A=(F_t2*l₁+ F_м2*(l₂+2* l₁))/ 2*l₁=(385,73*43,5+46,06*(106,5+43,5*2))/2*43,5=295,31.

Суммарная реакция в подшипнике.

R_A?=(R²_Aв+ R²_Aг)^½=(70,25²+295,31²)^½=303,55.

R_В?=(R²_Вв+ R²_Вг)^½=(70,25²+136,48²)^½=153,49.

4. Конструктивное оформление редуктора

Подбор подшипников Таблица 2.

Таблица 3. Конструирование крышек подшипников.

Таблица 4. Расчет шпоночных соединений.

Конструкция корпуса д=1,8*(Т₂)^¼=1,8*(135,78)^¼=1,8*3,41=6,12 мм д=6.

Определение эквивалентной динамической нагрузки.

F_э=V*F_r*K_у*K_ф

F_r1=R_max?A=228,62.

F_r2=R_max?A=303,55.

K_ф=1; V=1; K_у=1,0 таблица 9.4. (Шейнблит А.Е.).

F_эш=1*1*1*228,62=228,62.

F_эк=1*1*1*303,55=303,55.

Долговечность подшипника в миллионах оборотов.

L=(c/F_э)^m, млн.об.

d_п1=25мм; с₁=14 таблица К27 (Шейнблит А.Е.).

d_п2=35мм; с₂=25,5 таблица К27 (Шейнблит А.Е.).

m=3 (для шариковых подшипников).

L₁=(c₁/F_эш)^m=(14/228,62)³=0,227 млн.об.

L₂=(c₂/F_эк)^m=(25,5/303,55)³=0,0059 млн.об.

L_h1=L₁*10⁶/60*L₁=0,227*10⁶/60*0,227=16 666ч.

L_h2=L₂*10⁶/60*L₂=0,0059*10⁶/60*0,0059=16 666ч.

L_h>½L_ред L_ред=22 000ч Коэффициент запаса прочности М_А=(М_ZA²+M_YA²)^½=(3066,75²+3055,275²)^½=4328,93.

S=S_у-S_ф*(S_у²+S_ф²)^½

S_у=(у-1)_p/у_a

(у-1)_p= (у-1)/(K_у)_D

у_a=М_А/W_нетто

S?[S]=1,6…2,1.

• (у-1)=410МПа
• (K_у)_D= K_у/К_d+K_F-1

K_у=2,15 таблица 11.2 (Шейнблит А.Е.).

К_d=0,85 таблица 11.3 (Шейнблит А.Е.).

K_F=1 таблица 11.4 (Шейнблит А.Е.).

(K_у)_D=2,15/0,85=2,53.

W_нетто=0,1d³-[b*t₁*(d_k-t₁)²/2dk].

S_ф=(ф-1)_p/ф_a

• (ф-1)_p= (ф-1)/(K_ф)_D
• (K_ф)_D= K_ф/К_d+K_F-1

ф_a=Т₂/2*W_снетто

W_снетто =0,2d³*k-[b*t_k*(d_k-t₁)²/2dk].

W_нетто=0,1*20³-[6*3,5*(6−3,5)²/2*6]=800−10,93=789,07.

у_a=4328,93/657,1=6,6.

S_у=162,1/6,6=24,56.

(ф-1)=230МПа.

K_ф=2,0 таблица 11.2 (Шейнблит А.Е.).

К_d=0,85 таблица 11.3 (Шейнблит А.Е.).

K_F=1 таблица 11.4 (Шейнблит А.Е.).

• (K_ф)_D=2,15/0,85=2,53
• (ф-1)_p=230/2,35=97,9 МПа

W_снетто =0,2*6³-[6*3,5*(6−3,5)²/12]=43,2−10,93=32,27.

ф_a=135,75/2*32,27=2,1.

S_ф=97,9/2,1=46,6.

S=24,56−46,6*(24,56²+46,6²)^½=1144,49/526,8=2,17.

транспортер двигатель редуктор подшипник Таблица 5.