Приводная станция к льномолотике
Уточнение осуществляется после вычерчивания в тонких линиях сборочного чертежа редуктора и сравнения полученных измерением расстояний между срединами подшипников и местами приложения нагрузок на валы от,, и и этими же расстояниями принятыми из эскизной компановки (в нашем случае, полученных расчетным путем). В случае идентичности или же расхождением на 5%, эпюры и T принимаются из раздела… Читать ещё >
Приводная станция к льномолотике (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Сопротивления материалов и деталей машин»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по деталям машин
На тему: «ПРИВОДНАЯ СТАНЦИЯ К ЛЬНОМОЛОТИКЕ»
Выполнил: студент 3курса
52змпт группы
Скопец А.П.
Руководитель:
МИНСК 2011
РЕФЕРАТ
Пояснительная записка к курсовому проекту по предмету «Детали машин» студента 3-го курса 52змпт группы агромеханического факультета Скопец А. П. Пояснительная записка состоит из 54 листа, в том числе: 3 чертежа формата А1, одного чертежа формата А2 и трех чертежей формата А3.
Перечень ключевых слов: сборная единица, приводная станция, редуктор, надёжность, долговечность, передача, вал, двигатель, подшипник, соединение, посадка, шероховатость, точность.
Представлены:
— описание технического задания на проектирование;
— энергетический расчет технологического процесса;
— кинематический и энергетический расчет приводной станции;
— расчет механических передач, валов, элементов корпуса.
— выбор подшипников качения, смазки.
1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ ПРИВОДНОЙ СТАНЦИИ
2. РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
3. РАСЧЕТ РЕДУКТОРНЫХ ПЕРЕДАЧ
3.1 ТИХОХОДНАЯ СТУПЕНЬ
3.2 БЫСТРОХОДНАЯ СТУПЕНЬ
4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА РЕДУКТОРА С РАЗРАБОТКОЙ ЕГО ЭСКИЗНОЙ КОМПОНОВКИ
4.1 ПЕРВИЧНЫЙ ЭТАП ЭСКИЗНОЙ КОМПАНОВКИ РЕДУКТОРА
5. РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА С ПОДБОРОМ ПОДШИПНИКОВ
5.1 РАСЧЕТ ВХОДНОГО ВАЛА
5.2 РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА
5.3 РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО ВАЛА
6. РАСЧЕТ ШПОНОК
7. ВЫБОР И РАСЧЕТ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ МУФТ
8. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ВЕДУЩЕЙ ЗВЕЗДОЧКИ И ПОСАДОК ИХ НА ВАЛЫ
9. ПРОВЕРЕЧНЫЙ (УТОЧНЕННЫЙ) РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО ВАЛА
10. СМАЗКА ЗАЦЕПЛЕНИЙ И ПОДШИПНИКОВ
11. СБОРКА РЕДУКТОРА ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЕ
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных (колес) передач, выполненных в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора — понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающегося момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещены элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе размещают также другие вспомогательные устройства.
Редукторы классифицируются 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.).
Двухступенчатые цилиндрические редукторы.
Наиболее распространены двухступенчатые горизонтальные редукторы, выполненные по развернутой схеме. Эти редукторы отличаются простотой, но из-за несимметричного расположения колес на валах повышается концентрация нагрузки по длине зуба. Поэтому в этих редукторах следует применять жесткие валы.
проектирование приводной станция вал подшипник
1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ ПРИВОДНОЙ СТАНЦИИ
ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЕТНЫМ ДАННЫМ КИНЕМАТИКИ.
Pт — мощность, затрачиваемая на технический процесс;
nт — частота вращения технологического вала;
Юi — значение КПД механических передач с учетом потерь в подшипниках;
Ui — значение передаточных чисел передач в рациональном диапазоне;
ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЕТАМ КИНЕМАТИКИ.
Подбор электродвигателя.
Мощность электродвигателя (формула 1.12 [1]):
Общий КПД привода:
;
;
гдеобщий КПД привода;
— КПД муфты, =0,98 (таблица 1.1 [1]);
— КПД пары подшипников, =0,99 (таблица 1.1 [1]);
— КПД зубчатой передачи, =0,98 (таблица 1.1 [1]);
— КПД цепной передачи, =0,97 (таблица 1.1 [1]).
;
;
.
Ориентировочно определяем частоту вращения вала электродвигателя:
гдепередаточное число привода, ;
— передаточное число быстроходной цилиндрической ступени, =3,5 (таблица 1.1 [1]);
— передаточное число тихоходной цилиндрической ступени, =4 (таблица 1.1 [1]);
— передаточное число цепной передачи, =2,5 (таблица 1.1 [1]);
;
Выбираем электродвигатель АИР112 М4
Его характеристики:
Рэ=5,5кВт;
nэ=1432 мин-1;
dэ=30мм.
Кинематический и энергетический расчеты.
Уточнение передаточного отношения приводной станции:
Для электродвигателя с частотой оборотов 1432мин-1 передаточное отношение привода будет равно:
;
Принимаем передаточное отношение цепной передачи
Uцеп = Uт =2,5;
Тогда передаточное отношение редуктора:
;
Передаточное отношение быстроходной передачи:
(таблица 1.3 [1]).
Определяем и рассчитываем частоту вращения валов редуктора:
Частота вращения входного вала редуктора:
мин-1;
Частота вращения промежуточного вала редуктора:
мин;
Частота вращения выходного вала редуктора:
мин;
Частота вращения на валу цепной передачи:
мин.
Определяем мощность на валах привода:
Мощность на валу двигателя:
Рэд=5,41 кВт;
Рассчитываем мощность на входном валу редуктора:
Рассчитываем мощность на промежуточном валу редуктора:
кВт;
Рассчитываем мощность на выходном валу редуктора:
кВт;
Рассчитываем мощность на валу для цепной передачи и мощность для муфты:
кВт;
кВт;
Крутящие моменты на валах привода:
Крутящие моменты на валу цепной передачи и муфты:
Производим ориентировочный расчет валов редуктора:
Диаметр входного вала редуктора :
;
Диаметр промежуточного вала:
мм;
Диаметр выходного вала под муфтой:
мм;
гдедопускаемое касательное напряжение, .
2. РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЕТНЫМ ДАННЫМ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
Р3=4,8кВт-мощность на ведущей звездочке,
n3=150,7мин-1-частота вращения ведущей звездочки,
u=2,5 -передаточное число цепной передачи,
?=30о — угол наклона передачи к горизонту, Т — режим работы,
Lh=4000час — срок службы передачи,
ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЕТАМ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
Определяем ориентировочно шаг цепи (формула 6.33 [1]):
гдекоэффициент эксплуатации,;
— коэффициент, учитывающий характер нагрузки, =1,2 (с. 179 [1]);
— коэффициент, учитывающий межосевое расстояние, =1 (с. 179 [1]);
— коэффициент способа смазки, смазка периодическая, =1,5 (с. 179 [1]);
— коэффициент наклона линии центров к горизонту, =1 (с. 180 [1]);
— коэффициент режима работы, =1 (с. 180 [1]);
— коэффициент регулировки межосевого расстояния, при периодической регулировке, =1 (с. 180 [1]).
.
— число зубьев ведущей звездочки, (с. 179 [1]);
[p] - допускаемое давление в шарнирах цепи (таблица 6.19 [1]), получаем как среднее от значение, полученных путем интерполирования при n1=150,7мин-1
.
— число рядов цепи, =1.
.
Принимаем стандартный шаг
По таблице 6.18 назначаем однорядную цепь ПР-25,4−60 с разрушающей нагрузкой, массой 1 м цепи площадью проекции опорной поверхности шарнира, диаметр ролика, расстояние между внутренними пластинами .
Число зубьев ведомой звездочки
.
Оптимальное межосевое расстояние из условия долговечности цепи, принимаем. Тогда межосевое расстояние в шагах .
Число звеньев цепи (6.39 [1]):
.
Округляем до целого четного значения .
Уточняем межосевое расстояние:
Для удобства монтажа цепи и обеспечения оптимальной стрелы прогиба холостой ветви необходимо предусмотреть возможность уменьшения межосевого расстояния на. Таким образом, монтажное межосевое расстояние .
Длина цепи .
Расчетное давление:
Определим фактическую скорость цепи:
Окружная сила, передаваемая цепью, Проверим давление в шарнирах цепи:
[p]-получили интерполированием.
Проверим коэффициент запаса прочности цепи:
гдедопускаемый коэффициент запаса прочности, =8,1 (таблица 6.20 [1]);
— расчетный коэффициент запаса прочности:
гдеразрушающая нагрузка цепи, ;
— окружная сила, передаваемая цепью;
— натяжение цепи от провисания ведомой ветви.
гдекоэффициент провисания,
(с. 180 [1]);
g-ускорение свободного падения, g=9,81м/с2;
a -межосевое расстояние, a=1,010 м
q-масса 1 м цепи, q=2,6 кг/м.
.
— натяжение цепи то центробежных сил:
.
Условие выполняется .
Сила, нагружающая валы передач (с. 35 [2]):
;
.
Определяем диаметры начальных окружностей звездочек (таблица 6.23 [1]).
Диаметр делительной окружности:
ведущей звездочки
;
ведомой звездочки
.
Диаметр окружности выступов:
ведущей звездочки
;
ведомой звездочки
.
Диаметр окружности впадин, где :
ведущей звездочки
;
ведомой звездочки
.
Определяем остальные параметры ведущей звездочки.
Ширина зуба
. Принимаем 16 мм.
Толщина диска
. Принимаем 20 мм.
Диаметр ступицы
. Принимаем 72 мм.
Длина ступицы
. Принимаем 72 мм.
Диаметр обода
.
Принимаем 180 мм.
.
3. РАСЧЕТ РЕДУКТОРНЫХ ПЕРЕДАЧ
3.1 ТИХОХОДНАЯ СТУПЕНЬ
рис 3.1 Расчетная схема цилиндрической передачи.
ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЕТНЫМ ДАННЫМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ:
;
;
;
;
;
L=4000.
Выбор материала и определения допускаемых напряжений:
Принимаем для изготовления шестерни и колеса сталь 40ХН.
(таблица 4.1 [1]);
(таблица 4.3 [1]);
Определяем допускаемые контактные напряжения (по формуле 3.9 [1])
.
Предел контактной выносливости:
Расчетное число циклов напряжений для шестерни и колеса (таблица 4.3 [1]):
;
Определим базовое число циклов, (таблица 4.2 [1]):
Определяем коэффициент долговечности:
,
Допускаемое контактное напряжения для шестерни и колеса (формула 4.1 [1]):
гдекоэффициент безопасности, =1,1.
Расчет производим по наименьшему значению, так как оно получиться более нагруженным:
Определяем допускаемое напряжение изгиба:
;
гдепредел выносливости по напряжениям изгиба (таблица 4.3 [1]);
;
;
;
— коэффициент безопасности, =1,75 (таблица 4.3 [1]).
Коэффициент долговечности:
гдебазовое число циклов напряжений, (с. 109 [1]).
Примем
Определяем ориентировочно межосевое расстояние (формула 4.49 [1]):
где =43 (с. 118 [1]);
— коэффициент концентрации нагрузки,(рисунок 4.4 [1]);
(таблица 4.10 [1]).
.
Принимаем мм.
Ширина колеса:
Определяем значение модуля (с. 120 [1]):
.
Принимаем стандартный модуль (таблица 4.13 [1]).
Торцовый модуль:
Принимаем предварительно угол наклона зубьев в = 12? и определяем
числа зубьев шестерни и колеса:
Уточняем передаточное отношение:
Уточняем угол наклона зубьев:
.
Основные размеры шестерни и колеса:
диаметры делительные:
; ,
проверка: .
Диаметры вершин зубьев:
;
.
Диаметры впадин:
;
.
Ширина колеса:
.
Ширина шестерни:
.
Уточняем межосевое расстояние:
.
Окружная скорость колеса тихоходной ступени:
.
При данной скорости по таблице 4.6 назначаем 9-ю степень точности.
Определяем коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:
.
При, для несимметрично расположенных колес и твердости НВ>350 коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба,(рисунок 4.4 [1]).
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями,(таблица 4.5 [1]).
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, для прямозубых колес при, .
Таким образом, .
Расчет коэффициента торцевого перекрытия (формула 4.24 [1]):
.
Коэффициент повышения прочности косозубых передач:
.
Проверяем контактное напряжение по формуле 3.6 [1]:
Перегрузка отсутствует.
Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба (формула 4.25 [1]:
;
гдекоэффициент нагрузки, ;
— коэффициент неравномерности распределения нагрузки между парами зубьев, (таблица 4.5 [1]);
— коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине контактных линий, (рисунок 4.4 [1]);
— коэффициент динамической нагрузки внутри передачи, (таблица 4.9 [1]).
Тогда .
YF — коэффициент формы зуба выбираем по рисунку 4.7 в зависимости от эквивалентных чисел зубьев:
для шестерни: ;
для колеса: .
При этом YF1 =3,9 и YF2 =3,75.
Коэффициент, учитывающий наклон зубьев:
.
Коэффициент повышения прочности косозубых передач:
Окружная сила:
.
.
Условие прочности соблюдается.
3.2 БЫСТРОХОДНАЯ СТУПЕНЬ
рис 3.2 Расчетная схема цилиндрической передачи.
ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЕТНЫМ ДАННЫМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ:
;
;
;
;
L=4000.
Выбор материала и определения допускаемых напряжений:
Принимаем для изготовления шестерни и колеса сталь 40ХН.
(таблица 4.1 [1]);
(таблица 4.3 [1]);
Определяем допускаемые контактные напряжения (по формуле 3.9 [1])
.
Предел контактной выносливости:
Расчетное число циклов напряжений для шестерни и колеса (таблица 4.3 [1]):
;
Определим базовое число циклов, (таблица 4.2 [1]):
Определяем коэффициент долговечности:
,
Допускаемое контактное напряжения для шестерни и колеса (формула 4.1 [1]):
гдекоэффициент безопасности, =1,1.
Определяем допускаемое напряжение изгиба:
;
гдепредел выносливости по напряжениям изгиба (таблица 4.3 [1]);
;
;
;
— коэффициент безопасности, =1,75 (таблица 4.3 [1]).
Коэффициент долговечности:
гдебазовое число циклов напряжений, (с. 109 [1]).
Примем
Определяем ориентировочно межосевое расстояние (формула 4.49 [1]):
где =43 (с. 118 [1]);
— коэффициент концентрации нагрузки,(рисунок 4.4 [1]);
(таблица 4.10 [1]).
.
Принимаем мм.
Ширина колеса:
.
Определяем значение модуля (с. 120 [1]):
.
Принимаем стандартный модуль (таблица 4.13 [1]).
Торцовый модуль:
.
Принимаем предварительно угол наклона зубьев в = 12? и определяем
числа зубьев шестерни и колеса:
Уточняем передаточное отношение:
.
Уточняем значение угла в:
.
Основные размеры шестерни и колеса:
диаметры делительные:
;
проверка: .
Диаметры вершин зубьев:
;
.
Диаметры впадин:
;
.
Ширина колеса:
.
Ширина шестерни:
.
Уточняем межосевое расстояние:
.
Окружная скорость колеса быстроходной ступени:
.
При данной скорости по таблице 4.6 назначаем 9-ю степень точности.
Определяем коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:
.
При, для несимметрично расположенных колес и твердости НВ>350 коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба,(рисунок 4.4 [1]).
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями,(таблица 4.5 [1]).
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, для прямозубых колес при, .
Таким образом, .
Расчет коэффициента торцевого перекрытия (формула 4.24 [1]):
.
Коэффициент повышения прочности косозубых передач:
.
Проверяем контактное напряжение по формуле 3.6 [1]:
Перегрузка отсутствует.
Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба (формула 4.25 [1]:
;
гдекоэффициент нагрузки, ;
— коэффициент неравномерности распределения нагрузки между парами зубьев, (таблица 4.5 [1]);
— коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине контактных линий, (рисунок 4.4 [1]);
— коэффициент динамической нагрузки внутри передачи, (таблица 4.9 [1]).
Тогда .
YF — коэффициент формы зуба выбираем по рисунку 4.7 в зависимости от эквивалентных чисел зубьев:
для шестерни: ;
для колеса: .
При этом YF1 =3,9 и YF2 =3,75.
Коэффициент, учитывающий наклон зубьев:
.
Коэффициент повышения прочности косозубых передач:
.
Окружная сила:
.
.
Условие прочности соблюдается.
4 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА РЕДУКТОРА С РАЗРАБОТКОЙ ЕГО ЭСКИЗНОЙ КОМПАНОВКИ
Толщина стенки корпуса редуктора:
(с. 55 [2]);
;
Принимаем .
Толщина верхнего пояса корпуса
b = 1,5 д = 1,5? 8 = 12 мм; принимаем 15 мм.
Толщина нижнего пояса корпуса:
b2 = 1,5 д = 1,5? 8 = 12 мм; принимаем 15 мм.
Толщина ребер корпуса:
m =д = 8 мм.
Диаметр фундаментных болтов (таблица 12.1.2 [2]):
dф = 0,03 аw + 12 = 0,03 • 120+ 12 = 15,6 мм; принимаем 20 мм.
Число болтов — 4
Диаметры болтов крепления крышки:
dk = 0,7 dф = 0,7 • 20= 14 мм.
Ширина нижнего пояса основания корпуса:
Кф = 2,5 dф = 2,5 • 20= 50 мм.
Ширина верхнего пояса картера и крышки корпуса:
Кз = 2,9 dк = 2,9 •14 = 40,6 мм; принимаем 40 мм.
Конструктивные размеры крышки подшипника ведущего вала:
По значению D = 52 мм — диаметр отверстия в корпусе под подшипник — выбираем следующие данные:
— толщина стенки s= 8 мм
— диаметр болтов d = 8 мм
— число болтов z = 4
Толщина стенки в месте завинчивания:
d1 = 1,2 s = 1,2 • 8 =9,6 мм.
Толщина крышки в месте контакта с подшипником:
d2 = 0,9 s = 0,9 • 8 = 7,2 мм.
Диаметр крышки:
Dф = D + 4 s = 52 + 4 • 8 = 84 мм; принимаем 80 мм.
Конструктивные размеры крышки подшипника промежуточного вала:
По значению D = 72 мм — диаметр отверстия в корпусе под подшипник — выбираем следующие данные :
— толщина стенки s = 8 мм
— диаметр болтов d = 8 мм
— число болтов z = 4
Толщина стенки в месте завинчивания:
d1 = 1,2 s = 1,2 • 8= 9,6 мм.
Толщина крышки в месте контакта с подшипником:
d2 = 0,9 s = 0,9 • 8 = 7,2 мм.
Диаметр крышки:
Dф = D + 4 s = 72+ 4 • 8 = 104 мм; принимаем 100 мм.
Конструктивные размеры крышки подшипника ведомого вала:
По значению D =90 мм — диаметр отверстия в корпусе под подшипник — выбираем следующие данные:
— толщина стенки s = 8 мм
— диаметр болтов d = 8 мм
— число болтов z =4
Толщина стенки в месте завинчивания:
d1 = 1,2 d = 1,2 • 8 = 9,6 мм.
Толщина крышки в месте контакта с подшипником:
d2 = 0,9 d = 0,9 • 8= 7,2 мм.
Диаметр крышки:
Dф = D + 4 s = 90+ 4 • 8 = 122 мм; принимаем 120 мм.
4.1 ПЕРВИЧНЫЙ ЭТАП ЭСКИЗНОЙ КОМПАНОВКИ РЕДУКТОРА
Определение геометрических параметров ступеней валов.
Ведомый вал-шестерня.
Ведомый вал соединяется с двигателем через муфту. По диаметру вала двигателя (d = 19 мм) выбирается муфта, а по ней диаметр первой ступени вала редуктора d = 19 мм. Длина ступени l = 35 мм берется из т. К25 стр. 406.
Вторая ступень выбирается диаметром d = 24 мм, длина l = 40 мм выбирается так, чтобы левый край выступал над болтами на 3…6 мм.
Третья ступень выбирается диаметром d = 25 мм, так как на нее будет насаживаться втулка и подшипник. Длина ступени l = 28 мм берется как сумма толщины шайбы, гайки и плюс 3…6 мм.
Четвертая ступень выбирается диаметром d = 28 мм, она больше предыдущей ступени, так как на нее будет насаживаться шестерня. Длина l = 38 мм меньше ширины шестерни на 2 мм.
Пятая ступень выбирается диаметром d = 30 мм так, и длинна ее l=60мм.
Промежуточный вал.
Принимаем диаметр первой ступени d = 35 мм так, чтобы он был меньше диаметра под цилиндрическое колесо. Длина l = 38 мм равна ширине подшипника плюс расстояние для обеспечения зазора между корпусом и подшипником, корпусом и колесом (длинна втулки).
Диаметр второй ступени принимаем из ориентировочного расчета диаметров валов d =40 мм. Длина ступени принимается равная ширине ступицы колеса l = 32 мм.
Диаметр третьей ступени d = 45 мм должен быть больше диаметра второй и четвертой ступеней для обеспечения упора зубчатого колеса и шестерни. Длина ступени l= 60 мм .
Остальные ступени также как и предыдущие, так как вал симметричен.
Ведомый вал.
Диаметр первой ступени d=45мм и длинна его равна l=63мм, соответствует длине ступицы звездочки.
Диаметр второй ступени d = 48 мм. Длина ступени l = 30 мм.
Диаметр третьей ступени d = 50 мм больше диаметра первой ступени. Длина ступени l = 96 мм берется так, чтобы конец ступени с одной стороны обеспечивал зазор между подшипником и корпусом, а с другой стороны выступал над крышкой на 3…6 мм.
Диаметр четвертой ступени d = 68 мм выбирается большим, чем диаметр предыдущей ступени, а длина l = 10 мм — так, чтобы обеспечивать упор зубчатого колеса.
Диаметр пятой ступени d = 60 мм берется на несколько миллиметров больше чем придедущий вал, для упора его в подшипник. Длина ступени l = 56 мм.
Диаметр шестой ступени d=50мм выбирается меньшим, чем диаметр предыдущей ступени, и длинна ее l = 27 мм, равна длине подшипника.
Диаметр седьмой ступени d=58мм выбирается меньшим, чем диаметр предыдущей ступени, длинна этой ступени выбирается l = 30 мм, чтобы данная ступень выступала над крышкой на 10 мм.
Диаметр седьмой ступени d = 45 мм берется меньшим, чем у предыдущей ступени для обеспечения упора муфты. Длина l = 60 мм равна длине ступицы муфты.
Выбор подшипников:
Для ведущего вала выбирается подшипник шариковый радиальный однорядный, легкой серии модели 205 с параметрами:
— внутренний диаметр d = 25 мм
— наружный диаметр D =52 мм
— ширина подшипника Т = 15 мм Для промежуточного вала выбирается подшипник шариковый радиальный однорядный, легкой серии модели 207 с параметрами:
— внутренний диаметр d = 35 мм
— наружный диаметр D = 72 мм
— ширина подшипника Т = 17 мм Для ведомого вала выбирается подшипник шариковый радиальный однорядный, легкой серии модели 210 с параметрами:
— внутренний диаметр d = 50 мм
— наружный диаметр D =90мм
— ширина подшипника Т = 20 мм Компоновка редуктора:
1. Намечаем расположение проекций компоновки в соответствии с кинематической схемой привода и наибольшими размерами колеса.
2. Проводим оси проекций и осевые линии валов. Проводим межосевое расстояние между парами цилиндрической передачи.
3. Вычерчиваем редукторные пары в соответствии с геометрическими параметрами, полученными в результате проектного расчета.
4. Расстояние между шестернями:
принимаем .
5.Расстояние между внутренней поверхностью стенки корпуса и зубчатыми колесами а=L+4=350+4=10мм:
где L = 350мм — наибольшее расстояние между внешними поверхностями деталей передач, мм.
6. Расстояние между дном корпуса и колесами редукторов:
b0 = 4 а; b0 = 4 •10 = 40 мм.
Действительный контур корпуса редуктора зависит от его кинематической схемы, размеров деталей передач, способа транспортировки, смазки и т. п. и определяется при конструктивной разработке компоновки редуктора.
5. РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА С ПОДБОРОМ ПОДШИПНИКОВ
5.1 РАСЧЕТ ВХОДНОГО ВАЛА
Исходные данные:
Материал вала Сталь 45;
Мощность, снимаемая с вала, Вт: ;
Частота вращения вала, об/мин: .
Компоненты силового взаимодействия в зацеплении зубчатых колес, Н:
Срок службы вала, часов .
Крутящий момент в нагруженных сечениях вала, Нм .
Расстояния между точками приложения сил, мм :
Расчеты для построения эпюры.
В горизонтальной плоскости:
В вертикальной плоскости:
Проверочный расчет вала на выносливость в опасных сечениях по коэффициенту безопасности.
1-е опасное сечение:
Суммарный момент:
Амплитуды переменных соответствующих циклов напряжений.
Коэффициенты, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла направляющий на сопротивление усталости:
Масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности:
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении:
Запас сопротивления усталости только по изгибу:
Запас сопротивления усталости только по кручению:
Запас сопротивления усталости:
Прочность и жесткость вала обеспечена.
2-е опасное сечение:
Суммарный момент.
Амплитуды переменных соответствующих циклов напряжений.
Коэффициенты, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла направляющий на сопротивление усталости:
Масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности:
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении:
Запас сопротивления усталости только по изгибу:
Запас сопротивления усталости только по кручению:
Запас сопротивления усталости:
Прочность и жесткость вала обеспечена.
Расчет подшипников.
Исходные данные:
Реакции опор:
Назначаем шариковые радиальные однорядные подшипники, условное обозначение 205, для которых динамическая и статическая грузоподъемности
Выполняем проверочный расчет только подшипника правой опоры, как наиболее нагруженного.
Коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки:
Температурный коэффициент:
Условная постоянная радиальная нагрузка:
Коэффициент режима нагрузки :
Эквивалентная долговечность:
Т.к.
Динамическая грузоподъемность:
Условие выполняется, подшипники подобраны правильно.
5.2 РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА
Исходные данные:
Материал вала — Сталь 45;
Мощность, снимаемая с вала, Вт: ;
Частота вращения вала, об/мин: .
Компоненты силового взаимодействия в зацеплении зубчатых колес, Н:
Срок службы вала, часов .
Крутящий момент в нагруженных сечениях вала, Нм .
Расстояния между точками приложения сил, мм :
Расчеты для построения эпюры.
В горизонтальной плоскости:
В вертикальной плоскости:
Проверочный расчет вала на выносливость в опасных сечениях по коэффициенту безопасности.
Суммарный момент.
Амплитуды переменных соответствующих циклов напряжений.
Коэффициенты, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла направляющий на сопротивление усталости:
Масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности:
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении:
Запас сопротивления усталости только по изгибу:
Запас сопротивления усталости только по кручению:
Запас сопротивления усталости:
Прочность и жесткость вала обеспечена.
Расчет подшипников.
Исходные данные:
Реакции опор:
Назначаем шариковые радиальные однорядные подшипники, условное обозначение 207, для которых динамическая и статическая грузоподъемности
Выполняем проверочный расчет только подшипника правой опоры, как наиболее нагруженного.
Предварительно находим
По таблице находим e=0,37; и далее при V=1;
При этом X=1; Y=0.
Коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки:
Температурный коэффициент:
Условная постоянная радиальная нагрузка:
Коэффициент режима нагрузки :
Эквивалентная долговечность:
Т.к.
Динамическая грузоподъемность:
Условие выполняется, подшипники подобраны правильно.
5.3 РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО ВАЛА
Исходные данные:
Материал вала — Сталь 45;
Мощность, снимаемая с вала, Вт: ;
Частота вращения вала, об/мин: .
Компоненты силового взаимодействия в зацеплении зубчатых колес, Н:
Срок службы вала, часов .
Крутящий момент в нагруженных сечениях вала, Нм .
Расстояния между точками приложения сил, мм :
Расчеты для построения эпюры.
В горизонтальной плоскости:
В вертикальной плоскости:
Проверочный расчет вала на выносливость в опасных сечениях по коэффициенту безопасности.
В сечении под колесом:
Суммарный момент.
Амплитуды переменных соответствующих циклов напряжений.
Коэффициенты, корректирующий влияние постоянной составляющей цикла направляющий на сопротивление усталости:
Масштабный фактор и фактор шероховатости поверхности:
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении:
Запас сопротивления усталости только по изгибу:
Запас сопротивления усталости только по кручению:
Запас сопротивления усталости:
Прочность и жесткость вала обеспечена.
Расчет подшипников.
Исходные данные:
Реакции опор:
Назначаем шариковые радиальные однорядные подшипники, условное обозначение 210, для которых динамическая и статическая грузоподъемности
Выполняем проверочный расчет только подшипника правой опоры, как наиболее нагруженного.
Предварительно находим
По таблице находим e=0,37; и далее при V=1;
При этом X=1; Y=0;
Коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки:
Температурный коэффициент:
Условная постоянная радиальная нагрузка:
Коэффициент режима нагрузки:
Эквивалентная долговечность:
Т.к.
Динамическая грузоподъемность:
Условие выполняется, подшипники подобраны правильно.
6 РАСЧЕТ ШПОНОК
Для передачи вращающего момента между зубчатым колесом и валом применим призматические шпонки. Сечение шпонки выбираем по таблице (с. 390 [2]) в зависимости от диаметра вала. Шпонки изготавливаем из стали 45, []=80…100 МПа.
Расчетная длина шпонки:
;
l = lp+b=18,4+24,4 мм;
Принимаем стандартную шпонку, (ГОСТ 23 360−78).
Напряжение смятия:
где Т — вращающий момент на валу, Нм;
d - диаметр вала, мм;
h - высота шпонки, мм;
t1 - глубина паза вала, мм;
l = lp+b - длина шпонки, мм;
b - ширина шпонки, мм.
Исходные данные и результаты расчета сводим в таблицу 1.
Таблица 1.
Вал | Диаметр вала d, мм | Крутящий момент Т, Нм | Размеры сечения шпонки, мм | Глубина паза, мм | Длина шпонки l, мм (по ГОСТу 23 360−78) | |||
b | h | t1 | t2 | |||||
19 (под муфтой) | 34,9 | 3,5 | 2,8 | |||||
28 (под шестернями) | 3,3 | |||||||
40 (под зубчатыми колесами) | 127,5 | 3,3 | ||||||
45 (под шестерней) | 5,5 | 3,8 | ||||||
45 (под звездочку и муфту) | 304,2 | 5,5 | 3,8 | |||||
55 (под колесом) | 3,3 | |||||||
Условие прочности по напряжениям смятия выполняются для всех шпонок.
7. ВЫБОР И РАСЧЕТ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ МУФТ
По крутящему моменту для соединения выходного вала с рабочим валом к скиповому подъемнику выбираем по значению d=30 мм и d=22 мм упругую муфту втулочно-пальцевую (МУВП 125−30−1-22−1 ГОСТ 21 424–93) со следующими характеристиками:
· передаваемый момент Т=125 Нм;
· частота вращения не более n=4600 об/мин;
· длина полумуфты L=34 мм;
· допускаемое радиальное смещение ;
· допускаемое угловое смещение ;
Расчётный момент
где кр — коэффициент режима работы привода, .
Проверяем муфту по напряжению смятия резиновых втулок
МПа, где — диаметр пальца под втулкой, мм;
— длина резиновой втулки, мм; - число пальцев, ;
— диаметр окружности расположения пальцев, мм.
.
Окончательно принимаем муфту МУВП 125−30−1-22−1 ГОСТ 21 424–93.
8. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ВЕДУЩЕЙ ЗВЕЗДОЧКИ И ПОСАДОК ИХ НА ВАЛЫ
Рисунок 11.1 — Основные размеры зубчатых колес и ведущей звездочки.
Таблица 11.1 — Основные размеры зубчатых колес и ведущей звездочки.
№ П/П | Наименование величины и формулы | Обозначения | Зубчатые колеса ступеней | Звездочка | ||
Быстроходной | Тихоходной | |||||
Ширина венца, мм | b | |||||
Модуль, мм | m | 2,5 | ; | |||
Диаметр, мм | df/Df | 169,75 | 194,7 | |||
Диаметр вала, мм | dв | |||||
Длина шпонки, мм | lш | |||||
Толщина обода д=2,5m+2?8, мм | д | ; | ||||
Толщина диска с=(0,2…0,3)b, мм | с | 10,8 | 16,8 | |||
Диаметр обода Dд=df-2д, мм | Dд | 153,75 | 178,7 | |||
Диаметр ступицы dc=1,6dв, мм | dc | |||||
Длина ступицы lc=lш+(5…10)>В, мм | lc | |||||
Диаметр оси расположения отверстий D0= (Dд +dс)0,5, мм | D0 | |||||
Диаметр отверстия dо=15…25мм | dо | |||||
11.2 Поля допусков насаживаемых зубчатых колес и шестерен на валы:
— зубчатое колесо и шестерня быстроходной ступени Н7/p6;
— зубчатое колесо и шестерня тихоходной ступени Н7/р6;
— ширина шпоночного паза вала Р9;
— ширина шпоночного паза отверстия JS9.
11.3 Поля допусков втулок на валах и крышек подшипников в корпусе:
— втулок F12/h7 ;
— крышек Н7/f11.
11.4 Поле допуска насаживания звездочки ведущей на вал Н7/k6.
11.5 Поле допуска посадочных мест подшипника на вал L0/k6 и в корпус Н7/l0.
9. ПРОВЕРОЧНЫЙ (УТОЧНЕННЫЙ) РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО ВАЛА
Справочно: Расчет сводится к определению фактического коэффициента запаса сопротивления усталости для предположительно опасных сечений и сравнению его с допускаемым.
При общем (одновременном) действии нагружений изгиба и кручения должно соблюдаться стр. 152 [2]).
Опасное сечение устанавливается по чертежу вала (из листа графической части — сборочный чертеж редуктора) и уточненным эпюрами крутящих и изгибающих моментов вала.
Уточнение осуществляется после вычерчивания в тонких линиях сборочного чертежа редуктора и сравнения полученных измерением расстояний между срединами подшипников и местами приложения нагрузок на валы от, , и и этими же расстояниями принятыми из эскизной компановки (в нашем случае, полученных расчетным путем). В случае идентичности или же расхождением на 5%, эпюры и T принимаются из раздела освещающего расчет валов.
Анализ, выполненный по изложенной методике, в нашем случае показывает расхождение на 2…3 мм и дает основание использовать данные раздела 7 пояснительной записки без уточнения.
12.1 Материал вала.
Примем Сталь 45 (нормализованная), для которого из таблицы 10.7[2], , .
Проверка сечений вала.
Первое под подшипником (опора ''A''). Концентратором напряжений выступает посадка внутреннего кольца подшипника с натягом.
— напряжения в этом сечении
;
;
где и — моменты сопротивления изгибу и кручению сечения вала;
и — значения моментов изгиба и кручения в сечении вала (см. рисунок 7.3.1).
d — диаметр ведущего вала под подшипниками.
— коэффициенты запаса сопротивления усталости где — и — пределы выносливости гладких стандартных цилиндрических образцов при симметричном цикле изгиба (при котором среднее напряжение, а амплитуда нагружений) и отнулевом цикле кручения (при этом).
и — коэффициенты, характеризующие чувствительность материала к асимметрии цикла напряжений (для Стали 45 и, таблица 10.7 [2]).
и — коэффициенты снижения пределов выносливости.
и ,
здесь и — эффективные коэффициенты напряжений для данного сечения вала в зависимости от его формы.
— коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения.
Для валов в местах установки деталей по таблице 10.11 [2]);
и .
— коэффициент влияния шероховатости поверхности (, таблица 10.13 [2]);
— коэффициент влияния поверхностного упрочнения, для неупрочненных поверхностей (таблица 10.14 [2]).
Тогда
.
— общий запас сопротивления усталости
что > [S]=1,5…2,5
Второе. Под колесом тихоходной ступени
.
Передаваемый крутящий момент:
.
Под колесом концентрация вызвана наличием шпоночной канавки в=16 мм и глубиной, на валу диаметром 55 мм.
Момент сопротивления сечения вала:
Напряжения в этом сечении
— коэффициент снижения пределов выносливости (по таблице10.10 [2], приняв для вала Сталь 45 с, ,, и (таблица 10.7 [2]).; ;;; .
— коэффициент запаса прочности
;
— общий запас сопротивления усталости
что > [S]=1,5…2,5.
Вывод: Следовательно в рассматриваемых сечениях усталостная прочность выбранного материала обеспечивается.
10. СМАЗКА ЗАЦЕПЛЕНИЙ И ПОДШИПНИКОК
Средняя скорость в зацеплении:
;
где — скорости в зацеплениях быстроходной и тихоходной ступеней привода.
Кинематическая вязкость масла для смазки зубчатых зацеплений по при ;
по стр. 220 назначаем масло с вязкостью 118
Смазочный материал По стр. 220 по кинаматической вязкости 118 принимаем индустриальное масло Н-100А ГОСТ 20 799–75
Объем смазочного материала С учетом действительных размеров внутренней полости редуктора и глубины погружения колеса на 1/3 радиуса по внешнему диаметру, то
здесь А, Б — соответственно ширина, длина внутренней полости основания редуктора, измерения из чертежа.
Н — высота слоя смазочного материала, с учетом погружения колеса на 1/3 радиуса.
Смазка подшипников качения будет производиться из картера редуктора в результате разбрызгивания масла зубчатым колесом. Для этого полости подшипников выполняются открытыми внутрь корпуса.
11. СБОРКА РЕДУКТОРА
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают масляной краской.
Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора начиная с узлов валов.
На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники предварительно нагретые в масле до 80…100 0C.
На ведомый и промежуточный валы закладывают шпонки и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала, затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле. Собранные валы закладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, предварительно покрыв поверхность 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 на ведомый вал надевают распорные кольца, в подшипниковые камеры крышки закладывают солидол, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.
Перед постановкой сквозных крышек в проточки укладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом.
Затем проверяется проворачивание валов, отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами. Потом ввертывают пробку масло спускного отверстия с прокладкой и устанавливают маслоуказатель.
Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона, закрепляют крышку болтами.
Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями эксплуатации.
1.Детали машин и основы конструирования. Методическое пособие по выполнению курсового проекта. Часть 1. Мн.: БГАТУ. -2009. -196 с.
2.Детали машин и основы конструирования. Под общ. ред. М. Н. Ерохина. М.: КолосС-2008;462с.
3.Детали машин в примерах и задачах. Под общ. ред. С. Н. Ничипорчика. — 2-е изд. — Мн.: Вышэйшая школа. 1981. — 432 с.
4.Шейблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для техникумов. — М.: Высш. шк., 1991. — 432 с.
5.Дунаев П. Ф. Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Высш. шк., 1990. — 399 с.
6.Детали машин: Атлас конструкций/Под ред Д. Н. Решетова. — М.: Машиностроение, 1979. — 367 с.