Проектирование одноступенчатого цилиндрического редуктора

электродвигатель редуктор вал подшипник Введение

1. Исходные данные

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет передач

3. Эскизная компоновка редуктора

4. Расчет валов

4.1 Силы, действующие на валы

4.2 Расчетные схемы валов, реакции, эпюры изгибных и крутящих моментов (Нмм)

5. Подбор подшипников

5.1 Дополнительные исходные данные

5.2 Подшипники вала-шестерни

5.3 Подшипники ведомого вала

6. Выбор и проверка шпонок

7. Смазка зубчатого зацепления и подшипников Список литературы Введение Шевронные цилиндрические передачи можно представить себе как два соединенных между собой косозубых колеса с противоположными направлениями зубьев: одно — с правым, другое — с левым наклоном линии зуба. Угол наклона обеих частей зуба одинаковый (обычно 20−30°).Так как обе части шевронного колеса имеют зубья с разным направлением (левое и правое), то возникающие во время работы осевые силы уравновешиваются, не создавая дополнительной нагрузки на подшипники.

Шевронные колеса трудоемки и сложны в изготовлении, особенно важно обеспечить симметричное расположение зубьев обеих частей. Их широко применяют в крупных редукторах для передачи больших нагрузок плавно и бесшумно.

Шевронные зубчатые колеса могут быть изготовлены с канавкой, которую выполняют в середине зубчатого венца для лучшего выхода инструмента, и без канавки. Колеса без канавки обладают более высокой прочностью зубьев, но сложнее в изготовлении, чем колеса с канавкой.

1. Исходные данные Синхронная частота вращения двигателя, об/мин 1000

Модуль m 5

Количество зубьев колеса z1 21

Количество зубьев шестерни z2 78

Угол наклона зубьев в 18^_

Диаметр хвостовика шестерни dх1 60

Диаметр хвостовика вала dх2 80

Тип редуктора Цилиндрический Зубья Шевронные

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет передач Определим передаточное число редуктора Принимаем из единого ряда [2 стр.51] передаточное число uгост Крутящий момент на валу — шестерни Мощность на входном валу редуктора

n2 — частота вращения выходного вала, об/мин Угловая скорость выходного вала с -1

Мощность на выходном валу где Т2 — крутящий момент на выходном валу Нм;

Мощность на входном валу где з = 0,97? КПД принимаем для цилиндрического редуктора.

В соответствии с табл. 2.2 принимаем электродвигатель 4A160S6У3.

Номинальная мощность Р= 11,0 кВт.

Отношение пускового момента к номинальному Синхронная частота вращения nc =1000 об/мин, скольжение S = 2,7%.

Определяем действительную частоту вращения выходного вала

об/мин.

3. Эскизная компоновка редуктора Компоновку производим в масштабе 1:1 в двух проекциях: разрез по осям валов и вид спереди.

На первом этапе основной рабочей проекцией является первая.

Проводим оси валов, расстояние между которыми равно межосевому расстоянию (а = 100 мм), очерчиваем контуры колеса в. виде прямоугольников.

Определение (назначение) диаметров ступеней валов.

Диаметр выходного конца вала — шестерни где T1 — крутящий момент на валу — шестерни, Нмм;

Нмм;

= 15 МПа — заниженное значение допускаемого касательного напряжения.

мм;

Принимаем = 36 мм.

Диаметр вала под подшипники назначаем = 40 мм. Диаметр буртика принимаем = 46 мм. В этом случае >, a высота буртика 3 мм обеспечит базирование торца внутреннего кольца подшипника.

Для отношения принимаем исполнение шестерни и вала как единой детали — вал-шестерни.

Диаметр конца выходного вала

мм, принимаем = 45 мм.

Диаметр вала под подшипники назначаем = 50 мм.

Полагая установку распорного мазеудерживающего кольца между внутренним кольцом подшипника и торцом колеса со стороны хвостовика, назначаем диаметр вала под колесо = 60 мм.

Диаметр буртика принимаем = 70 мм.

Ориентировочные размеры элементов корпуса и некоторых деталей Толщина стенки корпуса редуктора — по табл. 2.1 [1]

д = 0,025а + 3 мм? 6 мм; д = 0,025· 125 + 3 = 6,125 мм.

Принимаем д =8 мм.

Расстояние между стенкой и зубчатым колесом а* = 1,2 д = 1,2· 8 = 9, 6 мм;

принимаем а* = 10 мм.

Диаметр стяжных болтов между верхней и нижней частями корпуса — по табл. 2.1 [1]

где Т2 — имеет физическую величину Нм;

принимаем = 10 мм.

Ширина фланца (по разъему корпуса):

мм.

Ширина фланца (от внутренней стенки):

мм.

Принимаем = 40 мм.

Вал-шестерню устанавливаем на радиально-упорных роликовых конических подшипниках, ориентируясь на легкую серию.

Для вала шестерни — подшипник 7208; размеры его: d = 40 мм; D = 80 мм; В = 18 мм; T = 19,75 мм.

Вал колеса устанавливаем на радиальных с короткими цилиндрическими роликами подшипниках легкой серии 32 210. Размеры подшипника: d = 50 мм; D = 90 мм; В = 20 мм.

Размеры манжет на выходных концах валов:

вал — шестерня: D = 70 мм; h =10 мм; вал колеса: D = 95 мм; h = 12 мм.

Ширина распорного кольца = 12 мм.

Крышки подшипников принимаем торцевые стандартные.

Назначение длины концов валов Вал-шестерня — по табл. 4.1 l1= 82 мм, выходной вал l2= 82 мм.

Эскизная компоновка редуктора показана на рис. 2, при этом приведены размеры, необходимые для дальнейших расчетов валов, подбора подшипников и шпонок.

4. Расчет валов

4.1 Силы, действующие на валы Силы в зацеплении:

окружная сила

Н;

радиальная сила

Н;

осевая сила

Н;

Консольные силы:

на валу-шестерни

Н;

на выходном валу

Н;

Консольные силы прикладываем к середине концов валов.

Поскольку направление их неизвестно, то определяем реакции на опорах валов отдельно от сил зацепления и отдельно от консольной силы.

Рисунок 3 — Схема действия сил на валы редуктора

4.2 Расчетные схемы валов, реакции, эпюры изгибных и крутящих моментов (Нмм) Вал-шестерня (рис. 3)

Из компоновки находим а1 = 53 мм, b1 = 77 мм, c1 = 53 мм,

d1 = 70,57 мм, e1 = 73 мм, Определение реакций R2x, R1x:

;

H;

H;

;

Проверка:

; 571,5 + 571,5 — 571,5 — 571,5 = 0.

H;

Рисунок 4 — Эпюры сил, изгибных и крутящих моментов, действующих во входном валу редуктора Максимальный изгибающий момент:

Н· мм;

Н· мм.

Изгибающий момент на участке b1:

Н· мм;

Н· мм.

Определение реакций R1y, R2y:

Максимальный изгибающий момент:

Н· мм;

Н· мм.

Реакции от консольной cилы FК1:

;

;

;

.

Проверка:

; -518 + 1817 — 1299 = 0.

Максимальный изгибающий момент от консольной силы:

Н· мм;

Результирующие реакции на опорах от сил в зацеплении

Н;

Н.

Результирующий максимальный изгибающий момент от сил в зацеплении:

Н· мм.

Выходной вал (рис. 3)

Из компоновки находим а2 = 53 мм, b2 = 77 мм, c2 = 53 мм,

d2 = 179,43 мм, e2 = 73 мм, Определение реакций R2x, R1x:

;

;

Рисунок 5 — Эпюры сил, изгибных и крутящих моментов, действующих в выходном валу редуктора Проверка:

; 571,5 + 571,5 — 571,5 — 571,5 = 0.

Максимальный изгибающий момент на участке a2:

Н· мм.

Максимальный изгибающий момент на участке c2:

Н· мм.

Максимальный изгибающий момент на участке b2:

Н· мм;

Н· мм.

Определение реакций R1y, R2y:

Максимальный изгибающий момент:

Н· мм;

Н· мм.

Реакции от консольной cилы FК2:

;

;

;

.

Проверка:

; -518 + 1817 — 1299 = 0.

Максимальный изгибающий момент от консольной силы:

Н· мм;

Результирующие реакции на опорах от сил в зацеплении Н;

Н.

Результирующий максимальный изгибающий момент от сил в зацеплении:

Н· мм.

5. Подбор подшипников

5.1 Дополнительные исходные данные Нагрузка с легкими толчками, температура редуктора не превышает 100єС.

5.2 Подшипники вала-шестерни Для выбранного при эскизной компоновке радиально-упорного роликового конического подшипника легкой серии 7208 базовая динамическая грузоподъемность С = 58,3 кН, а статическая Со — 40,0 кН.

Радиальная нагрузка на подшипники:

Н;

Н.

Осевая нагрузка

Н.

Отношение

.

По значению из [2, 3] определяем коэффициент осевого нагружения е = 0.

Н;

Н.

Проверку на долговечность производим по подшипнику 1 так как .

Наработка в часах

ч Подшипник 7208 заданный ч обеспечивает.

5.3 Подшипники ведомого вала Для выбранного при эскизной компоновке радиального с короткими цилиндрическими роликами подшипника легкой серии 32 210 внутренний диаметр d = 40 мм; наружный диаметр D = 80 мм; ширина В = 18 мм; базовая динамическая грузоподъемность С = 45,7 кН, а статическая Со — 27,5 кН.

Радиальная нагрузка на подшипники:

Н;

Н.

Осевая нагрузка

Н.

Отношение

.

По значению из [2, 3] определяем коэффициент осевого нагружения е = 0.

Н;

Н.

Проверку на долговечность производим по подшипнику 1 так как .

Наработка в часах

ч Подшипник 32 210 заданный ч обеспечивает.

6. Выбор и проверка шпонок Принимаем для валов призматические шпонки исполнения I (со округленными концами) ГОСТ 23 360–78, табл. 5.1 СП.

Для конца вала-шестерни, имеющего диаметр dх1 = 36 мм, по табл. 5.1 [1], принимаем шпонку сечением B· h=10·8, длиной l= 65 мм.

Проверке шпонки на cмятие где t — глубина шпоночного паза, t = 5 мм; - расчетная длина шпонки, мм. =120 МПа.

МПа.

Шпонка удовлетворяет условию прочности.

Для конца выходного вала, имеющего диаметр dх1 = 45 мм, по табл. 5.1 [1], принимаем шпонку по ГОСТ 23 360–78 сечением B· h=14·9, длиной l= 70 мм. Расчетная длина шпонки, мм, глубина шпоночного паза, t =5,5 мм;

Проверке шпонки на смятие

МПа.

Шпонка удовлетворяет условию прочности.

Для конца выходного вала в месте посадки колеса с диаметром dв2 = 60 мм, по табл.5.1 [1], принимаем шпонку по ГОСТ 23 360–78 сечением B· h=18·11, длиной l=70мм.

Расчетная длина шпонки, мм, глубина шпоночного паза, t =6 мм;

Проверке шпонки на cмятие

МПа.

Шпонка удовлетворяет условию прочности.

7. Смазка зубчатого зацепления и подшипников По табл. 2.11 находим, что для данного редуктора (окружная скорость х =3,38 м/с и контактные напряжения ун = 316 МПА) целесообразно применить жидкое масло с кинематической вязкостью V = 2,8· 106 мм²/с.

Принимаем индустриальное масло М-30 А ГОСТ 20 799–75. Объем масляной ванны

Vм? 0,3 • Р = 0,3 • 15 = 4,5 л.

Максимальное погружение колеса в масляную ванну ~ 2,5. Для смазки подшипников применяем ЦИАТИМ 201 ГОСТ 6267–74.

1. Методические указания к проектированию одноступенчатого цилиндрического редуктора по дисциплине «Детали машин» для студентов специальностей 17.01, 09.02 / Сост. В. В. Калякин.- Днепропетровск: ДГИ, 1990. — 101 с.

2. Проектирование механических передач: Учеб.-спр. Пособие / С. А. Чернавский, Г. А. Снесарев, Б. С. Козинцев и др.- М.: Машиностроение, 1984. 560 с.

3. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин, — К.: Высш. шк., 1985, — 416 с.

4. Курсовое проектирование деталей машин / В. В. Кудрявцев, Ю. А. Державец, И. И. Арефьев к др.; Под общ. ред. В. Н. Кудрявцева: Учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984, — 400 с.