Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ СУМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН на тему: «Расчеты двухступенчатого, цилиндрического, косозубого редуктора» 080402 КП-09.000.00 Остапенко Вариант 9 Проверил Концевич Сумы 2005 Содержание
1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет 2 Расчет передач 3 Предварительный расчет валов редуктора 3.1 Ориентировочный расчет валов 3.2 Компоновка редуктора, конструирования зубчатых колес и корпуса редуктора 3.3 Приближенный расчет валов 3.4 Выбор подшипников 3.5 Выбор посадок 3.6 Расчет соединений 4 Выбор смазки 5 Выбор и проверочный расчет муфт 6 Список литературы 1
В
ыбор электродвигателя и кинематический расчет
Задание :
Спроектировать привод цепного конвейера. Исходные данные :
Окружная сила на звёздочке : Скорость движения цепи : Диаметр звёздочки :
Рисунок 1. Схема привода цепного конвейера Определяем общий КПД привода :
КПД муфты : КПД цилиндрической передачи : КПД пары подшипников качения : КПД цепной передачи : Мощность на валу звёздочки :
Требуемая мощность электродвигателя :
По требуемой мощности Номинальная частота вращения и угловая скорость :
Угловая скорость барабана :
бщее передаточное отношение :
Частные передаточные числа :
- для тихоходной ступени : - для быстроходной ступени : Вал 1 :
Вал
2
:
Вал
3
:
Вал 4 :
Таблица результатов :
Проверка :
2.1 Расчет цилиндрических зубчатых передач
2.1. 1 Определение допускаемых напряжений
По условию задания материал шестерни – Сталь 35ХМ, с термообработкой – закалкой. С Допускаемое контактное напряжение: Допускаемое напряжение изгиба: [1, с.9, табл. 2.2]. Материал колеса – Сталь 40Х с термообработкой – улучшение, 235-262 НВ и пределом текучести Допускаемое контактное напряжение [1, с.8, табл. 2.1, 2.2]: Допускаемое напряжение изгиба: 2.1.2 Определения размеров венцов зубчатых колес
Расчетное допускаемое напряжение: В качестве расчетного контактного напряжения принимаем Межосевое расстояние быстроходной ступени:
где для косозубых колес Срок службы в редуктора в часах: где Число циклов нагружения редуктора: где Базовое число циклов нагружений - где Коэффициент концентрации загрузки: Коэффициент эквивалентной нагрузки: Принимаем: Тогда Принимаем: Делительный диаметр колеса: Ширина колеса: Модуль зацепления:
где Коэффициент долговечности:
где Коэффициент эквивалентности: m=6 при термической обработке улучшения. Принимаем Принимаем m1
=2мм. Минимальный угол наклона зубьев: Суммарное число зубьев: Определяем действительный угол наклона зубьев: Число зубьев шестерни: Число зубьев колеса: Уточняем передаточное число: что допустимо [1, с.13]. Делительный диаметр шестерни: Диаметры окружностей вершин: Диаметры окружностей впадин: Межосевое расстояние тихоходной ступени:
где для косозубых колес Коэффициент концентрации загрузки: В качестве расчетного контактного напряжения принимаем Принимаем: Делительный диаметр колеса: Ширина колеса: Модуль зацепления:
где Принимаем m2
=3мм. Минимальный угол наклона зубьев: Суммарное число зубьев: Определяем действительный угол наклона зубьев: Число зубьев шестерни: Число зубьев колеса: Уточняем передаточное число: что допустимо [1, с.13]. Делительный диаметр шестерни: Диаметры окружностей вершин: Диаметры окружностей впадин: 2.1.3 Проверочные расчеты зубчатых передач
По напряжению изгиба в зубьях колеса:
Предварительно определим окружную скорость колеса быстроходней ступени: При такой скорости степень точности зацепления 9 [1, с.14, табл.2.5]. Тихоходной ступени: Степень точности зацепления – 9 [1, с.14, табл.2.5]. Окружная сила в зацеплении тихоходной ступени: Быстроходной ступени: Проверка на изгиб быстроходной ступени:
При переменной нагрузке: где x=0,75 – коэффициент режима [см. выше], Эквивалентная окружная сила: где Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни: Тихоходная ступень:
При переменной нагрузке: где x=0,75 – коэффициент режима [см.выше], Эквивалентная окружная сила: где
Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни: Проверка зубьев колес по контактным напряжениям. Для быстроходной ступени:
Тихоходная ступень:
2.1.4 Определения сил действующих в зацеплении
Окружная сила на колесе быстроходной ступени: Тихоходной ступени: Радиальная сила быстроходной ступени: где Для тихоходной ступени: где Осеева сила: Для быстроходной ступени: Для тихоходной ступени: 3
Предварительный расчет валов редуктора 3.1 Ориентировочный расчет валов
Предварительный расчет валов проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Ведущий вал быстроходной ступени: где С учетом соединения вала шестерни быстроходной ступени с валом электродвигателя муфты МУВП (муфта упруга втулочно-пальцева), принимаем диаметр: Диаметр вала под уплотнением и подшипником: Шестерню выполняем заодно с валом: Ведомый вал быстроходной ступени (и ведущий тихоходной ступени): где Принимаем диаметр вала под подшипники: Диаметр выходного конца ведомой тихоходной ступени: где Принимаем: 3.2 Компоновка редуктора, конструирования зубчатых колес и
корпуса редуктора 3.2.1 Конструктивные размеры зубчатой передачи
Шестерни выполняются заодно с валами. Быстроходный вал:
Колесо быстроходной ступени кованое: Диаметр вала под колесом: Диаметр ступицы: Длина ступицы: Толщина обода: Толщина диска: Тихоходная ступень:
Размер шестерни: Колесо быстроходней ступени кованое: Диаметр вала под колесом: Диаметр ступицы: Длина ступицы: Толщина обода: Толщина диска: 3.2.2 Конструктивные размеры корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса и крышки: Принимаем: Толщина фланцев поясов корпуса и крышки: Нижний пояс корпуса: Принимаем Диаметр болтов: Фундаментальных: Принимаем М20. Крепящих крышку к корпусу у подшипников: Соединяющих крышку с корпусом: Компоновка необходима для приближенного определения положения зубчатых колес относительно опор, определения опорных реакций и подбора подшипников. При очерчивании внутренней стенки корпуса: 1) принимаем зазор между корпусами ступицами колеса 2) Принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса А=δ=8мм. Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники. Результаты подбора занесем в таблицу: Таблица 2 - Предварительный подбор подшипников Подшипники ведомого вала быстроходной ступени будем смазывать пластичной смазкой. Измерением находим расстояния между наружными торцами подшипников: Для радиально упорных подшипников расстояние от торцов до точки приложения реакции опор: Ведущий вал быстроходной ступени: (см. рисунок 1) Ведомый вал быстроходной ступени: Ведомый вал тихоходной ступени: (см. рисунок 2) 3.3.1 Расчет ведущего вала быстроходной ступени
Из предыдущих расчетов: Расчетная схема вала червячного колеса приведена на Рисунке 1. Определяем реакции в опорах плоскости XZ
Проверка:
-722+2577-1855=0 0=0. Определяем реакции в опорах плоскости YZ
Проверка:
-229+953-724=0, 0=0. Построим эпюры крутящих и изгибающих моментов в горизонтальной плоскости: Построим эпюры крутящих и изгибающих моментов в вертикальной плоскости: Опасным сечением является сечение Б-Б:
где Из условия прочности:
где По расчету Рисунок 1 – Расчетная схема ведущего вала 3.3.2 Расчеты ведомого вала быстроходной ступени
Рисунок 2 – Расчетная схема ведомого быстроходной ступени Из предыдущих расчетов: Расчетная схема вала червячного колеса приведена на Рисунке 2. Определяем реакции в опорах плоскости XZ
Проверка:
-746-2577+7225-3902=0 0=0. Определяем реакции в опорах плоскости YZ
Проверка:
-668-953+2674-1053=0, 0=0. Построим эпюры крутящих и изгибающих моментов: Опасным сечением является сечение Б-Б:
где Из условия прочности:
где т.е. по расчету 3.3.3 Расчеты ведомого вала тихоходной ступени
Рисунок 3 – Расчетная схема ведомого вала тихоходной ступени Из предыдущих расчетов: Расчетная схема вала червячного колеса приведена на Рисунке 2. Определяем реакции в опорах плоскости XZ
Проверка:
4817-7225+2408=0, 0=0. Определяем реакции в опорах плоскости YZ
Проверка:
-21-2674+2695=0, 0=0. Построим эпюры крутящих и изгибающих моментов: Опасным сечением является сечение Б-Б:
где Из условия прочности:
где А у нас по расчету 3.4.1 Ведущий вал быстроходной ступени
Суммарные реакции: Предварительно принимаем подшипники 36208 [см. табл.2] Эквивалентная нагрузка: более нагруженная опора 1.
Где Pr
=1991Н, V=1 – вращается внутреннее кольцо подшипника, Fа1
=467Н, kб
=1 [2, табл.9.19], kт
=1 [2, табл.9.20]. Осевые составляющие: В нашем случае S1
> S2
, Fa
>0, тогдаPa1
=S1
=629H, Pa2
=S1
-Fa
=629-467=162H. Расчетная долговечность, млн. об:
Расчетная долговечность в часах:
3.4.2 Расчет подшипника ведомого вала быстроходной ступени
Суммарные реакции: Предварительно принимаем подшипники 36208 [см. табл.2] Эквивалентная нагрузка: более нагруженная опора 4. Fa
=Fa
3
-Fa
4
=1336-467=869H. Осевые составляющие: В нашем случае S3
< S4
, тогда Fa
4
=S4
+Fa
=1915+869=2284H. Расчетная долговечность, млн. об:
,млн. об. Расчетная долговечность в часах:
3.4.3 Расчет подшипников ведомого вала тихоходной ступени
Суммарные реакции: Предварительно принимаем подшипники 46215 [см. табл.2] Эквивалентная нагрузка: более нагруженная опора 6. е=0,68 [2, табл.9.18]. Осевые составляющие: В нашем случае S5
< S6
, тогда Fa
4
=1336H, Fa
5
=1637H, Fa
6
= S5
+ Fa
4
=1637+1336=2973Н. Расчетная долговечность, млн. об:
Расчетная долговечность в часах:
Посадки назначаем в соответствии с указанными данными в табл.10.13 [2]. Посадки зубчатых колес на валы - Посадки муфт на валы редуктора - Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением по посадке k6. Отклонений отверстий в корпусе под наружные кольца подшипников по посадке Н7. Мазеудерживающие кольцо сажаем на вал по посадке - Посадка вала под монтажом – h8. 3.6.1 Расчет шпоночных соединений
Применяем шпонки призматические по ГОСТ 23360-78. Материал шпонки, сталь 45, нормализованная. Условие прочности:
где Lp
=L-b. Допускаемое напряжение смятия при стальной ступицы Ведущий вал: d=36мм; bxh=10x8мм; t1
=5 мм; длина шпонки l=80 мм; момент на ведущем валу Т=55,6٠103
Н٠мм. т.е. шпонка подходит. Расчет шпонки под зубчатое колесо наведомом валу быстроходной ступени: d=50мм; bxh=14x9мм; t1
=5,5 мм; длина шпонки l=90 мм; момент на ведущем валу Т=269,7٠103
Н٠мм. т.е. шпонка подходит. Ведомый вал тихоходной ступени: d=65мм; bxh=18x11мм; t1
=7 мм; длина шпонки l=90 мм; момент на ведущем валу Т=1036٠103
Н٠мм. т.е. шпонка подходит. Расчеты шпонки под зубчатым колесом на ведомом валу: d=85мм; bxh=22x14мм; t1
=9 мм; длина шпонки l=100 мм; момент на ведущем валу Т=1036٠103
Н٠мм. т.е. шпонка подходит. 4
Выбор смазки 4.1 Выбор смазки зацеплений и подшипников
Смазывание зубчатого зацепления производиться окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающие погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V определяем из расчета 0,25 дм3
масла на 1 кВт передаваемой мощности: V=0,25٠5,76=1,44 дм3
. Устанавливаем вязкость масла [2, с.253, табл.10.8]. При контактных напряжениях Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1 [2, с.204, табл. 9.14] периодически пополняем его шприцом через пресс-масленки. 5 Выбор и проверочный расчет муфт
Выбираем для соединения редуктора и электродвигателя упругую втулочно-пальцевую муфту (МУВП). Эту муфту применяют в случаях, когда возможна несоосность валов и работа соединения сопровождается толчками и ударами. Расчет муфты сводится к определению размеров пальцев и упругих элементов. Пальцы рассчитываются на изгиб: Крутящий момент на быстроходном валу Т1
=55,6Н٠м; Тр
=2٠55,6=11,2Н٠м.[4, с.386, табл. 17.8 и 17.9]. z=6 – число пальцев; dn
=14 мм – диаметр пальцев; D0
=100 мм – диаметр окружности расположения пальцев; ln
=33 мм – длина пальцев; dвт
=27 мм – диаметр втулки; ln
=14 мм – длина втулки.
Проверяем прочность втулки на смятие:
Выбираем туже муфту (МУВП) для соединения редуктора и цепного конвеера. Крутящий момент на быстроходном валу Т3
=1036Н٠м; Тр
=1٠1036=1036Н٠м.[4, с.386, табл. 17.8 и 17.9]. z=10 – число пальцев; dn
=18 мм – диаметр пальцев; D0
=170 мм – диаметр окружности расположения пальцев; ln
=42 мм – длина пальцев; dвт
=35 мм – диаметр втулки; ln
=36 мм – длина втулки. Расчет пальцев на изгиб: Проверяем прочность втулки на смятие: 1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин.- М.: Высшая школа, 1985.- 125с 2. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Машиностроение, 1987.- 150с 3. Иванов М.Н. Детали машин – М.: Высшая школа, 1991. – 200с. 4. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козницов Б.С. Расчеты деталей машин.- М.: Высшая школа, 1986.- 200с.
|