Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
1.
Разработка кинематической схемы привода галтовочного барабана
1.1
Исходные данные
Рис. 1 Привод галтовочного барабана: 1 – двигатель; 2 – передача клиновым ремнем; 3 – цилиндрический редуктор; 4 – упругая втулочно-пальцевая муфта; 5 – галтовочный барабан; I, II, III, IV – валы, соответственно, – двигателя, быстроходный и тихоходный редуктора, рабочей машины Таблица 1 1.2
Определим ресурс привода
Ресурс привода где: Lh
– ресурс привода; Lr
=6 – срок службы привода, лет; tc
=8 – продолжительность смены, ч; Lc
=2 – число смен; k=0,85 – коэффициент простоя; 2.
Выбор электродвигателя. Кинематический расчет привода
2.1
Определим номинальную мощность и номинальную частоту вращения двигателя, передаточное число привода и его ступеней
Мощность исполнительного механизма: где: F – окружная сила на барабане, Н; V – окружная скорость барабана, м/с; Частота вращения исполнительного механизма: где: D – диаметр барабана, мм; Общий КПД приводящего механизма: где: η – КПД приводящего механизма; ηз.п.
– КПД пары цилиндрических колес косозубой передачи; ηрем
– КПД клиноременной передачи; ηподш
– КПД пары подшипников качения; ηм
– КПД упругой втулочно-пальцевой муфты; Требуемая мощность двигателя: По ГОСТ 19523 – 81 по требуемой мощности P=3 кВт выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный серии 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин 4А112МА6У3 с параметрами Pдв
= 3,0 кВт и скольжением s=4,7%. Номинальная частота вращения: nэд
=n*(1-s)=1000*0,953=953 об/мин Угловая скорость вращения вала электродвигателя: Передаточное число приводящего механизма: Т.о. передаточное число ременной передачи Nр
=4, передаточное число цилиндрической косозубой передачи Nз.п
=4,48 Вращающий момент на первом валу: 2.2 Рассчитаем 1 вал – вал электродвигателя 2 вал – быстроходный вал редуктора 3 вал – тихоходный вал редуктора 4 вал – вал рабочего механизма Таблица 2 3.
Расчет клиноременной передачи
По номограмме в соответствии с P=3кВт и n=953 об/мин выбираем ремень сечения А для которого минимальный расчетный диаметр малого шкива d1
min
=90 мм. В целях повышения срока службы ремня примем d1
=100 мм ε=0,015 – коэффициент скольжения; Принимаем d2
=353 мм Определим фактическое передаточное число uф
и проверим его отклонение ∆u от заданного u: Минимальное межосевое пространство: где h – высота сечения ремня Расчетная длина ремня: По ГОСТ 1284 – 80 принимаем Lр
=1120 мм Межосевое расстояние по стандартной длине: Окружная скорость ремня: Количество клиновых ремней: Сила предварительного натяжения одного клинового ремня: Определим окружную силу, передаваемую комплектом клиновых ремней: Определим силу давления ремней на вал: 4.
Расчет зубчатых колес редуктора
Выбираем материалы со средними механическими характеристиками: для шестерни сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость HB 230; для колеса – сталь 45, термическая обработка – улучшение, но твердость на 30 единиц ниже – HB 200. Допускаемые контактные напряжения: где: Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение: для шестерни для колеса Расчетное допускаемое контактное напряжение: Требуемое условие Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев: где: Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185 – 66
мм. Нормальный модуль зацепления: Принимаем по ГОСТ 9563* Примем предварительно угол наклона зубьев Уточненное значение угла наклона зубьев: β=12,83°. Основные размеры шестерни и колеса: диаметры делительные: Проверка: диаметры вершин зубьев: ширина колеса: ширина шестерни: Коэффициент ширины шестерни по диаметру: Окружная скорость колес: При такой скорости для косозубых колес следует принять 8-ю степень точности. Коэффициент нагрузки: При Таким образом, Проверка контактных напряжений: Силы, действующие в зацеплении: окружная радиальная осевая Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба: Коэффициент нагрузки При Таким образом, коэффициент Для шестерни Для колеса При этом Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба: Для стали 45 улучшенной при твердости Для шестерни Для колеса [SF
]=[SF
] [SF
]» – коэффициент безопасности [SF
]=1,75 [SF
]«=1 Получаем [SF
]=[SF
]̒[SF
]«=1,75*1=1,75 Допускаемые напряжения: для шестерни для колеса Находим отношение для шестерни для колеса Определяем коэффициенты для средних значений коэффициента торцового перекрытия Проверяем прочность зуба колеса: Условие прочности выполнено. 5. Расчет валов редуктора
5.1 Расчет быстроходного вала редуктора
1) 1-я ступень под шкив: – диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении Принимаем – длина: 2) 2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник: – диаметр: – длина: 3) 3-я ступень под шестерню: – диаметр: Принимаем – длина: исходя из геометрических представлений 4) 4-я ступень под подшипник: – диаметр: – длина: II
. Расчет тихоходного вала редуктора.
1) 1-я ступень под упругую втулочно-пальцевую муфту: – диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении Принимаем – длина: 2) 2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник: – диаметр: Принимаем – длина: Принмаем 3) 3-я ступень под зубчатое колесо: – диаметр: Принимаем – длина: исходя из геометрических представлений принимаем 4) 4-я ступень под подшипник: – диаметр: – длина: Предварительный выбор подшипников качения для быстроходного и тихоходного валов. По ГОСТ 8338–75 примем радиальные шарикоподшипники тяжелой серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников Таблица 3 6. Эпюры изгибающих моментов
1. Вертикальная плоскость а) определяем опорные реакции, Н: Проверка: б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X в характерных сечениях 1…4, Н*м: 2. Горизонтальная плоскость а) Определяем опорные реакции, Н: б) строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1…3, Н*м: 3. Строим эпюру крутящих моментов, Н*м: 4. Определяем суммарные радиальные реакции, Н: 5. Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях, Н*м: 6. Расчетная схема ведущего вала. 7. Проверка долговечности подшипников
Подбираем подшипники по более нагруженной опоре. Намечаем радиальные шарикоподшипники 407: Отношение где: Отношение Эквивалентная динамическая нагрузка: где: Динамическая грузоподъемность: где: Долговечность подшипника: Подшипник пригоден. 8. Конструктивные размеры шестерни и колеса
Сравнительно небольшие размеры шестерни по отношению к диаметру вала позволяют не выделять ступицу. Шестерню выполняем за одно целое с валом, ее размеры Колесо
Цилиндрическое зубчатое колесо кованное. Его размеры Диаметр ступицы Длина ступицы Принимаем Толщина обода Принимаем Толщина диска 9. Конструктивные размеры корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса и крышки: Толщина фланцев поясов корпуса и крышки: верхнего пояса корпуса и пояса крышки нижнего пояса корпуса Толщина ребер основания корпуса: Принимаем Толщина ребер крышки: Принимаем Диаметр болтов: а) фундаментных б) крепящих крышку к корпусу у подшипников в) соединяющих крышку с корпусом 10. Проверка прочности шпоночных соединений
Выбираем шпонку призматическую со скругленными торцами по ГОСТ 23360–78. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная. Напряжение смятия и условие прочности: Допускаемое напряжение смятия при чугунной ступице Ведущий вал: Условие прочности выполнено. 11. Уточненный расчет валов
Производим расчет для предположительно опасных сечений. Ведущий вал
. Материал вала сталь 45, термическая обработка – улучшение. При диаметре заготовки Предел выносливости при симметричном цикле изгиба: Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений: Сечение А-А. Это сечение при передаче вращающего момента через шкив клиноременной передачи рассчитываем на кручение. Коэффициент запаса прочности: где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла При Принимаем Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям: где: Результирующий коэффициент запаса прочности: Условие выполнено. 12. Посадка зубчатого колеса и подшипников
Посадка зубчатого колеса на вал Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по 13. Выбор сорта масла
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны При контактных напряжениях Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1, периодически пополняем его шприцем через пресс-масленки. 14. Сборка редуктора
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80–100 °С; в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле. 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 винты, крепящие крышку к корпусу. После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают резиновые манжеты. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями. Список литературы
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.1–6-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1982. – 736 с. 2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для технических специальностей вузов. – 6-е изд., исп. – М.: Высш. шк., 2000. – 447 с. 3. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие/С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В.П. Козинцов. – 3-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 416 с.
|