Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО КПД ПРИВОДА

2. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА

4. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ РЕДУКТОРА

5. РАСЧЕТ ТИХОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

6. РАСЧЕТ БЫСТРОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

7. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОРА

9. РАСЧЕТ ШПОНОК

10. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

11. РАСЧЕТ И ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ

12. СМАЗКА РЕДУКТОРА

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Спроектировать привод винтового толкателя

Мощность на выходном валу:

Максимальная угловая скорость:

Минимальная угловая скорость:

Срок службы: 4 года

Суточный коэффициент:

Годовой коэффициент:

Схема привода и график нагрузки приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема привода и график нагрузки

Необходимо разработать:

1. Сборочный чертеж редуктора

2. Чертеж общего вида привода

3. Рабочие чертежи

· корпуса редуктора

· вала выходного

· колеса зубчатого

· рамы сварной

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО КПД ПРИВОДА

Общий КПД привода:

, (1.1)

где - КПД муфты

- КПД первой ступени

- КПД второй ступени

- КПД третьей ступени

- КПД подшипников

2. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Необходимая мощность электродвигателя:

(2.1)

Принимается электродвигатель АИР 132М6 ТУ 16-525.564-84.

Синхронная частота вращения:

Номинальная мощность: 7,5 кВт

Максимальная частота вращения выходного вала:

(2.2)

Минимальная частота вращения выходного вала:

(2.3)

Угловая скорость электродвигателя:

(2.4)

Номинальная частота вращения:

(2.5)

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА

Передаточное число редуктора:

(3.1)

- для высокой скорости

- для низкой скорости

Передаточное число тихоходной высокоскоростной ступени:

, (3.2)

Передаточное число быстроходной ступени:

, (3.3)

Передаточное число тихоходной низкоскоростной ступени:

, (3.4)

4. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ РЕДУКТОРА

Частота вращения I вала привода:

(4.1)

Частота вращения II вала привода:

(4.2)

Максимальная частота вращения III вала привода:

Минимальная частота вращения III вала привода:

Угловая скорость I вала привода:

Угловая скорость III вала привода:

(4.3)

Максимальная угловая скорость III вала привода:

Минимальная угловая скорость III вала привода:

Расчетная мощность на I валу привода:

(4.4)

Расчетная мощность на II валу привода:

(4.5)

Расчетная мощность на III валу привода:

(4.6)

Вращающий момент на I валу привода:

(4.7)

Вращающий момент на II валу привода:

(4.8)

Вращающий момент на III валу привода:

(4.9)

- для максимальной скорости

- для минимальной скорости

В качестве материала для изготовления шестерен принимается сталь 45, термообработка - объемная закалка, , ,

В качестве материала для изготовления зубчатых колес принимается сталь 40, термообработка - объёмная закалка, , ,

5. РАСЧЕТ ТИХОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Для низкоскоростной передачи:

Предварительное межосевое расстояние:

, (5.1)

где - допустимое контактное напряжение

- базовый предел выносливости поверхностей зубьев

- коэффициент безопасности

- коэффициент долговечности

- базовое число циклов до наступления предела выносливости

- срок службы привода в часах

- срок службы привода в годах

- годовой коэффициент

- суточный коэффициент

(5.2)

- коэффициент ширины

(5.3)

- коэффициент нагрузки

Принимается стандартное значение

Минимальный нормальный модуль:

Максимальный нормальный модуль:

Принимается стандартное значение модуля:

Суммарное число зубьев:

(5.4)

Число зубьев шестерни:

(5.5)

Принимается

Число зубьев колеса:

(5.6)

Диаметр делительной окружности:

- для шестерни (5.7)

- для колеса (5.8)

Диаметр окружности вершин:

- для шестерни (5.9)

- для колеса (5.10)

Диаметр окружности впадин:

- для шестерни (5.11)

- для колеса (5.12)

Ширина колеса:

(5.13)

Ширина шестерни:

(5.14)

Окружная скорость в зацеплении:

(5.15)

Уточненный коэффициент нагрузки:

, (5.16)

где - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контакта

- коэффициент динамической нагрузки

Контактное напряжение:

(5.17)

Контактное напряжение не превышает допустимое

Окружная сила:

(5.18)

Радиальная сила:

(5.19)

Напряжение изгиба:

, (5.20)

где - коэффициент, учитывающий форму зуба

- для колеса

- для шестерни

- коэффициент нагрузки изгибающими напряжениями

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контакта

- коэффициент динамической нагрузки

- для колеса

- для шестерни

Допустимое напряжение изгиба:

, (5.21)

где - базовый предел выносливости материала

- коэффициент безопасности

- коэффициент приложения нагрузки

- коэффициент долговечности

- базовое число циклов

- эквивалентное число циклов нагружения

Напряжения изгиба для колеса и шестерни не превышают допустимые.

Расстояние между основной и дополнительной осью:

(5.22)

Расстояние между основными осями:

(5.23)

Для высокоскоростной передачи:

Минимальный нормальный модуль:

(5.24)

Максимальный нормальный модуль:

(5.25)

Принимается стандартное значение модуля:

Суммарное число зубьев:

(5.26)

Число зубьев шестерни:

(5.27)

Принимается

Число зубьев колеса:

(5.28)

Диаметр делительной окружности:

- для шестерни (5.29)

- для колеса (5.30)

Диаметр окружности вершин:

- для шестерни (5.31)

- для колеса (5.32)

Диаметр окружности впадин:

- для шестерни (5.33)

- для колеса (5.34)

Ширина колеса:

(5.35)

Ширина шестерни:

(5.36)

Окружная скорость в зацеплении:

(5.37)

Уточненный коэффициент нагрузки:

, (5.38)

где - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контакта

- коэффициент динамической нагрузки

Контактное напряжение:

(5.39)

Контактное напряжение не превышает допустимое

Окружная сила:

(5.40)

Радиальная сила:

(5.41)

Напряжение изгиба:

, (5.42)

где - коэффициент, учитывающий форму зуба

- для колеса

- для шестерни

- коэффициент нагрузки изгибающими напряжениями

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контакта

- коэффициент динамической нагрузки

- для колеса

- для шестерни

Допустимое напряжение изгиба:

, (5.43)

где - базовый предел выносливости материала

- коэффициент безопасности

- коэффициент приложения нагрузки

- коэффициент долговечности

- базовое число циклов

- эквивалентное число циклов нагружения

Напряжения изгиба для колеса и шестерни не превышают допустимые.

6. РАСЧЕТ БЫСТРОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Минимальный нормальный модуль:

(6.1)

Максимальный нормальный модуль:

(6.2)

Принимается стандартное значение модуля:

Суммарное число зубьев:

(6.3)

Число зубьев шестерни:

(6.4)

Принимается

Число зубьев колеса:

(6.5)

Диаметр делительной окружности:

- для шестерни (6.6)

- для колеса (6.7)

Диаметр окружности вершин:

- для шестерни (6.8)

- для колеса (6.9)

Диаметр окружности впадин:

- для шестерни (6.10)

- для колеса (6.11)

Ширина колеса:

(6.12)

Ширина шестерни:

(6.13)

(6.14)

Окружная скорость в зацеплении:

(6.15)

Уточненный коэффициент нагрузки:

, (6.16)

где - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контакта

- коэффициент динамической нагрузки

Контактное напряжение:

(6.17)

Контактное напряжение не превышает допустимое

Окружная сила:

 (6.18)

Радиальная сила:

(6.19)

Напряжение изгиба:

, (6.20)

где - коэффициент, учитывающий форму зуба

- для колеса

- для шестерни

- коэффициент нагрузки изгибающими напряжениями

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контакта

- коэффициент динамической нагрузки

- для колеса

- для шестерни

Допустимое напряжение изгиба:

, (6.21)

где - базовый предел выносливости материала

- коэффициент безопасности

- коэффициент приложения нагрузки

- коэффициент долговечности

- базовое число циклов

- эквивалентное число циклов нагружения

Напряжения изгиба для колеса и шестерни не превышают допустимые.

7. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

Валы изготавливаются из конструкционной углеродистой стали.

Диаметр вала:

, (7.1)

где - предел выносливости материала

- для вала I

- для вала II

- для вала III высокоскоростной передачи

- для вала III низкоскоростной передачи

Принимаются , , , .

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОРА

Диаметр ступицы колеса:

, (8.1)

привод электродвигатель редуктор вал

- для быстроходного колеса

- для высокоскоростного тихоходного колеса

- для низкоскоростного тихоходного колеса

Длина ступицы колеса:

(8.2)

- для быстроходного колеса

- для высокоскоростного тихоходного колеса

- для низкоскоростного тихоходного колеса

Принимаются

- для быстроходного колеса

- для высокоскоростного тихоходного колеса

- для низкоскоростного тихоходного колеса

Толщина обода:

(8.3)

- для быстроходного колеса

- для высокоскоростного тихоходного колеса

- для низкоскоростного тихоходного колеса

Толщина диска:

(8.4)

- для быстроходного колеса

- для высокоскоростного тихоходного колеса

- для низкоскоростного тихоходного колеса

Принимаются

- для быстроходного колеса

- для высокоскоростного тихоходного колеса

- для низкоскоростного тихоходного колеса

Толщина стенки основания корпуса:

(8.5)

Толщина стенки крышки корпуса:

(8.6)

Крышка крепится к корпусу болтами с шестигранной головкой.

Диаметр болтов:

(8.7)

Принимается болт с резьбой М16

Расстояние между болтами:

(8.8)

Толщина фланца по разъёму:

(8.9)

Диаметр фундаментного болта:

(8.10)

Принимается болт с резьбой М20

Количество фундаментных болтов:

Толщина уха у основания:

(8.11)

Высота центров редуктора:

(8.12)

Уклон дна принимается 1:200

Зазор между торцами зубчатых колес:

(8.13)

Зазор между вершинами зубьев колеса и корпусом:

(8.14)

Диаметр болтов крепления крышек подшипников:

(8.15)

Принимается болт с резьбой М12

9. РАСЧЕТ ШПОНОК

Длина и сечение шпонки зависят от диаметра вала.

Сечение шпонки:

- для вала I

- для вала II

- для высокоскоростного вала III

- для низкоскоростного вала III

Длина шпонки:

(9.1)

- для вала I

- для вала II

- для высокоскоростного вала III

- для низкоскоростного вала III

Для вала I принимается шпонка 8Ч7Ч36 ГОСТ 23360-78

Для вала II принимается шпонка 10Ч8Ч56 ГОСТ 23360-78

Для высокоскоростного вала III принимается шпонка 16Ч10Ч80 ГОСТ 23360-78

Для низкоскоростного вала III принимается шпонка 22Ч14Ч110 ГОСТ 23360-78

Напряжение при смятии:

, (9.2)

где - глубина паза вала

- диаметр вала

-длина шпонки

-ширина шпонки

- высота шпонки

- для вала I

- для вала II

- для высокоскоростного вала III

- для низкоскоростного вала III

Напряжения при смятии не превышают максимально допустимого

10. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

На вал 1 действуют силы

, (10.1)

(10.2)

и реакции опор и (рисунок 10.1)

Уравнение моментов относительно точки В:

(10.3)

Уравнение моментов относительно точки D:

(10.4)

По полученным значениям нагрузки строится эпюра изгибающего момента:

По значению строится эпюра крутящего момента

Наиболее опасным является сечение В.

Рисунок 10.1 Схема нагрузки вала 1

На вал 2 действуют силы,

(10.5)

(10.6),

(10.7)

и реакции опор и (рисунок 10.2)

Уравнение моментов относительно точки А:

(10.8)

Уравнение моментов относительно точки Е:

(10.9)

По полученным значениям нагрузки строится эпюра изгибающего момента:

привод электродвигатель редуктор вал

По значению строится эпюра крутящего момента

Наиболее опасным является сечение D.



Рисунок 10.2 Схема нагрузки вала 2

На вал 3в действуют сила

(10.10)

и реакция опоры (рисунок 10.3)

По полученным значениям нагрузки строится эпюра изгибающего момента:

По значению строится эпюра крутящего момента

Наиболее опасным является сечение А.

Рисунок 10.3 Схема нагрузки вала 3в

На вал 3н действуют силы

, (10.11)

(10.12)

и реакция опоры (рисунок 10.4)

Уравнение моментов относительно точки С:

(10.13)

По полученным значениям нагрузки строится эпюра изгибающего момента:

По значению строится эпюра крутящего момента

Наиболее опасным является сечение В.

Рисунок 10.4 Схема нагрузки вала 3н

В качестве материала для изготовления валов используется сталь Ст5

Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

, (10.14)

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

, (10.15)

где - предел выносливости материала при изгибе с симметричным знакопеременном цикле нагружения

-эффективный коэффициент концентрации напряжений (для всех валов)

- коэффициент поверхностного упрочнения

-коэффициент, учитывающий влияние поперечных размеров вала

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

- амплитуда цикла нормальных напряжений, (10.16)

- момент сопротивления сечения изгибу

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

- коэффициент характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения (10.17)

- среднее напряжение цикла

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

, (10.18)

где - предел выносливости материала при кручении с симметричным знакопеременном цикле нагружения

-эффективный коэффициент концентрации напряжений

- коэффициент поверхностного упрочнения

-коэффициент, учитывающий влияние поперечных размеров вала

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

- амплитуда цикла касательных напряжений (10.19)

- момент сопротивления сечения кручению (10.20)

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

- коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асимметрии цикла нагружения (10.21)

- среднее напряжение цикла

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3н

- для вала 1

- для вала 2

- для вала 3в

- для вала 3в

Общий коэффициент запаса прочности выше минимально допустимого

11. РАСЧЕТ И ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ

Для вала 1 подбирается подшипник 2305 ГОСТ 8328-75.

Эквивалентная нагрузка:

, (11.1)

где - максимальная радиальная нагрузка на подшипник

- коэффициент вращения

- коэффициент безопасности

- температурный коэффициент

Номинальная долговечность (в миллионах оборотов):

, (11.2)

где - динамическая грузоподъёмность

- коэффициент, учитывающий тип подшипника

Номинальная долговечность (в часах):

, (11.3)

где - частота вращения вала



Долговечность подшипников выше установленного ресурса, который составляет

Для вала 2 подбирается подшипник 2307 ГОСТ 8328-75.

Эквивалентная нагрузка:

, (11.4)

где - максимальная радиальная нагрузка на подшипник

- коэффициент вращения

- коэффициент безопасности

- температурный коэффициент

Номинальная долговечность (в миллионах оборотов):

, (11.5)

где - динамическая грузоподъёмность

- коэффициент, учитывающий тип подшипника

Номинальная долговечность (в часах):

, (11.6)

где - частота вращения вала

Долговечность подшипников выше установленного ресурса, который составляет

Для вала 3в подбирается подшипник 2211 ГОСТ 8328-75.

Эквивалентная нагрузка:

, (11.7)

где - максимальная радиальная нагрузка на подшипник

- коэффициент вращения

- коэффициент безопасности

- температурный коэффициент

Номинальная долговечность (в миллионах оборотов):

, (11.8)

где - динамическая грузоподъёмность

- коэффициент, учитывающий тип подшипника

Номинальная долговечность (в часах):

, (11.9)

где - частота вращения вала

Долговечность подшипников выше установленного ресурса, который составляет

Для вала 3н подбирается подшипник 2216 ГОСТ 8328-75.

Эквивалентная нагрузка:

, (11.10)

где - максимальная радиальная нагрузка на подшипник

- коэффициент вращения

- коэффициент безопасности

- температурный коэффициент

Номинальная долговечность (в миллионах оборотов):

, (11.11)

где - динамическая грузоподъёмность

- коэффициент, учитывающий тип подшипника

Номинальная долговечность (в часах):

, (11.12)

где - частота вращения вала

Долговечность подшипников выше установленного ресурса, который составляет

12. СМАЗКА РЕДУКТОРА

В редукторе применена картерная система смазки, то есть масло заливается непосредственно в корпус редуктора. При картерной смазке колёса редуктора смазываются разбрызгиваемым маслом. Так как окружная скорость колёс менее

3 м/с то для смазывания подшипников используется пластичная смазка. Пластичной смазкой на 1/3 заполняется пространство внутри подшипникового узла. Данное пространство отделяется от внутренней полости корпуса мазеудерживающим кольцом.

В качестве жидкой смазки используется индустриальное масло И-30А

ГОСТ 20799-95. В качестве пластичной смазки используется Литол-24

ГОСТ 21150-87

Для замены масла в корпусе редуктора предусмотрено специальное отверстие, закрываемое пробкой.

Для контроля уровня масла предусмотрен жезловой маслоуказатель.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высшая школа, 2000

2. Иванов М.Н. Детали машин. - М.:Высшая школа, 2002

3. Кудрявцев В.Н. Детали машин. - Л.: Машиностроение, 1980

4. Решетов Д.Н. Детали машин. - М.: Машиностроение, 1989

5. Проектирование механических передач. - М.: Машиностроение, 1984

Размещено на Allbest.ru