Двухступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной косозубой быстроходной ступенью и прямозубой тихоходной

Выбор материала зубчатых передач. Определение допускаемых напряжений. Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Конструирование валов, определение сил в зацеплении. Проверочный расчет подшипников и валов на статическую прочность. Выбор муфт.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.10.2011
Размер файла 2,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Двухступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной косозубой быстроходной ступенью и прямозубой тихоходной

Введение

Привод - устройство, предназначенное для приведения в действие машин и механизмов. Привод состоит из источника энергии (двигателя электрического) и механизма для передачи энергии (движения). Проектируемый в данной работе привод состоит из электродвигателя, двухступенчатого цилиндрического редуктора с раздвоенной косозубой быстроходной ступенью и прямозубой тихоходной, открытой клиноременной передачи. Выходной вал редуктора соединен с конвейером цепной однорядной муфтой.

Техническое задание

Проектирование привода цепного конвейера.

Схема привода:

Дано:

Ft=5000 H, V=0.5 м/с, z=11, T=125, L=5 лет, Ксут=0,58, Кгод=0,8.

Серийность: 5шт.

График нагрузки:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя

1. Мощность на выходном валу привода, кВт:

Вт.

2. Коэффициент полезного действия (КПД) привода

.

3. Расчетная (требуемая) мощность электродвигателя, кВт:

Вт.

4. Частота вращения выходного вала, об/мин:

об/мин.

5. Передаточное число привода:

;

.

6. Расчетная max и min частота вращения вала электродвигателя, об/мин:

; об/мин;

. об/мин.

7. Выбор электродвигателя (по ГОСТ):

,;

.;

Выбираем электродвигатель 4А71АУ3; кВт; об/мин.

8. Действительное передаточное число привода:

.

9. Разбивка передаточного числа привода по ступеням:

;

10. Силовые и кинематические параметры валов привода:

об/мин;

об/мин;

Вт;

об/мин;

Вт;

об/мин;

Вт; с-1;

Нм; с-1;

Нм; с-1;

Нм; с-1;

Нм;

Таблица 1. Силовые и кинематические параметры привода

Тип двигателя 4А71АУ3 Рном=4 кВт; nном=1435 об/мин

Пара-метр

Передача

Параметр

Вал

Закрытая

(редуктор)

Откры-тая

Двига-теля

Редуктора

Приводной

рабочей

машины

I

II

Быстро-ходный

Промежу-точный

Тихо-ходный

Передаточное число u

4,5

4,5

3,2

Расчетная мощность Р, кВТ

3

2,8

2,7

2,5

2,5

Угловая скорость щ, 1/с

150

33,3

8,34

2,3

2,3

КПД

0,96

0,95

0,95

Частота вращения n, об/мин

1435

318

79,7

22

22

Вращаю-щий момент

Т, Н*м

20

86

326

1118

1118

2. Эскизный проект

2.1 Выбор материала зубчатых передач. Определение допускаемых напряжений

2.1.1 Определение числа циклов перемены напряжений:

2.1.2 Определение допускаемых контактных напряжений: а) Первая ступень:

Шестерня быстроходного вала (300 НВ)

Колесо промежуточного вала (270 НВ)

Вторая ступень:

Шестерня промежуточного вала (270 НВ)

Колесо тихоходного вала (240 НВ)

Таблица 2. Механические характеристики материалов зубчатой передачи

Элемент передачи

Марка стали

Dперед

Термооб-работка

НВ1 ср.

уB

у-1

[у]H

[у]F

Sперед

НВ2 ср.

Шестерня

Колесо

Сталь 40Х

Сталь 40Х

125

80

У

У

300

270

900

900

410

410

522

278

Шестерня

Колесо

Сталь 40Х

Сталь 40Х

125

125

У

У

270

240

900

790

410

375

473

272

2.2 Расчет закрытой цилиндрической ЗП

2.2.1 Первая ступень

А) Межосевое расстояние;

Согласно ряду R40 принимаем .

Б) Модуль зацепления:

Т.к. модуль 1.5 не подходит, а модуль 2.0 слишком большой, то принимаем .

В) Угол наклона зубьев:

Г) Суммарное число зубьев:

Д) Действительная величина угла наклона зубьев:

Е) Число зубьев шестерни:

Ж) Число зубьев колеса:

З) Фактическое передаточное отношение

И) Фактическое межосевое расстояние:

К) Фактические геометрические параметры передачи:

Таблица 3.

Параметр

Шестерня

Колесо

Диаметр

Делительный

Вершин зубьев

Впадин зубьев

Ширина венца

Т.к. ступень раздвоенная, то ширину венца шестерни и колеса берем в 2 раза меньше:

Л) Проверка межосевого расстояния:

М) Проверка годности заготовок колес:

Условия пригодности:

;

Данное неравенство выполняется.

Н) Проверка контактных напряжений:

; ;

Окружная сила в зацеплении -

Окружная скорость колес

Условие прочности выполняется, т.к. перегрузка не превышает 5%.

О) Проверка напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса:

П) Проверка зубьев при действии пиковой нагрузки:

Максимальное контактное напряжение:

Максимальное напряжение изгиба:

Таблица 4. Параметры зубчатой цилиндрической передачи.

Проектный расчет

Параметр

Значение

Параметр

Значение

Межосевое расстояние

130

Угол наклона зубьев

9,2674

Модуль зацепления

1,75

Диаметр делительной окружности:

Шестерни

Колеса

48

212

Ширина зубчатого венца:

Шестерни

Колеса

22,5

21

Диаметр окружности вершин:

Шестерни

Колеса

52

216

Число зубьев:

Шестерни

Колеса

27

120

Диаметр окружности впадин:

Шестерни

Колеса

44,

208

Вид зубьев

Косые

Проверочный расчет

Параметр

Допускаемые значения

Расчетные значения

Примечания

Контактные напряжения

522

543

Перегрузка 4%

Напряжения изгиба,

309

163

278

154

2.2.2 Вторая ступень

А) Межосевое расстояние;

Согласно ряду R40 принимаем .

Б) Модуль зацепления:

Принимаем .

В) Суммарное число зубьев:

Г) Число зубьев шестерни:

Д) Число зубьев колеса:

Е) Фактическое передаточное отношение

Ж) Фактическое межосевое расстояние:

З) Фактические геометрические параметры передачи:

Таблица 5.

Параметр

Шестерня

Колесо

Диаметр

Делительный

Вершин зубьев

Впадин зубьев

Ширина венца

И) Проверка межосевого расстояния:

К) Проверка годности заготовок колес:

Условия пригодности:

;

Данное неравенство выполняется.

Л) Проверка контактных напряжений:

; ;

Окружная сила в зацеплении

Окружная скорость колес

Условие прочности выполняется, т.к. недогрузка не превышает 10%.

М) Проверка напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса :

H) Проверка зубьев при действии пиковой нагрузки:

Максимальное контактное напряжение:

Максимальное напряжение изгиба:

Таблица 6. Параметры зубчатой цилиндрической передачи.

Проектный расчет

Параметр

Значение

Параметр

Значение

Межосевое расстояние

250

Угол наклона зубьев

Модуль зацепления

2

Диаметр делительной окружности:

Шестерни

Колеса

90

410

Ширина зубчатого венца:

Шестерни

Колеса

83

80

Диаметр окружности вершин:

Шестерни

Колеса

94

414

Число зубьев:

Шестерни

Колеса

45

205

Диаметр окружности впадин:

Шестерни

Колеса

85

405

Вид зубьев

прямые

Проверочный расчет

Параметр

Допускаемые значения

Расчетные значения

Примечания

Контактные напряжения

473

426

Напряжения изгиба,

278

126

272

124

2.3 Расчет и проектирование открытой передачи

1. Исходные данные:

Мощности P1=3012 кВт, P2=2861 кВт; частоты вращения n1=1435 об/мин, n2=318 об/мин; передаточное отношение u=3.2; вращающие моменты T1=20 Нм, T2=86 Нм (параметры с индексом 1 относятся к ведущему (входному) валу передачи, с индексом 2 - к ведомому (выходному)).

Выбираем тип сечения ремня А(А).

2. Диаметр ведущего (малого) шкива:

Kd=3.5; dmin=90 мм.

3. Диаметр ведомого (большого) шкива:

Принимаем d2=315 мм.

4. Действительное передаточное отношение;

5. Межосевое расстояние;

6. Расчётная длина ремня;

Lp=1250 мм.

7. Действительное межосевое расстояние;

8. Угол обхвата ремнем ведущего шкива;

9. Скорость ремня;

10. Число ремней передачи;

P0=1.2 кВт; Cp=1.1; Cl=0.97; Ca=0.84; Ck=0.8.

СР- коэффициент, учитывающий динамичность передачи и режим её работы;

СL- коэффициент, учитывающий длину ремня;

Ca- коэффициент, учитывающий угол обхвата малого шкива;

CK- коэффициент, учитывающий число ремней z;

Берем 4 ремня.

11. Сила начального натяжения одного клинового ремня;

12. Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей одного ремня;

13. Сила, нагружающая валы передачи;

Таблица 7. Параметры клиноременной передачи.

Параметр

Значение

Параметр

Значение

Тип ремня

клиновой

Диаметр ведущего шкива d1

100 мм

Сечение ремня

А(А)

Количество ремней z

4 шт

Диаметр ведомого шкива d2

315 мм

Межосевое расстояние a

277.525 мм

Предварительное натяжение F0

100 Н

Длина ремня Lp

1250 мм

Угол обхвата малого шкива a1

185,8о

Сила давления ремня на вал Fоп

700 Н

2.4 Конструирование валов

2.4.1 Определение сил в зацеплении

1) Первая ступень. а) Окружная сила на колесе и шестерне:

б) Радиальная сила на колесе и шестерне:

в) Осевая сила на колесе и шестерне:

2) Вторая ступень. а) Окружная сила на колесе и шестерне:

б) Радиальная сила на колесе и шестерне:

3) Ременная передача.

4) Муфта на тихоходном валу.

2.3.2 Определение размеров ступеней валов

1) Быстроходный вал

Конструктивно принимаем d=35 мм;

d1=d+2t=35+5=40 мм;

d2=d1+5мм=45 мм;

l=1.5d1=1.5*35=52 мм;

l1=1.5d1=1.5*40=60 мм;

l2=219 мм.

2) Промежуточный вал

Конструктивно принимаем d1=50 мм;

d2=d1+5=55 мм;

d3= d2+5=60 мм;

l1=1.5d1=1.5*50=75мм;

l2=b2=42 мм;

L3=5 мм.

В виду конструктивных особенностей принимаем l1=53 мм.

3) Тихоходный вал

d1=d+5мм=70 мм;

d2= d1+5мм=75 мм;

d3= d2+5мм=80 мм;

l=1.5*d1=1.5*65=97 мм;

l1=180 мм;

l2=b2=80 мм;

L3=94 мм.

2.5 Расчетная схема валов редуктора

2.5.1 Быстроходный вал

Дано: Ft1=1538 H; Fr1=505 H; Fa1=226 H; Fоп=700 H.

1) Вертикальная плоскость:

а) определение опорных реакций:

Проверка: -307+505+505-1403+700=0.

б) Построение эпюры изгибающих моментов относительно оси Х:

2) Горизонтальная плоскость

а) определение опорных реакций

б) построение эпюры изгибающих моментов относительно оси Y в характерных сечениях 1…3:

3) Построение эпюры крутящих моментов:

4) Определение суммарных радиальных реакций:

5) Определение суммарных изгибающих моментов в наиболее нагруженных сечениях:

2.5.2 Промежуточный вал

Дано: Ft2=1538 H; Ft3=15453 H; Fr2=505 H; Fa2=226 H; Fr3=1772 H.

1) Вертикальная плоскость

а) определение опорных реакций:

Проверка: -505-505-381-381+1772=0.

б) Построение эпюры изгибающих моментов относительно оси Х:

2) Горизонтальная плоскость

а) определение опорных реакций

Проверка: -954,5-954,5+5453-1772-1772=0.

б) построение эпюры изгибающих моментов относительно оси Y:

3) Построение эпюры крутящих моментов:

4) Определение суммарных радиальных реакций:

5) Определение суммарных изгибающих моментов в наиболее нагруженных сечениях:

2.5.3 Тихоходный вал

Дано: Ft4=5453 H; Fr4=1772 H; Fм=4180 H.

1) Вертикальная плоскость

а) определение опорных реакций:

Проверка: 886+886-1772=0.

б) Построение эпюры изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 2…4:

Таблица 8. Основные размеры и эксплуатационные характеристики подшипников

Вал

Подшипник

Размеры dxDxB, мм

Динамическая грузоподъемность, Н

Долговечность, ч

Принят предварительно

Выбран окончательно

Crp

Cr

L10h

Lh

Б

1000908

208

40x80x18

14511

32000

107229

10000

П

2210

2210

50x90x20

4517

45700

10352444

10000

Т

50143

50314

70x150x35

25955

104000

15068

10000

2.6 Расчет шпонок

2.6.1 Быстроходный вал

Шпонка под шкив: b=6 мм; h=6 мм; t1=3 мм; t2=2.3 мм; l=22 мм.

Шпонка выбрана верно.

2.6.2 Промежуточный вал

1) Шпонка под зубчатое колесо: b=6 мм; h=6 мм; t1=3.5 мм; t2=2.8 мм; l=36 мм.

Шпонка выбрана верно.

2.6.3 Тихоходный вал

1) Шпонка под зубчатое колесо: b=6 мм; h=6 мм; t1=3.5 мм; t2=2.8 мм; l=56 мм.

Шпонка выбрана верно.

2) Шпонка под муфту:

b=6 мм; h=6 мм; t1=3.5 мм; t2=2.8 мм; l=56 мм.

Шпонка выбрана верно.

2.7 Проверочный расчет валов на статическую прочность

Коэффициент перегрузки Кп принимаем равным 2.2 (зависит от типа двигателя).

2.7.1 Быстроходный вал

а) Суммарный изгибающий момент во втором сечении вала (см. п. 2.5.1.):

б) Суммарный крутящий момент:

в) Моменты сопротивления :

Изгибу

Кручению

г) Нормальное напряжение:

зубчатый передача вал подшипник

д) Касательное напряжение:

e) Частные коэффициенты запаса прочности:

ж) Общий коэффициент запаса прочности:

2.7.2 Промежуточный вал

а) Суммарный изгибающий момент в третьем сечении вала (см. п. 2.5.2.):

б) Суммарный крутящий момент:

в) Моменты сопротивления :

Изгибу

Кручению

г) Нормальное напряжение:

д) Касательное напряжение:

e) Частные коэффициенты запаса прочности:

ж) Общий коэффициент запаса прочности:

2.7.3 Тихоходный вал

а) Суммарный изгибающий момент во втором сечении вала (см. п. 2.5.3.):

б) Суммарный крутящий момент:

г) Нормальное напряжение:

д) Касательное напряжение:

e) Частные коэффициенты запаса прочности:

ж) Общий коэффициент запаса прочности:

2.8 Проверочный расчет валов на сопротивление усталости

2.8.1 Быстроходный вал

Допустимый коэффициент запаса прочности принимаем [s]=1.7.

Наиболее нагруженный участок вала в сечении подшипника 4 (см. п. 2.5.1.)

1) Определяем напряжения в опасном сечении: Нормальное напряжение

Касательное напряжение

2) Определяем коэффициент нормальных и касательных напряжений:

Радиус галтели r=2 мм; буртик t=2,5 мм; ув=900 Н/мм2 => Kу=2; Kф=1.65.

Вал изготовлен из легированной стали 40Х => Kd=0.73.

KF=1.5

3) Определяем пределы выносливости:

.

4) Определяем коэффициенты запаса прочности:

5) Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

2.8.2 Промежуточный вал

Допустимый коэффициент запаса прочности принимаем [s]=1.7.

Наиболее нагруженный участок вала в сечении шестерни 3 (см. п. 2.5.2.).

1) Определяем напряжения в опасном сечении: Нормальное напряжение

Касательное напряжение

2) Определяем коэффициент нормальных и касательных напряжений:

Радиус галтели r=2,5 мм; буртик t=3 мм; ув=900 Н/мм2 => Kу=2; Kф=1.65.

Вал изготовлен из легированной стали 40Х => Kd=0.70.

KF=1.5

3) Определяем пределы выносливости:

4) Определяем коэффициенты запаса прочности:

5) Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

2.8.3 Тихоходный вал

Допустимый коэффициент запаса прочности принимаем [s]=1.7.

Наиболее нагруженный участок вала в сечении подшипника 2 (см. п. 2.5.3.)

1) Определяем напряжения в опасном сечении: Нормальное напряжение

Касательное напряжение

2) Определяем коэффициент нормальных и касательных напряжений:

Радиус галтели r=2,5 мм; буртик t=3 мм; ув=790 Н/мм2 => Kу=1.95; Kф=1.6.

Вал изготовлен из легированной стали 40Х => Kd=0.67.

Выбран вид механической обработки - обточка => KF=1.1

3) Определяем пределы выносливости:

4) Определяем коэффициенты запаса прочности:

5) Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

2.9 Выбор муфт

Определение расчетного момента:

Т.к. конвейер ленточный, Kp=1.35.

Выбираем цепную однорядную муфту с цепью ПР-50.8-22700 (T=2000 Нм; щмах=75 с-1).

Посадочное отверстие муфты d=65 мм; l=97 мм.

2.10 Смазывание

Смазочные устройства Для смазывания зубчатого зацепления применим способ непрерывного смазывания жидким маслом окунанием. В редукторе будем использовать масло И-Г-С-100 ГОСТ 17479.4-87 для 600 Н/мм2<Н<1000 Н/мм2 и окружной скорости до 2 м/с. Для контроля уровня масла применим жезловый маслоуказатель, так как он достаточно надежен и удобен для обзора. Для слива загрязненного масла предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой. Для осмотра зацепления и заливки масла в крышке корпуса выполним одно окно. Окно закроем крышкой с отдушиной. Отдушина необходима для соединения внутреннего объема редуктора с внешней атмосферой. Т.к. окружная скорость на шестерне быстроходного вала >1м/с, то колесо промежуточного вала должно быть погружено в масляную ванну на глубину hм.

hм принимаем равным 10 мм.

Объем масляной ванны равен 0.718х0.117х0.206=0,0173 м3=17,3 л.

2.11 Конструирование корпуса редуктора

В качестве материала корпуса выбираем СЧ15. Толщина стенки корпуса:

Минимальное расстояние между рабочими органами и стенкой корпуса примем с=11 мм

Крепление крышки редуктора к корпусу:

а) Диаметр болтов

Выбираем болты М14.

б) Ширина фланца

Список литературы

1. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для техн. спец. вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1998.

2. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. Изд-е 2.-Калининград: Янтарный сказ,1999.

3. Чернавский С.А. Проектирование механических передач. - М.: Машиностроение, 1988.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора -машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1982.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор материала и определение допускаемых напряжений для зубчатых передач. Силы в зацеплении зубчатых колес. Расчет промежуточной цилиндрической зубчатой передачи. Расчет валов, выбор подшипников качения. Проверочный расчет подшипников тихоходного вала.

    курсовая работа [92,8 K], добавлен 01.09.2010

  • Энергетический и кинематический расчет привода, выбор материала, определение допускаемых напряжений для зубчатых передач. Расчет и выбор тихоходной и быстроходной зубчатых передач, валов, подшипников качения, шпоночных соединений, муфт; смазка редуктора.

    курсовая работа [173,4 K], добавлен 08.09.2010

  • Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода. Расчет быстроходной конической и тихоходной цилиндрической зубчатых передач. Конструктивные размеры валов, шестерен, корпуса и крышки редуктора, подбор подшипников и проверка их долговечности.

    курсовая работа [215,2 K], добавлен 14.10.2011

  • Кинематический расчет привода и его передаточного механизма. Определение допускаемых напряжений передачи редуктора. Расчет быстроходной и тихоходной косозубой цилиндрической передачи. Выбор типоразмеров подшипников и схем установки валов на опоры.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.05.2015

  • Определение срока службы привода. Вычисление мощности и частоты вращения двигателя. Выбор материалов зубчатых передач, проверка допускаемых напряжений. Расчет геометрических параметров закрытой цилиндрической зубчатой передачи, валов и подшипников.

    курсовая работа [104,7 K], добавлен 18.11.2012

  • Определение общего КПД привода. Выбор материала и определение допускаемых напряжений, проектный расчет закрытой цилиндрической передачи быстроходной ступени. Выбор материала и определение допускаемых напряжений тихоходной ступени. Сборка редуктора.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.07.2009

  • Выбор электродвигателя и силовой расчет привода. Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Уточненный расчет валов на статическую прочность. Определение размеров корпуса редуктора. Выбор смазки зубчатого зацепления. Проверочный расчет шпонок.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 12.12.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.