Расчет двухступенчатого редуктора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Спроектировать привод конвейера

Поз.	Элемент схемы	Исходные данные	Значение
1	Электродвигатель	Окр. усилие на звездочке, кН	6,5
2	Муфта	Скорость цепи, м/с	0,3
3	Ременная передача	Шаг цепи t, мм	125
4	Редуктор	Число зубьев звездочки z	8
5	Звездочка	Срок службы, лет	7

Введение

Привод подвесного ленточного конвейера, который необходимо спроектировать, включает в себя:

1) электродвигатель асинхронный короткозамкнутый трёхфазный;

2) двухступенчатый редуктор. Двигатель для привода выбирается из стандартных по требуемой мощности и частоте вращения вала.

Передаваемый им момент через муфту передаётся редуктору, в котором он увеличивается за счёт уменьшения угловой скорости, а затем через вторую муфту на приводной барабан конвейера.

Основные задачи, которые необходимо решить в ходе работы относятся в основном к редуктору, это разработка привода удовлетворяющего всем техническим требованиям, предъявляемым к нему. Редуктор должен быть собран из стандартных деталей и его размеры необходимо выбирать из уже имеющихся, чтобы в процессе эксплуатации их можно быстро и легко заменить. Для этого из нескольких вариантов редукторов и двигателей необходимо выбрать наиболее оптимальный с точки зрения предъявляемых к нему требований.

Определение требуемой мощности двигателя

Определяем искомую мощность Р, Вт

Р= ,

Где F - тяговое усилие на звездочке,

v - скорость ленты,

з - КПД привода

зобщ=з1+ з2+ з3+ з4

з1 - зубчатая передача;

з2 - КПД муфты;

з3 - ременная передача;

з4 - КПД подшипников.

з общ= 0,99Ч0,993Ч0,972Ч0,96= 0,88

Мощность P= = 2,21 кВт

Принимаем мощность двигателя 2,20 кВт

Общее передаточное число двухступенчатого редуктора:

U= U1+U2+U3

Пусть U= 3Ч4Ч5= 60

Определяем частоту вращения двигателя:

n1дв=nрмU',

где nрм - частота вращения рабочего органа машины.

Для цепных конвейеров:

nрм= ,

V - скорость конвейера, м/с;

z - число зубьев ведущей звездочки;

p - шаг тяговой цепи, мм.

nрм= =18 мин-1

n1дв= 18Ч60 = 1080 мин-1

Принимаем частоту вращения двигателя - 1000 мин-1

Фактическое передаточное число определяем по ГОСТ.

U = = = 55.55

U = 2Ч5,6Ч5 = 56

Погрешность ?U = Ч100% = -0.81%

Принимаем окончательные передаточные числа:

U1 = 2, U2 = 5,6, U3 = 5

Определение силовых и кинематических параметров двигателя

Частота вращения двигателя, мин-1:

Двигатель n1= nдв = 1000 мин-1

Быстроходный вал: n2 = = = 500 мин-1

Промежуточный вал: n3 = 89,28 мин-1

Выходной вал: n4 = 17,85 мин-1

Угловая скорость щ, с-1

Двигатель: щ1 = = 104,6 с-1

Быстроходный вал: щ2 = = = 52,3 с-1

Промежуточный вал: щ3 = = 9,33 с-1

Выходной вал: щ4 = = 1,86 с-1

Вращающий момент Т, Нм

Двигатель: Т1 = = 21,03 Нм

Быстроходный вал: Т2 = Т1 Ч U1 = 21,03 Ч 2 = 42,06 Нм

Промежуточный вал: Т3 = T2 Ч U2 = 42,06 Ч 5,6 = 235,5 Нм

Выходной вал: Т4 = T3 Ч U3 = 235,5 Ч 5 = 1177,6 Нм

Термообработка

Выбираем материал зубчатых колес и валов - сталь 45

Выбираем термообработку - улучшение.

Твердость зубчатых колес d2 и d4 принимаем 250 НВ

Твердость шестерен d1 и d3 - НВ2,4 + 10 = 260 НВ

Контактные напряжения:

уНlimB1,3 = 2HB1,3 + 70 = 570 МПа

уНlimB2,4 = 2НВ2,4 + 70 = 590 МПа

Допускаемые контактные напряжения при расчете на сопротивление усталости для шестерни:

уН = = = 536,36 МПа

Допускаемые контактные напряжения при расчете на сопротивление усталости для колеса:

уН = = = 518,38 МПа, где

Khl - коэффициент долговечности;

Sn - коэффициент безопасности.

Принимаем уН = 518 МПа

Допускаемые напряжения на изгиб зубьев:

уF1,3 = = = 267,4 МПа

уF2,4 = = 257,1 МПа

Принимаем уF = 257 МПа

Расчет ступеней редуктора.

Рассчитываем тихоходную ступень.

Межосевое расстояние определяем по формуле:

а ? Ка Ч (и + 1) Ч , где:

Ка - вспомогательный коэффициент;

u - передаточное число ступени;

Khв - коэффициент неравномерности нагрузки;

Т - крутящий момент;

шba - коэффициент ширины венца колеса

а = 495 Ч (5 + 1) Ч = 284, 29 мм

Принимаем межосевое расстояние aт по ГОСТ = 315 мм

Ширина колеса b4 = aт Ч шba = 315 Ч 0,2 = 63 мм

Ширина шестерни принимается на 2 - 4 мм больше ширины колеса: b3 = 65 мм

Модуль определяется:

m = (0,01 … 0,02) a = 2,8 … 5,6

m = 3,5

z3 = = 30

z4 = z3 Ч u = 150

Уточняем фактическое межосевое расстояние:

aщ = = = 315 мм

Принимаем z3 = 30, z4 = 150

Высота зуба h = 2,25m = 2,25 Ч 3,5 = 7,875мм

Высота головки зуба h` = m = 3,5 мм

Высота ножки зуба h`` = 1,25m = 4,375мм

Делительный диаметр d3 = mz3 = 3,5 Ч 30 = 105 мм

Делительный диаметр d4 = mz4 = 3,5 Ч 150 = 525 мм

Диаметр вершин зубьев da3 = d3 + 2m = 105 + 7 = 112 мм

Диаметр вершин зубьев da4 = d4 + 2m = 525 + 7 = 532 мм

Диаметр впадин зуб. колес:

df3 = d3 - 2,5m = 105 - 8,75 = 96,25 мм

df4 = d4 - 2,5m = 525 - 8,75 = 516,25 мм

Рассчитываем быстроходную ступень.

Межосевое расстояние определяем по формуле:

а ? Ка Ч (и + 1) Ч

а = 495 Ч (5,6 + 1) Ч = 177,3 мм

Принимаем aб = 180 мм

Ширина колеса b2 = aб Ч шba = 180 Ч 0,2 = 36 мм

Ширина шестерни b1 = 38 мм

Модуль mб = (0,01 … 0,02)a = 1,8 … 3,6 = 2,5

Число зубьев z1 = = 21,8

z2 = 21,81 Ч 5,6 = 122,1

Уточняем фактическое межосевое расстояние:

aщ = = = 179,8 мм

Принимаем z1 = 22 мм, z2 = 122 мм

Высота зуба h = 2,25m = 2,25 Ч 2,5 = 5,625 мм

Высота головки зуба h` = m = 2,5 мм

Высота ножки зуба h`` = 1,25m = 1,25 Ч 2,5 = 3,125 мм

Делительный диаметр d1 = mz1 = 22 Ч 2,5 = 55 мм

Делительный диаметр d2 = mz2 = 2,5 Ч 122 = 305 мм

Диаметр вершин зубьев da1 = d1 + 2m = 55 + 5 = 60 мм

Диаметр вершин зубьев da2 = d2 + 2m = 305 + 5 = 310 мм

Диаметр впадин зуб. колес:

df1 = d1 - 2,5m = 55 - 6,25 = 48,75 мм

df2 = d2 - 2,5m = 305 - 6,25 = 298,75 мм

двигатель шестерня подшипник шпоночный соединение

Расчет валов

Диаметр выходного конца ведущего вала под подшипник: d ? , где:

Т - крутящий момент, Н Ч мм

[]кр - допускаемое напряжение на кручение d4 = = 61,75 мм

d3 = = 37,2 мм

d2 = = 20,33 мм

Диаметр вала под зубчатое колесо:

d4 = = = 66,52 мм

d3 = = 40,09 мм

d2 = = 21,90 мм

На быстроходном валу шестерня изготавливается вместе с валом.

Принимаем, что диаметр выходного конца ведущего вала под подшипник будет равен:

d4 = 60 мм, d3 = 35 мм, d2 = 20 мм

Принимаем, что диаметр вала под зубчатое колесо будет равен:

d4 = 68 мм, d3 = 42 мм, d2 = 25 мм

Шпоночные соединения

Длина шпонки должна быть меньше длины ступицы на 2…10 мм

Выбираем стандартную стальную призматическую шпонку

Расчет на смятие усм = ? [у]см, где:

l - рабочая длина шпонки,

t - глубина врезания в паз вала,

[у]см - допускаемое напряжение смятия, 110 … 140 МПа

усм4 = = 141,6 МПа

Увеличиваем ступицу колеса до 72 мм. Тогда:

усм4 = = 133,5 МПа

На промежуточном валу сила смятия:

усм3 = = 71,81 МПа - колесо

усм2 = = 20,49 МПа - шестерня

Выбор подшипников

В редукторе принимаем шарикоподшипники радиальные однорядные:

312 - для тихоходного вала, с d = 60мм, D = 130мм, B = 31мм

207 - для промежуточного вала, с d = 35мм, D = 72мм, B = 17мм

204 - для быстроходного вала, с d = 20мм, D = 47мм, B = 14мм

Смазка зубчатых зацеплений и подшипников

Смазывание производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм.

Объем масляной ванны V определяется из расчета 0,25 дм3 масла на 1 кBт передаваемой мощности

V = 0,25 х 3,417 = 0,85дмЗ

По таблице устанавливаем вязкость масла. Рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 22 х 10-6 м2/с.

По таблице принимаем масло индустриальное И-20А.

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УT-l, периодически наполняем его шприцем через пресс - масленку.

Заключение

При расчете редуктора важную роль играют правильный выбор комплектующих, их максимальная надежность и долговечность, минимальная цена. Наиболее важной задачей при разработке привода, было обеспечение нормальной работы в течение заданного срока службы.

Библиографический список

1. С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Д.В. Чернилевский Курсовое проектирование деталей машин. - М: Машиностроение, 1995 - 351с.

2. Г.М. Ицкович, В.А. Киселёв, С.А. Чернавский Курсовое проектирование деталей машин. - М: Машиностроение, 1965 - 395с.

3. С.А. Чернавский, К.М. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В. П. Козинцов, Курсовое проектирование деталей машин. - М: Машиностроение, 1978 - 416с.

4. А.Е. Шейнблит, Курсовое проектирование деталей машин.- М: Маши-ностроение, 1991 - 432с.

5. Г.Б. Иосилевич Детали машин. - М: Машиностроение, 1988 - 368с.

Размещено на Allbest.ru