Особенность проведения сборки редуктора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Исходные данные

1. Расчет основных технических характеристик

2. Выбор материала зубчатых колес

3. Расчет допускаемых напряжений

4. Проектные расчеты

5. Построение компоновочной схемы постановки привода

6. Конструирование валов

7. Выбор подшипников

8. Разработка конструкции корпуса

9. Конструирование крышек подшипников

10. Конструирование смазочных устройств

11. Конструирование зубчатых колес

12. Расчет шпоночных соединений

13. Сборка редуктора

Литература



Исходные данные

число оборотов ведущего вала: n1= 1000 мин-1;

крутящий момент на ведущем валу: Т1= 70 Нм;

передаточное число редуктора: u= 4;

срок службы: t= 20000 ч;

типовой режим нагружения: средний нормальный;

производство серийное



1. Расчет основных технических характеристик

Крутящий момент на ведомом валу:

,

где - КПД редуктора:

,

- КПД зубчатой цилиндрической передачи [1, табл.1.1, с. 7];

- КПД пары подшипников [1, табл.1.1, с. 7];

,

Частота вращения ведомого вала:

мин-1.,

Требуемая мощность на ведущем валу:

,

где угловая скорость ведущего вала:

,

,

По таблице двигателей [1, табл.24.9, с. 459] принимаем Рдввыбираем электродвигатель АИР132М6/960, для которого Р= 7,5 кВт, n= 960 мин-1.

Уточняем числа оборотов валов:

мин-1

мин-1.

Угловые скорости валов;

,

,

Мощность на ведомом валу:

,

Результаты записываем в таблицу:

Таблица 1.1 - Результаты кинематического расчета.

№ вала	n, мин-1	, рад/с	Т, Нм	Р, кВт
1	960	100,5	70	7,33
2	240	24,1	266,3	6,41

2. Выбор материала зубчатых колес

Выбираем материалы зубчатых колес по [1, табл.2.1, с. 12] - cталь 40Х с термообработкой - улучшение. Твердости шестерни 47,5 HRCэ и колеса 245 HB.



3. Расчет допускаемых напряжений

Допускаемые контактные напряжения [1, с. 13]:

,

где - предел контактной выносливости [1, табл. 2.2, с. 13]:

,

для шестерен:

,

для колес:

,

S- коэффициент безопасности, для улучшенных передач S=1,1 [1, с.13].

ZN - коэффициент долговечности, для длительно работающих передач принимаем ZN = 1 [1, с.14];

ZR - коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев, принимают для зубчатого колеса пары с более грубой поверхностью в зависимости от параметра шероховатости ZR = 1…0,9, большие значения соответствуют шлифованным и полированным поверхностям (Ra= 0,63… 1,25 мкм), принимаем ZR = 0,95 [1, с.14];

Zv - коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости v (Zv = 1…1,15) [1, с.14], принимаем Zv = 1,1.

Для шестерни

,

для колеса

,

Допускаемое напряжение для цилиндрических передач с непрямыми зубьями [1, с.14]:

,

при выполнении условия для цилиндрических передач

- условие не выполняется, принимаем .

Допускаемые напряжения изгиба [1, табл. 2.3, с. 15]:

,

где - предел выносливости при отнулевом цикле напряжений [1, табл. 2.3, с. 13]:

,

для шестерни



,

для колеса

,

Коэффициент запаса прочности ,7 [1, с. 15].

Коэффициент долговечности - для длительно работающих передач [1, с. 15].

Коэффициент , учитывающий влияние шероховатости переходной поверхности между зубьями, принимают при шлифовании и зубофрезеровании с параметрами шероховатости Rz?40 мкм [1, с. 15].

Коэффициент , учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (реверса). При реверсивном нагружении и одинаковой нагрузке и числе циклов нагружения в прямом и обратном направлениях, для улучшаемых сталей [1, с. 15].

,

,

4. Проектные расчеты

Проектный расчет на прочность по контактным напряжениям для шестерни:

,

,



Выбор числа зубьев:

,

;

,

Расчет модуля зацепления

,

,

Принимаем ближайшее значение .

Расчет межосевого расстояния

,

Принимаем мм. [1, с. 21].

Угол наклона зубьев

,

Делительный диаметр шестерни [1, с. 23]:

,

Делительный диаметр колеса [1, с. 23]:



,

Диаметры и окружностей вершин и впадин зубьев [1, с. 23]:

,

,

,

,

Окружная скорость:

,

При окружной скорости v= 2,3 м/с принимаем 8 степень точности [1, табл. 2.5, с 18].

Ширина колеса

,

Принимаем b= 50 мм.

Проверяем зубья колес по контактным напряжениям [1, с. 24]:

,

Отклонение



m

Отклонение больше допускаемых 15-20%.

Пересчитаем ширину колеса

,

принимаем

Силы в зацеплении (рис. 4.1):

Рисунок 4.1- Силы в зацеплении

Окружная сила [1, с. 24]):

,

Радиальная сила [1, с. 24]:



,

Осевая сила [1, с. 24]:

,

Проверочный расчет передачи по напряжениям изгиба в зубьях колеса.

Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса [1, с. 25]:

,

в зубьях шестерни

,

где - коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба [1, с. 21]: подшипник напряжение редуктор шпоночный

,

- коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения, связанную с ошибками шагов зацепления шестерни и колеса: [1, табл. 2.9, с. 22];

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца [1, с. 22]:

,

- коэффициент распределения нагрузки в начальный период работы при [1, табл. 2.9, с. 22];

-коэффициент, учитывающий влияние погрешностей изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями [1, с. 22]:

,

- коэффициент распределения нагрузки между зубьями в связи с погрешностями изготовления, для косозубых передач [1, с. 22]:

A=0,25- для зубчатых колес при Н1> 350 НВ и Н2<350 НВ;

- степень точности передачи;

,

,

- коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений в зависимости от приведенного числа зубьев и коэффициента смещения x=0:

[1, табл. 2.10, с. 25];,

[1, табл. 2.10, с. 25];

- коэффициент, учитывающий угол наклона зуба [1, c. 25]:

; при условии

- для косозубых передач.



,

передача не проходит проверку на прочность по напряжениям изгиба

Пересчитаем ширину колеса

,

Принимаем

Тогда

,

,

5. Построение компоновочной схемы постановки привода

Построим компоновочную схему постановки привода (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 - Компоновочная схема

Вал электродвигателя 1 соединяется с ведущим валом редуктора 2 через муфту 3, электродвигатель 1 и редуктор 2 располагаются на одной раме 4. Такое расположение упрощает конструкцию рамы и удешевляет ее изготовление.

6. Конструирование валов

Быстроходный вал.

Диаметр выходного участка [1, с. 45]:

,

Принимаем d= 30 мм.

Длина выходного участка l= 60 мм [1, табл. 24.28, с. 475].

Диаметр вала под подшипником

мм,

где tцил=3,5 мм- высота заплечика [1, с. 46].

Принимаем мм.

Диаметр подшипникового буртика мм, где r=2,5 мм [1, с.46] - координата фаски.

Принимаем

Тихоходный вал.

Диаметр выходного участка

,

Принимаем d= 36 мм.

Длина выходного участка l= 80 мм [1, табл. 24.28, с. 475].

Диаметр вала под подшипником

мм,



где tцил=3,5 мм- высота заплечика [1, с. 46].

Принимаем мм.

Диаметр подшипникового буртика мм, где

Принимаем

Диаметр участка вала под колесом ([1], с. 45):

Принимаем мм.

Диаметр буртика колеса мм, где f= 1,6 мм - размер фаски колеса [1, с.46]. Принимаем

7. Выбор подшипников

Ранее были рассчитаны диаметры под подшипники:

- ведущего вала мм, выбираем радиальные шарикоподшипники 108 по ГОСТ 8338-75: d= 40 мм, D= 68 мм, В= 15 мм, r= 1,5 мм, С= 16,8 кН, С0= 9,3 кН;

- ведомого вала мм, выбираем радиальные шарикоподшипники 109 по ГОСТ 8338-75: d= 45 мм, D= 75 мм, В= 16 мм, r= 1,5 мм, С= 21,2 кН, С0=12,2 кН.

Рисунок 7.1- Эскиз подшипника



8. Разработка конструкции корпуса

Корпус и крышку редуктора выполняем литьем из серого чугуна.

Толщина стенки корпуса [1, с. 289]:

,

,

принимаем = 6 мм.

Толщина стенки крышки корпуса принимаем 1 = 6 мм.

Толщина верхнего пояса корпуса: b = 1,5 = 1,5·6= 9 мм.

Толщина нижнего пояса крышки корпуса: b1 = 1,51 = 1,5·6= 9 мм.

Толщина нижнего пояса корпуса: p= 2,35= 2,35·6=14,1 ? 15 мм.

Толщина ребер основания корпуса: m (0,85…1) = 5,1…6 ? 6 мм.

Толщина ребер крышки: m1 (0,85…1)1 = 5,1…6 ? 6 мм.

Диаметр болтов крепления крышки [1, с. 297]:

,

принимаем мм.

Диаметр фундаментных болтов:

dф 1,25d = 1,25·10=12,5 мм,

принимаем dф = 12 мм, число болтов n= 4.

Размеры штифтов: dш ? (0,7…0,8) d = (0,7…0,8) 10= 7…8 мм,

принимаем dш = 8 мм.



Рисунок 4.1- Размеры фланца крышки редуктора

Размеры конструктивных элементов:

,

Диаметр резьбы пробки для слива масла

dпр (1,6…2,2) = (1,6…2,2)·8= 12,8…17,6 мм, принимаем dпр = 16 мм.

9. Конструирование крышек подшипников

Для фиксации подшипников в осевом направлении применяют крышки.

Они бывают глухими (рис. 4.1а) и сквозными (рис. 4.1б). Крышки изготовляют литьем из серого чугуна. В сквозные крышки устанавливают манжеты, которые служат для уплотнения соединений.



Рисунок 9.1- Крышки подшипников:

Выбираем манжеты:

для быстроходного вала ранее было рассчитан диаметр шейки вала под уплотнение мм, выбираем из ГОСТ 8752-79 манжету 32х52х10 мм.

Для тихоходного вала мм. Выбираем из ГОСТ 8752-79 манжету размерами dxDxb= 42х62х10 мм.

10. Конструирование смазочных устройств

Для смазки зубчатых колес и подшипников применяем картерную смазку. Для тихоходных и среднескоростных редукторов смазки зубчатого зацепления осуществляется погружением зубчатого колеса в масляную ванну кратера, объем которой Vk=0,6Ртр =0,6•7,33= 4,6 л, окружная скорость v= 2,3 м/с.

Выбираем масло И-Г-А-32, которое заливается в кратер редуктора с таким расчетом, чтобы зубчатое колесо погрузилось в масло не более чем на высоту зуба.

11. Конструирование зубчатых колес

Шестерню выполняем за одно целое с валом, ее размеры определены выше:

,

Колесо кованое [1, с. 68] (рис. 11.1):

,

Рисунок 11.1- Эскиз зубчатого колеса

Диаметр ступицы [1, с. 68]:

принимаем

длина ступицы:

принимаем 42 мм;

ширина торцов зубчатого венца

,

принимаем 6,7 мм;

толщина диска:

С (0,35…0,4)b2 = (0,35…0,4)? 37= 13…14,8 мм,

принимаем С= 14 мм.

12. Расчет шпоночных соединений

Для соединения муфт и зубчатых колес с валами применяем призматические шпонки по ГОСТ 23360-78:

соединение входной вал- муфта- диаметр вала d=30 мм, ширина шпонки b= 8 мм, высота шпонки h= 7 мм, длина шпонки l= 50 мм, глубина паза вала t1= 4 мм;

соединение выходной вал- зубчатое колесо- диаметр вала d= 48 мм, ширина шпонки b= 12 мм, высота шпонки h= 8 мм, длина шпонки l= 35 мм, глубина паза вала t1= 5 мм;

конец выходного вала- диаметр вала d= 36 мм, ширина шпонки b= 12 мм, высота шпонки h= 8 мм, длина шпонки l= 70 мм, глубина паза вала t1= 5 мм;

Материал шпонок - сталь 45. Проверим шпонки на срез и смятие [4, с. 170], допускаемые напряжения на срез и на смятие

.



Условия прочности [4, (8.22), (8.24), с. 170]:

Шпонка под муфтой на входном валу:

Шпонка под зубчатым колесом на выходном валу:

Шпонка не проходит проверку по допускаемым напряжениям на смятие, поэтому на валу под зубчатым колесом ставим 2 шпонки, расположенные симметрично друг другу:



Шпонка на конце выходного вала:

Все шпонки удовлетворяют условию прочности на срез и смятие

13. Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов:

на ведущий вал насаживают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100 С.

В ведомый вал закладывают шпонки и напрессовывают зубчатое колесо; затем надевают распорные втулки и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка корпуса и крышки герметиком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.



Литература

1. Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - М.: Высш. шк., 2000. - 447с.

2. Ерохин, М.Н. Детали машин и основы конструирования: Учебник для студентов высш. учеб. заведений/ М.Н. Ерохин. - М.: КолосС, 2005. - 512с.

3. Иванов, М.Л. Детали машин: Учеб. для студентов втузов/ М.Л. Иванов, В.А. Финогенов. - 6-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 2000. - 408с.

4. Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов/ С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 416с.

5. Шейнблит, А. Е. Курсовое проектирование деталей машин/ А.Е. Шейнблит. - Калининград: Янтар. сказ, 2002. - 454с.

Размещено на Allbest.ru