Привод конвейера (редуктор)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Мощность на выходном валуСкорость выходного валаСрок службы привода



1. Расчет параметров привода

1.1 КПД механизма привода и требуемая мощность на валу двигателя

Определим кпд механизма привода:

- кпд муфты;

- кпд червячной передачи;

- кпд цепной передачи;

- кпд пары подшипников [1, с. 10].

Определим требуемую мощность вала двигателя

1.2 Кинематический расчет привода и выбор двигателя

Выбор электродвигателя

Частота вращения приводного вала

Требуемая частота вращения вала двигателя



- передаточное отношение червячной передачи;

- передаточное отношение цепной передачи [1, с. 11].

Выбираем электродвигатель - 4А160M6 [1, с. 12]:

частота вращения об/мин;

номинальная мощность кВт;

коэффициент максимального момента Подбор передаточных отношений ступеней привода.

Передаточное отношение механизма привода

Принимаем передаточное отношение червячной передачи

[1, с. 16].

Тогда передаточное отношение цепной передачи

Окончательно передаточное отношение привода

Расчет кинематических и силовых характеристик на валах привода

Частоты вращения валов:



Угловые скорости валов:

Мощности на валах:

Крутящие моменты на валах:

Итоговая таблица расчета параметров привода

Вал	P, кВт	n, об/мин	щ, рад/с	T, Н*м
быстроходный	13.12	975	102.1	128.5
тихоходный	11.04	78	8.2	1351.7
приводной	10	33	3.5	2893.9



2. Расчет червячного зацепления

Исходные данные:

- мощность на валу червяка;

- крутящий момент на червяке;

- крутящий момент на колесе;

- частота вращения червяка;

- передаточное число червячной передачи;

час - суммарный срок службы червячной передачи;

- коэффициент кратковременной перегрузки;

2.1 Выбор материалов и определение допускаемых напряжений

Определим предварительно скорость скольжения [1, с. 72]:

Назначаем материал червяка [1, с. 71]:сталь 45 закалка 50…55 HRC, витки шлифовать и полировать.

Назначаем материал венца червячного колеса [1, с. 72]:

бронза БрАЖ-9-4 (способ отливки: в кокиль)

Прочностные характеристики выбранного материала венца [1, с. 72]:

- предел прочности,

- предел текучести.

Допускаемое контактное напряжение [1, с. 73]:



Для выбранного материала червяка Число циклов перемены напряжений для червячного колеса [1, с. 74]:

Коэффициент эквивалентности при расчете на изгибную выносливость [1, с. 75]:

Определим эквивалентное число циклов для расчета на изгибную выносливость [1, с. 74]:

Окончательно Коэффициент долговечности [1, с. 74]:

Проверим условие: 0.54?K_FL?1 [1, с. 74].

ОкончательноДопускаемое напряжение изгиба для бронзы [1, с. 73]:



Определим допускаемые напряжения при кратковременной перегрузке.

Максимальные допускаемые контактные напряжения [1, с. 75]:

Максимальные допускаемые напряжения изгиба [1, с. 75]:

2.2 Проектный расчет червячной передачи

Определение расчетных и стандартизованных параметров червячной передачи.

Число заходов червяка и число зубьев колеса.

Принимаем число витков червяка [1, с. 76].

Тогда число зубьев колеса Вычислим ориентировочное значение коэффициента диаметра червяка [1, с. 76]:

Предварительно принимаем стандартизованное значение: Минимально допустимое значение: Окончательно принимаем Межосевое расстояние.

Определим межосевое расстояние [1, с. 77]:



- коэффициент нагрузки [1, с. 77].

Выберем ближайшее стандартизованное значение: [1, с. 77].

Определим модуль червячного зацепления

Принимаем стандартное значение [1, с. 76].

Коэффициент смещения [1, с. 77]:

Геометрические параметры червячной передачи.

Основные размеры червяка [1, с. 78]:

Диаметр делительной окружности червяка:

Диаметр начальной окружности червяка:



Диаметр окружности вершин витков:

Диаметр окружности впадин витков:

Длина нарезанной части червяка [1, с. 78]:

Так как червяк шлифуемый, увеличиваем его длину

принимаем:

Шаг витка: Ход витка:

Делительная толщина по хорде:

Основные размеры колеса [1, с. 79]:

Диаметр делительной окружности колеса:



Диаметр начальной окружности колеса:

Диаметр окружности вершин зубьев:

Диаметр окружности впадин зубьев:

Диаметр наружной окружности зубьев колеса [1, табл. 3.4, с. 79]:

принимаем: Ширина зубчатого венца колеса [1, табл. 3.4, с. 79]:

принято: мм

Скорость скольжения в зацеплении и КПД передачи

Определим скорость скольжения витков червяка относительно зубьев колеса.

Для этого вычислим начальный угол подъема винтовой линии [1, с. 79]:



Скорость на начальной окружности червяка [1, с. 79]:

Скорость на начальной окружности колеса [1, с. 79]:

Cкорость скольжения витков червяка относительно зубьев колеса [1, с. 79]:

Коэффициент полезного действия червячной передачи

- приведенный угол трения между червяком и венцом колеса [4, с. 28]

Силы, действующие в зацеплении.

Фактический крутящий момент на колесе



- кпд подшипников

Окружная сила на колесе, равная осевой на червяке

Окружная сила на червяке, равная осевой на колесе

Радиальная сила

2.3 Проверочные расчеты

Расчетные коэффициенты для проверки прочности.

Назначена 7^я степень точности.

Коэффициент неравномерности нагрузки по ширине венца [1, с. 81]:

Здесь коэффициент, учитывающий влияние режима работы передачи на приработку зубьев червячного колеса и витков червяка [1, с. 81]:



коэффициент деформации червяка [1, с. 82]: Коэффициент динамической нагрузки [1, с. 82]

Коэффициент неравномерности нагрузки [1, с. 81]

Коэффициент нагрузки

Проверка зацепления на контактную выносливость.

Уточняем допускаемое контактное напряжение

Коэффициент интенсивности изнашивания зубьев

Допускаемое контактное напряжение

Фактическое значение контактного напряжения [1, с. 83]:

154.5<175 - фактическое контактное напряжение меньше допускаемого:

- передача удовлетворяет условию контактной выносливости [1, с. 83].

Проверка зацепления на выносливость на изгиб.

Эквивалентное число зубьев [1, с. 83]:



Коэффициент формы зуба [1, с. 83]:

Коэффициент нагрузки [1, с. 81]:

Напряжение изгиба, действующее в зубе колеса [1, с. 83]:

- условие выполняется

Проверка прочности при кратковременной перегрузке

Расчетные контактные напряжения при действии пиковой нагрузки [1, с. 84]:

- условие выполняется.

Расчетные напряжения изгиба зубьев колеса при действии пиковой нагрузки [1, с. 84]:

- условие выполняется.

Проверка червячной передачи на теплостойкость

Проведем тепловой расчет.

Температура нагрева масла (корпуса) при естественном охлаждении [1, с. 84]:

- условие выполняется;

здесь коэффициент теплоотдачи:

площадь теплоотдающей поверхности:

здесь ориентировочные размеры корпуса редуктора:

высота длина ширина

- коэффициент теплоотвода от днища при наличии зазора.

Предварительная проверка червяка на жесткость.

Прогиб червяка [1, с. 85]:



- условие выполняется;

здесь приведенный осевой момент инерции:

предварительное расстояние между опорами червяка:

- модуль упругости стального червяка.



3. Расчет открытой цепной передачи

Исходные данные:

- мощность на ведущей звёздочке;

- частота вращения ведущей звёздочки;

- крутящий момент на ведущей звёздочке;

- передаточное число цепной передачи;

- наклон линии центров к горизонту;

- срок службы;

3.1 Проектный расчет открытой цепной передачи

Выбор числа зубьев звездочек

Число зубьев ведущей звездочки [1, с. 56],

принято Число зубьев ведомой звездочки принято Фактическое передаточное число

Отклонение от заданного

- условие выполняется

Выбор шага цепи по условному давлению в шарнире.

Назначим корректирующие коэффициенты для расчета цепной передачи [1, с. 57-59]:

- динамический коэффициент, рекомендуемый для цепных транспортеров, …

- коэффициент влияния межосевого расстояния при- коэффициент влияния наклона цепи для угла 0°

- коэффициент влияния способа регулирования натяжения цепи при натяжении нерегулируемом

- коэффициент влияния способа смазывания цепи

- коэффициент, учитывающий сменность (режим) работы передачи при односменной работе

Коэффициент условий эксплуатации [1, с. 57]:

При выборе шага цепи учтем ограничение в зависимости от быстроходности.

Максимальный шаг для заданной частоты вращения малой звездочки [1, табл. 1.3, с. 56]:

Шаг цепи определим методом последовательных приближений. Из стандартного ряда выберем предполагаемое значение шага цепи [1, с. 56]:

Линейной интерполяцией из таблицы [6, табл. 7.18, с. 150] определим допускаемое давление в шарнирах цепи, соответствующее выбранному шагу и частоте вращения ведущей звёздочки

Уточним [p] для принятого числа зубьев ведущей звёздочки [6, табл. 7.18, с. 150]:

Определим предварительное значение шага цепи [6, с. 149]:

Здесь- число рядов цепи.

Из стандартизованного ряда выбираем ближайшее значение [1, с. 56]

Таким образом выбрана цепь 2ПР-38.1-254.00 [6, с. 147].

Параметры выбранной цепи:

- допускаемое давление в шарнирах цепи;

- шаг цепи;

- диаметр ролика цепи;

- погонная масса цепи;

- площадь проекции опорной поверхности шарнира.

Расчет основных геометрических параметров цепной передачи

Диаметры делительных окружностей звездочек [1, с. 62]:



Диаметры наружных окружностей [1, с. 62]:

Диаметры окружностей впадин:

Минимальное межосевое расстояние:

Минимальное межосевое расстояние в шагах цепи:



Назначим межосевое расстояние передачи в шагах цепи [1, с. 62]

Число звеньев цепи [3, с. 278]:

Уточненное межосевое расстояние в шагах цепи

Фактическое межосевое расстояние

Монтажное межосевое расстояние [1, с. 63]:

Принято



3.2 Проверочный расчет открытой цепной передачи

Проверка цепи по расчетной мощности

Линейной интерполяцией определим допускаемую расчетную мощность типовой однорядной цепной передачи, для базового числа зубьев малой звездочки[1, табл. 1.6, с. 61]:

Определим расчетную мощность спроектированной цепной передачи [1, с. 63]:

здесь корректирующий коэффициент, учитывающий фактическое число зубьев [2, с. 48]:

Проверим соблюдение условия P_расч?K_ряд·[P_расч]:

- условие выполняется;

здесь коэффициент, учитывающий число рядов спроектированной цепи [1, с. 54]:

- для 2-рядной цепи.

Проверка цепи на долговечность

Определим число ударов цепи за одну секунду [1, с. 63]:



- выбранная цепь удовлетворяет условию долговечности.

Проверка цепи на отсутствие резонансных колебаний

Определим скорость цепи:

Определим критическую частоту вращения малой звездочки [1, с. 63]:

- резонансные колебания не возникнут.

Проверка цепи по запасу прочности при кратковременной перегрузке

Определим окружную силу на звездочке [1, с. 64]:

Определим силу, возникающую в цепи от провисания [1, с. 64]:

здесь коэффициент положения цепи [1, с. 64]:



Определим натяжение ведущей ветви цепи при кратковременной перегрузке [1, с. 64]:

здесь коэффициент максимального момента

Разрушающая нагрузка для выбранной цепи [6, с. 147]:

Определим допустимый коэффициент запаса прочности цепи [1, с. 64]:

Определим коэффициент запаса прочности выбранной цепи [1, с. 64]:

- выбранная цепь удовлетворяет условию прочности.

Проверка цепи на износостойкость по условному давлению

Проверим цепь на условие невыдавливания смазки в шарнирах.

Для этого определим условное давление в шарнирах цепи [1, с. 64]:



- фактическое давление в шарнире меньше допускаемого.

Cледовательно предварительно выбранный шаг цепи оказался приемлемым.

Иначе нам пришлось бы выбрать другое значение и повторить расчет.

привод передача вал червячный

3.3 Нагрузки в ветвях цепи и на валы звездочек

Определим центробежную силу [1, с. 65]:

Определим натяжение ведущей ветви цепи при номинальном режиме работы [1, с. 65]:

Определим натяжение ведомой ветви цепи [1, с. 65]:

Расчетная нагрузка на валы [1, с. 65]:

где половина угла между ветвями цепи [1, с. 65]:



Угол наклона силы F_В к линии центров цепной передачи [1, с. 66]:

Угол наклона силы F_В к горизонту:

Горизонтальная составляющая нагрузки на валы:

Вертикальная составляющая нагрузки на валы:

3.4 Размеры цепи и звездочек

Размеры цепи [6, с. 147]:

- внутреннее расстояние между пластинами цепи

- высота цепи

- расстояние между серединами роликов соседних рядов цепи

Конструктивные размеры звездочек назначим по рекомендации [4, с. 89]:

Ширина зуба многорядной цепи: Ширина венца звездочки:Толщина обода: принятоТолщина диска:

принятоДиаметры проточек:

принято

принятоФаска:принято



4. Компоновка редуктора

Исходные данные:

- крутящий момент на валу червяка;

- крутящий момент на валу колеса;

- окружная скорость колеса;

- модуль передачи;

- межосевое расстояние;

- ширина зубчатого венца колеса;

4.1 Проектный расчет валов редуктора

Размеры быстроходного вала

Определим диаметр выходного конца вала [5, с. 45]:

Диаметры полумуфт валов редуктора и двигателя не должны сильно отличаться [8, с. 109]:

Принимаем диаметр выходного конца вала: Определим длину выходного участка вала, на котором расположена полумуфта [8, с. 108]:



Принимаем длину выходного конца вала: Определим диаметр вала под подшипниками [5, с. 45]:

- высота заплечика цилиндрического выходного конца [5, с. 46]

Принимаем диаметр вала под подшипниками: Размеры тихоходного вала

Определим диаметр выходного конца вала [5, с. 45]:

Принимаем диаметр выходного конца вала: Определим длину выходного участка вала, на котором расположена звездочка [8, с. 108]:

Принимаем длину выходного конца вала: Определим диаметр вала под подшипниками [5, с. 45]:

- высота заплечика цилиндрического выходного конца [5, с. 46]

Принимаем диаметр вала под подшипниками: Определим диаметр вала под колесом [5, с. 45]: Принимаем диаметр вала под колесом: Диаметр буртика колеса:

- размер фаски ступицы колеса [5, с. 46]

Принимаем диаметр буртика:

4.2 Конструктивные размеры червячного колеса

Конструктивные размеры колеса примем по рекомендации [4, с. 72]:

Диаметр ступицы

принято Длина ступицы

принято Толщина венца червячного колеса:

принято: Толщина торца центра червячного колеса



принято: Толщина диска: принято: Диаметр отверстия крепления венца в центре колеса:

принято: Глубина отверстия крепления венца в центре колеса: принято: Фаска венца червячного колеса: принято

4.3 Расчет шпоночных соединений

Материал шпонок - сталь 45, нормализованная.

Шпонка на выходном конце быстроходного вала.

Вращающий момент: диаметр вала: материал ступицы - чугун.

Выбираем сечение шпонки: b x h16 x 10

глубина паза вала: [6, табл. 8.9]

Длина шпонки определяется длиной ступицы

выбираем стандартную длину шпонки [6, с. 169]

Выбрана шпонка с размерами: b x h x l16 x 10 x 63

- допускаемое напряжение смятия [4, с. 91]

Фактическое напряжение смятия:

- условие выполняется

Шпонка на выходном конце тихоходного вала.

Вращающий момент: диаметр вала: материал ступицы - сталь.

Выбираем сечение шпонки: b x h18 x 11

глубина паза вала: [6, табл. 8.9]

Длина шпонки определяется длиной ступицы

выбираем стандартную длину шпонки [6, с. 169]

Выбрана шпонка с размерами: b x h x l18 x 11 x 80

- допускаемое напряжение смятия [4, с. 91]

Фактическое напряжение смятия:

- условие выполняется

Шпонка под колесом тихоходного вала.

Вращающий момент: диаметр вала: материал ступицы - чугун.

Выбираем сечение шпонки: b x h22 x 14

глубина паза вала: [6, табл. 8.9]

Длина шпонки определяется длиной ступицы

выбираем стандартную длину шпонки [6, с. 169]

Выбрана шпонка с размерами: b x h x l22 x 14 x 90

- допускаемое напряжение смятия [4, с. 91]

Фактическое напряжение смятия:

- условие выполняется

4.4 Предварительный выбор подшипников

Предварительный выбор подшипников быстроходного вала.

Выбраны конические роликоподшипники 7314 (ГОСТ 27365-87)

Размеры подшипника: d70 мм, D=150 мм, T = 38 мм, e = 0.35

Определим расстояние от широкого торца наружного кольца до точки приложения реакции

Предварительный выбор подшипников тихоходного вала.

Выбраны конические роликоподшипники 7215 (ГОСТ 27365-87)

Размеры подшипника: d75 мм, D=130 мм, T = 27.25 мм, e = 0.43

Определим расстояние от широкого торца наружного кольца до точки приложения реакции



4.5 Расчет корпуса червячного редуктора

Толщина стенки редуктора (д не менее 8 мм)

принимаем: Болты, соединяющие корпус с крышкой (не меньше 8 мм) [4, с. 180]:

принимаем: выбран болт М14.

Принимаем диаметр фундаментных болтов [5, с. 300]:

выбран болт М16.

Зазор между зубчатыми колёсами и стенкой корпуса редуктора

принимаем: Зазор между зубчатыми колёсами и дном корпуса редуктора [5, с. 49]:

принимаем:

4.6 Выбор способа смазывания

Зубчатые колеса смазываются окунанием большого колеса в масло, налитое в корпус редуктора.

Так как окружная скорость колес - подшипники смазываются пластичной смазкой.

Камеры подшипников червяка заполняем пластичной смазкой, так как смазывания из картера разбрызгиванием может оказаться недостаточно.



Список используемой литературы

1. Сляднев М.А., Макушкин С.А. Проектирование модифицированных приводов нефтегазового оборудования. Часть 1. - Москва, 2008

2. Сляднев М.А., Макушкин С.А. Проектирование модифицированных приводов нефтегазового оборудования. Часть 2. - Москва, 2008

3. Иванов М.Н. Детали машин, 2000.

4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование, 1990.

5. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин, 2004.

6. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин, 1988.

7. Чернавский С.А. и др. Проектирование механических передач, 1984.

8. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин, 1991.

9. Решетов Д.И. Детали машин, 1989.

Размещено на Allbest.ru