Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет



Содержание

Введение....................................................................................................... 2

I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет............................... 3

II. Расчет зубчатых колес редуктора.......................................................... 5

III. Предварительные расчет валов редуктора...................................... 101

IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса.................................... 12

V.Конструктивные размеры корпуса редуктора..................................... 13

VI. Первый этап компоновки редуктора.................................................. 14

VII. Проверка долговечности подшипника.............................................. 16

VIII. Расчёт и построение эпюр изгибающих моментов.......................... 21

IX. Второй этап компоновки редуктора.................................................. 25

X. Проверка прочности шпоночных соединений.................................... 26

XI. Уточнённый расчёт валов................................................................... 27

ХII. Вычерчивание редуктора................................................................ 322

ХIII. Посадки зубчатого колеса и подшипников................................... 333

ХVI. Выбор сорта масла......................................................................... 344

ХV. Сборка редуктора............................................................................ 355

Список литературы................................................................................. 366

Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи. Указанные механизмы являются наиболее распространенной тематикой курсового проектирования.

Назначение редуктора — понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т. д.).

В настоящем задании мы рассмотрим проектирование горизонтального конического редуктора.


III. Предварительный расчет валов редуктора.

 

Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

ּ

Tk1=T1=32.8· 103 Нּ мм

Tk2=T1u=92.17· 103 Нּ мм.

Ведущий вал:

 

Диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении

k] = 25МПа по формуле (стр.161):

 

dB1 = = 18.7 (мм).

 

Так как вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметры ротора dдв и вала dВ1. У подобранного электродвигателя диаметр вала 28 мм. Примем dB1 = 22 мм (стр.162).

Диаметр под подшипниками примем dп1=30 мм; диаметр под шестернёй dk1=20 мм.

 

Ведомый вал:

 

Диаметр выходного конца вала dВ2 определяем при меньшем значении [τ k]=20 МПа.

 

dB2 = = 28.17 мм.

 

Принимаем [стр.162] dВ2 = 28мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем dп2 = 35 мм, под зубчатым колесом dк2 = 40 мм.

 
 


IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса.

 

Шестерня:

 

Сравнительно не большие размеры шестерни по отношению к диаметру вала позволяют не выделять ступицу.

Длина посадочного участка вала (назовём по аналогии lст )

; примем lст=35 мм.

 

Колесо:

 

Коническое зубчатое колесо кованное (таблица 10, 1 стр. 233). Его размеры: dae2 = 202.5 мм; b2 = 31 мм.

Диаметр ступицы dст = 1, 6· dk2 = 1, 6· 40 = 65 мм; длина ступицы lст = (1, 2 1, 5)· dk2 =(1, 2 1, 5)· 35 = 48 60 мм; принимаем lст = 50 мм.

Толщина обода δ о = (3 4)· m = (3 4)· 4=12 16 мм; принимаем δ о = 12 мм.

Толщина диска С = (0.1 0.17)ּ Re = (0.1 0.17)ּ 107 = 10.7 18, 19 мм; принимаем С=15 мм.

 

 
 


V. Конструктивные размеры корпуса редуктора.

 

Толщина стенок корпуса и крышки:

δ = 0.05· Re + 1 = 0.05· 107 + 1 = 6.35 мм;

принимаем δ = 7 мм;

δ 1 = 0.04· Re + 1 = 0.04· 107 + 1 = 5.28 мм;

принимаем δ 1 = 6 мм.

 

Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки:

верхнего пояса корпуса и крышки:

 

b = 1, 5· δ = 1.5· 7 = 11 мм;

b1 = 1, 5· δ 1 = 1.5· 6 = 9 мм;

 

нижнего пояса корпуса:

 

p = 2.35· δ = 2.35· 7 = 16.45 мм;

 

принимаем p = 17 мм.

 

Диаметр болтов:

фундаментных:

 

d1 = 0.055ּ Re + 12 =0.055· 107+ 12 =18 мм;

 

принимаем фундаментные болты с резьбой M20;

болтов крепящих крышку к корпусу у подшипников:

 

d2 = (0, 7 0, 75)· d1 = (0, 7 0, 75)· 18 = 12, 6 13.5 мм;

 

принимаем болты с резьбой М16;

соединяющих крышку с корпусом:

 

d3 = (0, 5 0, 6)· d1 = (0, 5 0, 6)· 18 = 9 11 мм;

 

принимаем болты с резьбой М10.

 
 


VI. Первый этап компоновки редуктора

 

Компоновочный чертеж выполняем в одной проекции — разрез по осям валов при снятой крышке редуктора.

 

Выбираем способ смазывания: зацепление зубчатой пары - окунанием зубчатого колеса в масло; для подшипников пластичный смазочный материал. Раздельное смазывание принято потому, что один из подшипников ведущего вала удален, и это затрудняет попадание масляных брызг. Кроме того, раздельная смазка предохраняет подшипники от попадания вместе с маслом частиц металла.

Камеры подшипников отделяем от внутренней полости корпуса мазеудерживающими кольцами.

Проводим посередине листа горизонтальную осевую линию - ось ведущего вала. Намечаем положение вертикальной линии - оси ведомого вала. Из точки пересечения проводим под углом δ 1 = 19°36' осевые линии делительных конусов и откладываем на них отрезки Re = 107 мм.

Конструктивно оформляем по найденным выше размерам шестерню и колесо. Вычерчиваем их в зацеплении. Ступицу колеса выполняем несимметричной относительно диска, чтобы уменьшить расстояние между опорами ведомого вала.

Подшипники валов расположим в стаканах.

Намечаем для валов роликоподшипники конические однорядные особолегкой серии (таблица П7):

Условное обозначение подшипника d D T С С0 e
мм КН
32.0 0.27
27.0 19.9 0.24
               

 

Наносим габариты подшипников ведущего вала, наметив предварительно внутреннюю стенку корпуса на расстоянии х = 8 мм от торца шестерни и отложив зазор между стенкой корпуса и торцом подшипника у= 10 мм (для размещения мазеудерживающего кольца).

При установке радиально-упорных подшипников необходимо учитывать, что радиальные реакции считают приложенными к валу в точках пересечения нормалей, проведенных к серединам контактных площадок (таблица 9.21). Для однорядных конических роликоподшипников по формуле ( 9.11 )

 

 

a2 =13.5 мм.

 

Размер от среднего диаметра шестерни до реакции подшипника f1=53 мм.

Принимаем размер между реакциями подшипников ведущего вала

 

 

 

Примем C1 = 100 мм.

Размещаем подшипники ведомого вала, наметив предварительно внутреннюю стенку корпуса на расстоянии х = 10 мм от торца ступицы колеса и отложив зазор между стенкой корпуса и торцом подшипника у2 = 20 мм (для размещения мазеудерживающего кольца).

Определяем замером размер А - от линии реакции подшипника до оси ведущего вала. Корпус редуктора выполним симметричным относительно оси ведущего вала и примем размер А' = А = 80 мм. Нанесем габариты подшипников ведомого вала.

Замером определяем расстояния f2 = 49 мм и с2 = 111 мм.

Очерчиваем контур внутренней стенки корпуса, отложив зазор между стенкой и зубьями колеса, равный 1, 5x, т. е. 15 мм.

 

 

 
 


VII. Проверка долговечности подшипника

 

Ведущий вал:

Силы, действующие в зацеплении:

Ft = 1081 H;

Fr1 = Fa2 = 371 H;

Fa1 = Fr1=130 H.

Первый этап компоновки дал

f1 = 53 мм;

c1 = 100 мм.

Реакции опор:

в плоскости xz

Проверка: Rx2 - Rx1 + Ft = 572.93 – 1653.93 + 1081 = 0.

 

в плоскости yz

 

Проверка: Ry2 - Ry1 + Fr = 157.2 – 528.2 + 371 = 0 H.

Суммарные реакции:

 

(Н),

 

Осевые составляющие радиальных реакций конических подшипников по формуле (9.9 стр. 216):

 

 

Осевые нагрузки подшипников (таблица 9.21), в нашем случае S1> S2; Fa> 0; тогда Pa1=S1=346 H; Pa2 = S1 + Fa = 346 + 130 = 476 H.

 

Найдём требуемую долговечность подшипников

 

Lтреб=число лет x число раб. дней в году x кол-во часов в смене x число смен

Lтреб=8ּ 365ּ 8ּ 3=70080 часов

 

Рассмотрим левый подшипник.

 

Отношение , поэтому следует учитывать осевую нагрузку.

Эквивалентная нагрузка по формуле 9.3 (стр. 212):

 

;

 

При вращении внутреннего кольцаV=1; Km=1 (по таблице 9.20 стр. 214); коэффициент безопасности Kб=1, 35; Km=1 (по таблице 9.20 стр. 214); для конических подшипников при коэффициент X=0.4 и коэффициент Y=2.5 (по таблице 9, 18 и П7 приложения).

Эквивалентная нагрузка Pэ2=(0.4ּ 594+2.2ּ 476)ּ 1.35 = 1741Н = 1, 741 кН.

Расчётная долговечность, млн. об. (стр.211)

 

(млн. об).

 

Расчётная долговечность, в часах (стр. 211)

 

(ч),

где n=949 об/мин. – частота вращения ведущего вала.

 

 

 

Рассмотрим левый подшипник.

 

Отношение , поэтому при подсчёте эквивалентной нагрузки осевые силы не учитывают.

Эквивалентная нагрузка

 

 

Расчётная долговечность, млн. об. (стр.211)

 

(млн. об).

 

Расчётная долговечность, в часах

 

(ч),

 

Полученная долговечность более требуемой. Подшипники 2007107 приемлемы.

 

 

VIII. Расчёт и построение эпюр изгибающих моментов.

 

 

Ведущий вал:

1.

Н· мм

Н· мм

2.

Н· мм

Н· мм

3.

Н· мм

Н· мм

4.

Н· мм

Н· мм

 
 


       
 
 
   

c1

Ведомый вал:

1.

Н· мм

Н· мм

2.

Н· мм

Н· мм

3.

Н· мм

Н· мм

4.

Н· мм

Н· мм

 

 

           
   
 
 
 
   

 

 


 

c2

IX. Второй этап компоновки редуктора.

 


Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колёса, валы, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.

В развитие первой компоновки здесь вычерчивают валы с насаженными на них деталями; размеры мазеудерживающих колец, установочных, гаек и шайб, крышек и уплотнений определяют по таблицам гл. IX; размеры шпонок - по таблицам гл. VIII. Диаметры участков валов под зубчатые колеса, подшипники и пр. назначают в соответствии с результатами предварительного расчета и с учетом технологических требований на обработку и сборку.

Взаимное расположение подшипников фиксируем распорной втулкой и установочной гайкой с предохранительной шайбой.

Мазеудерживающие кольца устанавливают так, чтобы они выходили за торец стакана или стенки внутрь корпуса на 1 - 2 мм.

Подшипники размещаем в стакане. Для фиксации наружных колец подшипников от осевых перемещений у стакана сделан упор.

У второго подшипника наружное кольцо фиксируем торцовым выступом крышки подшипника через распорное кольцо.

Для облегчения посадки на вал подшипника, прилегающего к шестерне, диаметр вала уменьшаем на 0, 5 - 1 мм на длине, несколько меньшей длины распорной втулки.

Очерчиваем всю внутреннюю стенку корпуса, сохраняя величины зазоров, принятых в первом этапе компоновки: х = 10 мм, у2 = 20 мм и др.

Используя расстояния с1 и с2, вычерчиваем подшипники.

Для фиксации зубчатое колесо упирается с одной стороны в утолщение вала, а с другой - в мазеудерживающее кольцо.

Наносим толщину стенки корпуса δ =7 мм и определяем размеры основных элементов корпуса.

 

Компоновка выполнена на листе миллиметровки формата А4, и прилагается в виде приложения.

X. Проверка прочности шпоночных соединений.

 

Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78 (стр.169). Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности по формуле (стр.171)

 

.

 

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице МПа, при чугунной МПа.

 

Ведущий вал:

Допуски и посадки

 
 

 

 


ХVI. Выбор сорта масла.

 

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба.

По таблице 10.8 устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях 426 МПа и скорости v=3, 01 рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна . По (табл. 10.10) принимаем масло индустриальное И – 30А (по ГОСТ 20799 – 75*).

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1 (табл. 9.14) ГОСТ 1957-73.

ХV. Сборка редуктора.

 

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии со сборочным чертёжом редуктора, начиная с узлов валов:

на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца, подшипники, предварительно нагретые в масле до 80 - С;

в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают подшипники, предварительно нагретые в масле.

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

После этого в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку; ставят крышки подшипников с комплектом прокладок для регулировки.

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

Далее ввёртывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловой маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

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

Для нормальной работы подшипников следует следить за тем, чтобы, с одной стороны, вращение подвижных элементов подшипников проходило легко и свободно и, с другой стороны, чтобы в подшипниках не было излишне больших зазоров. Соблюдение этих требований, т. е. создание в подшипниках зазоров оптимальной величины, производится с помощью регулировки подшипников, для чего применяют наборы гонких металлических прокладок, устанавливаемых под фланцы крышек подшипников. Необходимая толщина набора прокладок может быть составлена из тонких металлических колец толщиной 0, 2; 0, 4; 0, 8 мм.

Для регулирования осевого положения конической шестерни обеспечивают возможность перемещения при сборке стакана, в котором обычно монтируют узел ведущего вала редуктора. Это перемещение также осуществляется с помощью набора металлических прокладок, которые устанавливают под фланцы стаканов. Поэтому посадка таких стаканов в корпус должна обеспечивать зазор или в крайнем случае небольшой натяг.

 
 


Список литературы

 

1. 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. – 416 с.

 

2. Допуски и посадки: Методические указания по курсовому проекту/ Сост. Ю.Е. Филатов. – Иваново, 1983.-32 с.

 

 

3. Методические указания по выполнению и оформлению курсового проекта по прокладной механике. Сост. А.Ю. Покровский. – Иваново, 1986.-32 с.

 
 

Содержание

Введение....................................................................................................... 2

I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет............................... 3

II. Расчет зубчатых колес редуктора.......................................................... 5

III. Предварительные расчет валов редуктора...................................... 101

IV. Конструктивные размеры шестерни и колеса.................................... 12

V.Конструктивные размеры корпуса редуктора..................................... 13

VI. Первый этап компоновки редуктора.................................................. 14

VII. Проверка долговечности подшипника.............................................. 16

VIII. Расчёт и построение эпюр изгибающих моментов.......................... 21

IX. Второй этап компоновки редуктора.................................................. 25

X. Проверка прочности шпоночных соединений.................................... 26

XI. Уточнённый расчёт валов................................................................... 27

ХII. Вычерчивание редуктора................................................................ 322

ХIII. Посадки зубчатого колеса и подшипников................................... 333

ХVI. Выбор сорта масла......................................................................... 344

ХV. Сборка редуктора............................................................................ 355

Список литературы................................................................................. 366

Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи. Указанные механизмы являются наиболее распространенной тематикой курсового проектирования.

Назначение редуктора — понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т. д.).

В настоящем задании мы рассмотрим проектирование горизонтального конического редуктора.


I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

 

Наибольшее распространение в промышленности получили трёхфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в конструкции и обслуживании, надёжны в эксплуатации, имеют небольшую стоимость.

Расчёт привода начинают с определения общего КПД кинематической схемы, общего передаточного числа и выбора электродвигателя.

 

КПД пары конических зубчатых колес ŋ 1=0.97; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, ŋ 2=0.99 (стр.5).

 

Общий КПД привода:

 

n = ŋ 1· ŋ 2· ŋ 2 = 0.97· 0.992= 0.951.

 

Требуемая мощность электродвигателя:

 

 

Частота вращения тихоходного вала

 

 

Не рекомендуется выбирать двигатели с об/мин и об/мин, т.к. при использовании двигателя с синхронной частотой вращения вала равной 3000 об/мин возникнут затруднения в реализации большого передаточного числа, а двигатель с синхронной частотой вращения вала = 750 об/мин имеет большие габариты и массу, что экономически невыгодно.

Выбираем по требуемой мощности Ртр = 6.522кВт

электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А, закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин 4А 132 M6 УЗ, с параметрами Рдв = 7, 5 кВт и скольжением s = 3.2% (ГОСТ 19523—81 стр.390).

 

 

Номинальная частота вращения:

nдв = n· (1-s) = 1000· (1-0, 032) = 968 (об/мин), а угловая скорость:

 

 

ω дв = = = 101.3(рад/с)

 

Проверим общее передаточное отношение:

i = = = 3.87 что можно признать приемлемым, так как оно не выше четырёх. Частные передаточные числа можно принять: для редуктора по ГОСТ 2185—66 up = 4.0(стр.36).

 

Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора:

 

Ведущий вал (об/мин) (рад/с)
Ведомый вал (об/мин) 25.3 (рад/с)

Вращающие моменты:

на валу шестерни

 

T1 = = = 74 (Н· м)

 

на валу колеса

 

T2 = T1· up = 74· 4· 0.95 = 281.2 (Н· м).

Вал N, кВТ n об/мин T, H*M
6.522 101.3
6.2 25.3 281.2

 

Найденные величины сведены в таблице


Поделиться:



Популярное:

  1. A.16.14.5. Экран выбора веса поезда
  2. I этап. Определение стратегических целей компании и выбор структуры управления
  3. VIII. Стратегия выбора профессии
  4. Анализ годового режима работы СКВ и выбор контуров регулирования
  5. Атаки с выбором открывающегося сектора
  6. Аудиторская выборка: основные принципы и порядок построения
  7. Б4/5. Обоснование выбора применяемых подходов и методов к оценке недвижимости, критерии выбора. Согласование результатов и утверждение оценки стоимости.
  8. Базовые функции выборки данных
  9. Без возвращения этого пламени на поверхность Земли у человечества не было бы возможности свободного выбора в пользу эволюции из его нынешнего состояния.
  10. В этом мире нет жертв и нет злодеев. И ты не являешься жертвой выбора других. На каком-то уровне вы все создали то, что сейчас ненавидите, а создав это — вы выбрали это.
  11. Величайшее интервью: выбор брачного партнера


Последнее изменение этой страницы: 2016-06-04; Просмотров: 1200; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.205 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь