Выбор материалов шестерни и колеса. Определение межосевого расстояния. Проверка зубьев на выносливость. Расчет валов и подшипников. Подбор и проверка шпонок. Смазывание зубчатого зацепления. Рекомендуемая вязкость масла. Компоновка и сборка редуктора.
Аннотация к работе
Обычно редуктором называют устройство, преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала в более низкую на выходном валу, повышая при этом вращающий момент. 1.1 Определяем КПД редуктора 2.1 Определяем передаточное число редуктора где: NT = 180 об/мин - угловая скорость тихоходного вала i1 =970 / 180 = 5,388 2.2 Определяем число зубьев шестерни и колеса 4.1 Определяем межосевое расстояние из расчета на контактную прочность. где а = 0.
Введение
Редуктор - механизм, передающий и преобразующий вращающий момент. Основные характеристики редуктора - КПД, передаточное отношение, передаваемая мощность, максимальные угловые скорости валов, количество ведущих и ведомых валов.
Обычно редуктором называют устройство, преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала в более низкую на выходном валу, повышая при этом вращающий момент. Редуктор, который преобразует низкую угловую скорость в более высокую обычно называют мультипликатором.
Прежде всего редукторы классифицируются по типу механических передач. В данном курсовом проекте (привод транспортной ленты) используется одноступенчатый цилиндрический прямозубый редуктор.
В серийном производстве широко распространены стандартизованные литые корпуса редукторов. Чаще всего в тяжелой промышленности и машиностроении применяются корпуса из литейного чугуна, реже из литейных сталей. Когда требуется максимально облегчить конструкцию применяют легкосплавные корпуса. На корпусе редуктора чаще всего имеются места крепления - лапы и/или уши, за которые перемещают и/или крепят редукторы к основанию. На выходе валов располагают уплотнения для предотвращения вытекания масла. На корпусах редукторов зачастую располагают конструкционные элементы, предотвращающие увеличение давления внутри редуктора, возникающее от нагрева редуктора при его работе. В штучном производстве широко используются сварные корпуса, позволяющие получать индивидуальные конструктивные решения.
1. Выбор электродвигателя
1.1 Определяем КПД редуктора
Принимаем КПД одной пары зубчатых колес при работе в масляной ванне:
где: ?п = 0.99 - КПД пары подшипников ?з = 0.98 - КПД цилиндрической передачи где: NT = 7 КВТ - мощность на выходном валу.
NД = 7 /0.96 =7,3 КВТ
Выбираем двигатель для данного редуктора мощность двигателя NБ =7 КВТ синхронизация частота вращения двигателя NБ = 970 об/мин
2. Кинетический расчет
2.1 Определяем передаточное число редуктора где: NT = 180 об/мин - угловая скорость тихоходного вала i1 =970 / 180 = 5,388
2.2 Определяем число зубьев шестерни и колеса
Зная, что суммарное число зубьев Zc =100
Выбираем число зубьев шестерни Zш = 16
Число зубьев колеса Zk =84
2.3 Определяем действительно число оборотов тихоходного вала и действительное передаточное число i = 84/16=5,25
NT =970/5,250= 184 об/мин
2.4 Вращающие моменты на валах
На валу шестерни
- угловая скорость двигателя
= 101,5 рад/с
3. Выбор материалов шестерни и колеса
Наименование Шестерня Колесо
Марка материал Сталь 40Х Сталь 40Х
Термообработка нормализация нормализация
Придел прочности в кг/мм2 78 78
Придел текучести т кг/мм2 50 50
3.1 Определяем допускаемое напряжение сдвига
[ ]н = 0.6 -1
-1 = 0.43 в
-1 =33,54 кг/мм2
[ ]н =20,124 кг/мм2
3.2 Определяем допускаемые приделы изгиба
[ 0]из = где nk = 1.8; nk = 1.4 - коэффициент запаса прочности колеса и шестерни, =1.5 ; = 1.6 - эффективный коэффициент концентрации напряжения у корня ножки зуба колеса и шестерни, -1 - придел выносливости
-1 = 0.35 х в 9= 0.35 х 9 =46,3 кг/мм2
[ 0]изш =22,7 кг/мм2
[ 0]изк =17,4 кг/мм2
4. Определение межосевого расстояния подшипник шпонка зубчатый зацепление
4.1 Определяем межосевое расстояние из расчета на контактную прочность.
где а = 0.2 - коэффициент ширины колеса,
Принимаем значение межосевого расстояния AW =200 мм по ГОСТ 2185-66
4.2 Определяем модуль зацепления m = 2 х / 100 = 4 мм, Принимаем модуль зацепления m =4 мм, по ГОСТ 9563-60
Определяем ширину колеса.
В =
B = 0/2 х 200 = 40мм
5. Проверка зубьев на выносливость
5.1 Определяем коэффициенты формы зуба шестерни и колеса
2,045 - для шестерни
3,178 - для колеса
5.2 Производим сравнительную оценку прочности зубьев на изгиб
2,045 кг/мм2
3,178 кг/мм2
5.3 Определяем окружную скорость
5.4 Определяем окружное усилие
= 75 х 7/3,25=161,5 кг
5.5 Определяем скоростной коэффициент
Кдин = = 1,54
Определяем коэффициент нагрузки на изгиб.
Kp = 1.05
5.6 Определяем рабочее напряжение изгиба в опасном сечении
= = 0.94
3,93 кг/мм2 u
6. Расчет валов
6.1 Определяем радиальное усилие
6.2 Определяем реакции опор, учитывая, что они расположены симметрично
RAX = RBX = P/2 = 161,5/2 =80,75 КГ
RAY = RBY = T/2 = 58,14/2 = 29,07 КГ
6.3 Определяем крутящий момент
Мк = M = 71620 х N/n = 71620 х 7/970 =516,84 кг/см
6.4 Определяем опасные моменты в опасном сечении вала от силы Т
Mx = MT = T х L/4 = 58,14 x 17/4 =247,1 КГ/см
L = 17 см - расстояние между подшипниками от силы Р
My = MP = P х L/4 =161,5 х 17/4 =686,4 КГ/см
Результирующий изгибающий момент
6.5 Определяем эквивалентный момент
= 855,87КГ/см
6.6 Определяем диаметр вала в опасном сечении
Принимаем допускаемое напряжение для приближенного расчета
[ -1]u = 500 КГ/см2
7. Расчет подшипников
7.1 Определяем результирующие радиальные нагрузки на подшипники
При d = 45 мм по ГОСТ 6121-39 определяем требуемый коэффициент работоспособности подшипника.
С = 36000 кг
7.3 Определяем номинальные напряжения в опасном сечении вала по сечению
7.4 Определяем крутящий момент для тихоходного вала
МК = МТ = 71620 NT/NT = 516,8 кг/см
Определяем диаметр тихоходного вала в опасном сечении
Эквивалентный момент по энергетической теории прочности
МТЭКВ = = = 760,24 кг/см
Учитывая, что быстроходный вал имеет повышенный запас прочности, естественно тихоходный вал сделаем тоже недонапряженным, т. е. примерно равнопрочным быстроходному.
Принимаем диаметр тихоходного вала в опасном сечении равным мм
Для удобства посадки колеса диаметра вала под подшипник принимаем меньше чем под колесо d = 55мм
Соответствующий подшипник легкой серии № 211, С = 48000кг
8. Подбор и проверка шпонок
8.1 Выбираем шпонку для выходного конца быстроходного вала d = 45 мм b = 126 мм
Длину шпонки принимаем l =35 мм
Напряжения смятия при выбранных размерах шпонки
243 = КГ/см2 < [ ]см
8.2 Выбираем шпонку для посадки зубчатого колеса на тихоходном валу d=55 мм
=160 мм l= lp b= 54 мм
Принимаем L =40 мм, ориентируются на конструктивно выбранные размеры ступицы колеса.
8.3 Выбираем шпонку для посадки муфты на выходном конце тихоходного вала.
Исходя из принятого размера подшипников и конструктивного оформления вала, принимаем d =50 мм, =160 мм
Длину шпонки ориентировочно примем в соответствии выбранной муфты L = 45 мм.
9. Смазка редуктора
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V определяем из расчета 0.25 дм масла на 1 КВТ передаваемой мощности
V = 0.25 = 1,75 дм3
Рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равно 28 10-6 м2/с. Принимаем масло индустриальное ( по ГОСТ 20799-75).
Перед сборкой корпус редуктора тщательно очищают и покрывают масляной краской.
Сборку производят соответственно со сборочным чертежом
Редуктора, начиная с узлов валов: на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100 ОС;
в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в брут вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышку и корпус спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты крепящие крышку к корпусу.
После этого на ведомый вал надевают распорное колесо, в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки, Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов на отсутствие заклинивание подшипников и закрепляют крышки винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.
Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде.
Список литературы
М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.
П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - Конструирование узлов и деталей машин. М.: «Высшая школа», 1985.
В.И. Анурьев - Справочник коструктора -машиностроителя, т.1. М.: «Машиностроение», 2006.
В.И. Анурьев - Справочник коструктора -машиностроителя, т.2. М.: «Машиностроение», 2006.
В.И. Анурьев - Справочник коструктора -машиностроителя, т.3. М.: «Машиностроение», 2006.
С.А. Чернавский и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.: «Машиностроение», 1987.
Д.Н. Решетов - Детали машин. Атлас конструкций. М.: «Машиностроение», 1987.
М.И. Анфимов - Редукторы. Конструкции и расчет. М.: «Машиностроение», 1993.