Кинематический и силовой расчёт привода. Выбор материалов и расчёт допускаемых напряжений. Проектный и проверочный расчёт передачи. Проектный расчёт вала и выбор подшипников. Подбор и проверочный расчёт шпоночных соединений. Смазывание редуктора.
Аннотация к работе
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. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. 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.). Расчетное число зубьев шестерни определяют в зависимости от величины передаточного отношения передачи: Значение округляют до целого числа по правилам математики: . Для определения фактического числа циклов нагружения ведущей шестерни за весь период эксплуатации необходимо знать суммарное время работы передачи в часах , определяемое по формуле: , где: - срок службы редуктора в годах, - коэффициент загрузки редуктора в течение года, - коэффициент загрузки редуктора в течение суток. определяется из формулы: , где: - частота вращения вала шестерни.Определяем рабочие изгибные напряжения, которые должны быть не больше допускаемых, по зависимости: , МПА, где: - коэффициент нагрузки при изгибе, учитывающий неравномерность ее распределения и динамичный характер; в курсовом проектировании для колес 7-ой степени точности изготовления можно принять коэффициент формы зубьев шестерни, определяется по зависимости: Условие изгибной прочности выполняется, расчет верен. Для последующих расчетов по оценке работоспособности валов и подшипников определяют силы, возникающие в зацеплении при передаче вращающего момента и действующие на шестерню (обозначены индексом 1) и колесо (обозначены индексом 2): · окружная сила , Н: Н, · радиальная и осевая силы , Н: Н, Н, где: - угол зацепления. Диаметр вала под муфту принимают равным диаметру вала двигателя: Переход с одного диаметра вала на другой выполняют по зависимости: , где: - диаметр предыдущей ступени в мм, - диаметр следующей ступени. Так как на валах установлены цилиндрические прямозубые колеса, подбирают подшипники роликовые конические однорядные легкой серии по ГОСТ 8338 - 75 №7208 и №7209.Соединение проверяют на смятие: , где: - передаваемый вращающий момент, Нм, - диаметр вала в месте установки шпонки, мм, - высота шпонки, мм, - глубина шпоночного паза, мм, - рабочая длина шпонки, мм, , где - ширина шпонки, - допускаемое напряжение на смятие: . Шпонку проверяют на срез: <. 1) По сборочному чертежу составляют расчетную схему вала, на которой представлены все внешние силы нагружения вала: - окружная составляющая, - радиальная, - осевая составляющая сил, действующих в зацеплении (из расчетов). 2) Определяют реакции в опорах в вертикальной и горизонтальной плоскостях и , и . Реакции в опорах вычисляют, составляя уравнение равновесия сил и моментов действующих в каждой плоскости.1) На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до , между подшипниками устанавливают распорную втулку. 2) В ведомый вал закладывают шпонку 14 х 9 х 63 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала, затем надевают мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле; 3) Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрыв предварительно поверхность стыка крышки и корпуса спиртовым лаком.
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.
Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
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 или устройства для охлаждения.
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.).
Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются обычно под углом 90. Передачи с углами, отличными от 90 , встречаются редко.
Наиболее распространенный тип конического редуктора - редуктор с вертикально расположенным тихоходным валом. Возможно исполнение редуктора с вертикально расположенным быстроходным валом; в этом случае привод осуществляется от фланцевого электродвигателя
Передаточное число u одноступенчатых конических редукторов с прямозубыми колесами, как правило, не выше 3; в редких случаях u = 4.При косых или криволинейных зубьях u = 5 (в виде исключения u = 6.3).
У редукторов с коническими прямозубыми колесами допускаемая окружная скорость (по делительной окружности среднего диаметра) v ? 5 м/с. При более высоких скоростях рекомендуют применять конические колеса с круговыми зубьями, обеспечивающими более плавное зацепление и большую несущую способность.
2
Кинематический и силовой расчет привода.
2.1 Определение частот вращения валов редуктора: .
Частота вращения первого (входного) вала: .
Частота вращения второго (выходного) вала: .
2.2 Расчет чисел зубьев передач.
Расчетное число зубьев шестерни определяют в зависимости от величины передаточного отношения передачи: Значение округляют до целого числа по правилам математики: .
Расчетное число зубьев колеса , необходимое для реализации передаточного числа , определяют по зависимости: .
Значение округляют до целого числа : .
2.3 Определение фактического передаточного отношения: .
2.4 Определение КПД редуктора.
Для конического редуктора .
Вращающий (нагрузочный) момент на выходном валу редуктора: .
На входном валу: .
2.5 Определение номинальных нагрузочных моментов на каждом валу, схема механизма.
Мощность на выходном валу редуктора, КВТ: КВТ , где: - вращающий момент выходного вала, - частота вращения выходного вала.
Расчетная мощность электродвигателя: , Данному соответствует мощность =5,5 КВТ, т.е. электродвигатель типа 112М4.
Габаритные размеры, мм Установочные и присоединительные размеры, мм
372 452 310 190 32 32 80 70 140 190 12
3
Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений для конических передач.
3.1 Определение твердости материалов, выбор материала для зубчатого колеса.
Марку стали можно выбрать в зависимости от твердости . Ориентировочно твердость стали можно определить по зависимости: , где: - вращающий момент на входном валу редуктора, Нм;
- диаметр вала электродвигателя, мм.
Величину HB округляем до целого числа (в большую сторону), кратного 10: HB=200. По таблице марка стали: сталь 45, вид термообработки - улучшение, предел прочности , предел текучести .
3.2 Расчет допускаемых напряжений.
Исходя из условий эксплуатации и видов повреждений зубчатых колес рассчитывают допускаемые напряжения на контактную и изгибную выносливость для наиболее слабого звена в передаче.
Таким звеном для конических передач является шестерня, испытывающая наибольшее количество циклов нагружения в течение заданного срока службы привода L.
Для определения фактического числа циклов нагружения ведущей шестерни за весь период эксплуатации необходимо знать суммарное время работы передачи в часах , определяемое по формуле: , где: - срок службы редуктора в годах, - коэффициент загрузки редуктора в течение года, - коэффициент загрузки редуктора в течение суток. определяется из формулы: , где: - частота вращения вала шестерни.
3.3 Допускаемые напряжения на контактную выносливость.
Допускаемые напряжения на контактную выносливость определяют по формуле: МПА, где: - предел контактной выносливости, МПА; определяют по зависимости: МПА;
- коэффициент запаса контактной прочности;
- коэффициент долговечности; рассчитывают по зависимости: , здесь - базовое число циклов: Диапазон значений находится в пределах: . Т.к. рассчитанный коэффициент , то принимаем .
3.4
Допускаемые напряжения на изгибную выносливость.
Допускаемые напряжения на изгибную выносливость определяют по формуле: МПА, где: - предел изгибной выносливости, МПА; определяют в зависимости от твердости материала HB: МПА, - коэффициент запаса изгибной прочности;
- коэффициент долговечности; рассчитывают по зависимости: , здесь - базовое число циклов.
Диапазон значений находится в пределах: . Т.к. рассчитанный коэффициент , то принимаем .
Рассчитываем основные геометрические параметры из условия контактно- усталостной прочности активных поверхностей зубьев (с точностью 0,01 мм - для линейных величин, 0,0001 град - для угловых величин): Внешний делительный диаметр шестерни (предварительное значение) , мм: мм, где: - коэффициент нагрузки, учитывающий неравномерность ее распределения; в курсовом проектировании с достаточной степенью точности можно принять .
4.2 Вычисление предварительного модуля передачи и уточнение его по ГОСТУ: .
По расчетной величине принимаем ближайшее большее стандартное значение модуля: ,
Список литературы
1) Чернавский С. А. Курсовое проектирование деталей машин. М. Машиностроение, 1979.