Разработка редуктора для привода ленточного конвейера

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Машиностроению принадлежит ведущая роль среди остальных отраслей народного хозяйства, т.к. остальные производственные процессы выполняют машины. На основе развития машиностроения осуществляются комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте. Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности — основные задачи инженера-конструктора. В данном курсовом проекте мне необходимо разработать редуктор для привода ленточного конвейера, который должен удовлетворять требованиям надежности, долговечности и иметь высокие эксплуатационные характеристики. Для достижения поставленных целей необходимо произвести прочностной расчет валов и зубчатых передач, предусмотреть установку предохранительной муфты. Долговечность редуктора определяется в основном его подшипниковыми и сальниковыми узлами. Исходя из этого, необходимо произвести расчет подшипников на долговечность по их динамической грузоподъемности и подобрать соответствующие прокладки и манжеты для обеспечения герметичности редуктора.

Дано:

1. Окружная сила на барабане

привода ленточного конвейера: Fраб = 7.5 кН

2. Скорость движения ленты: Vраб = 0,5 м/с

3. Диаметр барабана: D б = 300 мм

4. Длина барабана: В б = 500 мм

Срок службы 5 лет

Кг = 0,7

Кс = 0,5

График загрузки

1. Потребляемая мощность привода.

Рвых = Fраб Vраб = 7,5 кН 0,5 м/с =3,75 кВт

2. Общий КПД привода: о =рем ред в= 0,95 0,962 0. 99=0,86

Принимаем рем = 0,95; ред=0,96; в=0. 99

3. Потребная мощность электродвигателя:

Принимаем Рэ. потр. = 4 кВт

4. Выбор электродвигателя по полученным данным (по табл. 2.2 [4]):

двигатель 4А112МВ6У3

Р = 4 кВт;

nс = 1000 об/мин;

S = 5,1%

5. Определение частоты вращения барабана транспортера:

6. Определение и разбивка общего передаточного отношения:

И = n ном / n в = 970 / 31,85 = 30,458 Ирем. = 2 Иред. = И / Ирем = 30,458 / 2 = 15,23; Ит=3,15; Иб=5,6

7. Определение частоты вращения валов привода:

n1 = 970 об/мин

8. Определение крутящих моментов:

9. Коэффициенты эквивалентности по графику нагрузки:

10. Время работы: t = L 365 Кг 24 Кс = 5 365 0,7 24 0,5 = 15 330 ч.

11. Расчет клиноременной передачи:

По графику для определения сечения ремня (стр. 134, [1]) примем ремень сечения А, данные из табл.7.7 [1].

W

T0

площадь сечения А

L

масса 1 м

длины

А

11

13

8

81 мм²

560…4000

0,10 кг

Ртр = 4 кВт n1 = 970 об/мин

n2 = 485 об/мин Т1 = 40 Н м

Т2 = 79 Н м

1) Вращающий момент:

2) Диаметр меньшего шкива:

Примем d1 = 125 мм. (по ГОСТ 17 383–73)

3) Диаметр большего шкива:

d2 = d1 Ирем (1-) = 125 2 (1−0,01)= 247.5 мм

Примем d2 = 250 мм. (по ГОСТ 17 383–73)

4) Уточняем передаточное отношение:

5) Межосевое расстояние:

а min = 0,55 (d1 + d2) + Т0 = 0,55 (125 + 250) + 8 = 214,25 мм

а max = d1 + d2 = 125 + 250 = 375 мм

6) Длина ремня:

Принимаем: Lр = 1400 мм.

7) Уточняем межосевое расстояние:

, где

w = 0,5 (d1 + d2) = 0,5 3,14 (125 + 250) = 588,75 мм

у = (d2 — d1)2 = (250 -125)2 = 15 625 мм²

Принимаем, а = 400 мм.

8) Угол обхвата:

9) Число ремней:

Р0 — мощность, допускаемая для передачи одним ремнем = 1,52 кВт (табл. 7.8 [1]); CL — коэффициент, учитывающий влияние длины ремня = 0,98 (табл. 7.9 [1]); Ср — коэффициент режима работы = 1,0 (табл. 7. 10 [1]);

Сz- коэффициент, учитывающий число ремней = 0,90

С — коэффициент угла обхвата = 0,95

10) Натяжение одной ветви ремня:

,

где — коэффициент, учитывающий центробежную силу = 0,10.

11) Сила, действующая на вал:

12) Рабочий ресурс клиноремённой передачи (стр. 271, [3]):

Так как условие не выполняется, то вычисленный выше ресурс недостаточен. Чтобы увеличить его до требуемого срока, следует взять шкивы большего диаметра. d1=250 мм, d2= d1Ирем (1-)=495, по ГОСТ 17 383–73 d2=500 мм.

Ориентировочно можно считать, что при переходе к диаметру d1=250 мм ресурс возрастает пропорционально отношению диаметров в шестой степени:

,

т.е. составляет Н= 282 64=18 048

4) Уточняем передаточное отношение:

5) Межосевое расстояние:

а min = 0,55 (d1 + d2) + Т0 = 0,55 (250 + 500) + 8 = 420,5 мм

а max = d1 + d2 = 250 + 500 = 750 мм

6) Длина ремня:

Принимаем: Lр = 2500 мм 7) Уточняем межосевое расстояние:

, где

w = 0,5 (d1 + d2) = 0,5 3,14 (250 + 500) = 1177,5 мм

у = (d2 — d1)2 = (500 -250)2 = 62 500 мм²

Принимаем, а = 650 мм

8) Угол обхвата:

9) Число ремней:

Р0 — мощность, допускаемая для передачи одним ремнем = 1,52 кВт (табл. 7.8 [1]); CL — коэффициент, учитывающий влияние длины ремня = 0,98 (табл. 7.9 [1]); Ср — коэффициент режима работы = 1,0 (табл. 7. 10 [1]);

Сz- коэффициент, учитывающий число ремней = 0,90

С — коэффициент угла обхвата = 0,95

10) Натяжение одной ветви ремня:

,

где — коэффициент, учитывающий центробежную силу = 0,10.

11) Сила, действующая на вал:

12) Рабочий ресурс клиноремённой передачи (стр. 271, [3]):

Приняли 4 ремня.

Ремень А- 2500 Т ГОСТ 1284. 1−80, Шкивы примем изготовленными из чугуна СЧ15, т.к. V 30 м/с (V = 9м/c). Dнаруж. = dp + 2 h0 Примем шкивы с диском для меньшего и со спицами для большего.

Параметры шкивов (стр. 286, [3]):

dp = 250

dp = 500 lp = 11,0

lp = 11,0 h0 = 3,3

h0 = 3,3 h = 8,7

h = 8,7 е = 15,0

е = 15,0 f = 10,0

f = 10,0 = 38

= 38 r = 1 мм

r = 1 мм

Ширина шкива (стр. 287, [3]):

Вш = (z — 1) e + 2 f = 3 15 + 2 10,0 = 65 мм

Толщина обода:

чуг. = (1,1…1,3) h = 9,57 11,31 10 мм

Толщина диска:

С = (1,2…1,3) = 9,6 10,4 = 10 мм

Диаметр ступицы:

dст. = (1,8…2) d, где d — диаметр вала.

dст.1 = 2 28 = 56 мм

dст.2 = 2 32 = 64 мм

Длина ступицы:

lст. = (1,5…2) * d,

lст.1 = (1,5…2) d = 42…112 мм

lст.1 = 110 мм lст.2 = (1,5…2) d = 96…128 мм

lст.1 = 110 мм

Число спиц для шкивов с D 350 мм

z = 4

Ширина спицы

,

где Т — передаваемый шкивом крутящий момент:

[]

Толщина спицы, а = (0,4…0,5) h = 14,8…18,5 мм, примем, а = 4 мм.

Для эллиптического сечения а1 = 0,8 а = 0,8 4 = 3,6 h1 = 0,8 h = 0,8 8,7 = 6,96

Меньший шкив

Шкив Б3. 250. 50. Ц. СЧ 15 ГОСТ 20 894– — 75

l = 90 L = 50 Вш = 65 мм

Dнаруж. = 256,6 мм

Большой шкив

Шкив Б3. 500. 50 К. СЧ 15 ГОСТ 20 897– — 75 l = 90 L = 50 Вш = 65 мм Dнаруж. = 566,6 мм

Расчет на контактную выносливость.

Определение допускаемых напряжений к расчету зубчатых передач на контактную выносливость рекомендуемые сочетания твердостей зубьев шестерня зубчатое колесо HB 320 HB 250 HRC 46 HB 290 HRC 62 HRC 45

Допускаемые контактные напряжения для колеса в МПА 518. 1 818 237 304 688

Допускаемые контактные напряжения к расчету параметров в МПА

Допускаемые контактные напряжения для шестерни в МПА 818. 9 077 758 789 062

Допускаемые контактные напряжения для колеса В МПА 590. 9 091 186 523 438

Допускаемые контактные напряжения к расчету параметров в МПА 634. 4 176 025 390 625

Допускаемые контактные напряжения для шестерни в МПА 1385. 371 948 242 188

Допускаемые контактные напряжения для колеса в МПА 973. 8 224 487 304 688

Допускаемые контактные напряжения к расчету параметров в МПА 1061. 637 451 171 875

Тихоходная ступень редуктора

Расчетные допускаемые напряжения 523 мпа межосевое расстояние a= 250 мм модуль нормальный mn= 4 мм число зубьев шестерни z1= 29 число зубьев колеса z2= 93 делительный диаметр шестерни d1= 118. 8 524 551 391 602 мм диаметр выступов шестерни da1= 126. 8 524 551 391 602 мм делительный диаметр зубчатого колеса d2= 381. 1 475 219 726 562 мм диаметр выступов колеса da2= 389. 1 475 219 726 562 мм ширина венца шестерни b1= 84. 75 мм ширина венца зубчатого колеса b2= 78. 75 mм угол наклона зубьев b3=. 2 195 295 393 466 949 рад коэффициент смещения исходного контура x= 0 окружная сила в зацеплении ft= 7267. 84 228 515 625 h распорная сила в зацеплении fr= 2645. 49 462 890 625 h осевая сила в зацеплении fa= 1621. 640 869 140 625 h

Расчетные допускаемые напряжения 634 мпа межосевое расстояние a= 200 мм модуль нормальный mn= 3. 150 000 095 367 432 мм число зубьев шестерни z1= 30 число зубьев колеса z2= 94 делительный диаметр шестерни d1= 96. 77 419 281 005 859 мм диаметр выступов шестерни da1= 103. 741 958 618 164 мм делительный диаметр зубчатого колеса d2= 303. 2 257 995 605 469 мм диаметр выступов колеса da2= 309. 5 257 873 535 156 мм ширина венца шестерни b1= 69 мм ширина венца зубчатого колеса b2= 63 mм угол наклона зубьев b3=. 2 172 214 984 893 799 рад коэффициент смещения исходного контура x= 0 окружная сила в зацеплении ft= 9135. 5 029 296 875 h распорная сила в зацеплении fr= 3325. 322 998 046 875 h осевая сила в зацеплении fa= 2016. 240 112 304 688 h

Расчетные допускаемые напряжения 1061 мпа межосевое расстояние a= 140 мм модуль нормальный mn= 2.5 мм число зубьев шестерни z1= 27 число зубьев колеса z2= 83 делительный диаметр шестерни d1= 68. 72 727 203 369 141 мм диаметр выступов шестерни da1= 73. 72 727 203 369 141 мм делительный диаметр зубчатого колеса d2= 211. 2 727 203 369 141 мм диаметр выступов колеса da2= 216. 2 727 203 369 141 мм ширина венца шестерни b1= 50. 9 999 847 412 109 мм ширина венца зубчатого колеса b2= 44. 9 999 847 412 109 mм угол наклона зубьев b3=. 1 892 645 508 050 919 рад коэффициент смещения исходного контура x= 0 окружная сила в зацеплении ft= 13 111. 583 984 375 h распорная сила в зацеплении fr= 4772. 61 669 921 875 h осевая сила в зацеплении fa= 2511. 61 962 890 625 h

Быстроходная ступень

Расчетные допускаемые напряжения 523 мпа межосевое расстояние a= 180 мм модуль нормальный mn= 3. 150 000 095 367 432 мм число зубьев шестерни z1= 17 число зубьев колеса z2= 95 делительный диаметр шестерни d1= 54. 64 285 659 790 039 мм диаметр выступов шестерни da1= 60. 94 285 583 496 094 мм делительный диаметр зубчатого колеса d2= 305. 3 571 472 167 969 мм диаметр выступов колеса da2= 311. 6 571 350 097 656 мм ширина венца шестерни b1= 62. 70 000 076 293 945 мм ширина венца зубчатого колеса b2= 56. 70 000 076 293 945 мм угол наклона зубьев b3=. 2 003 347 426 652 908 рад коэффициент смещения исходного контура x= 0 окружная сила в зацеплении ft= 2888. 81 396 484 375 h распорная сила в зацеплении fr= 1051. 5 283 203 125 h осевая сила в зацеплении fa= 586. 598 388 671 875 h

Расчетные допускаемые напряжения 634 мпа межосевое расстояние a= 140 мм модуль нормальный mn= 2.5 мм число зубьев шестерни z1= 17 число зубьев колеса z2= 93 делительный диаметр шестерни d1= 43. 27 272 796 630 859 мм диаметр выступов шестерни da1= 48. 27 272 796 630 859 мм делительный диаметр зубчатого колеса d2= 236. 7 272 644 042 969 мм диаметр выступов колеса da2= 241. 7 272 644 042 969 мм ширина венца шестерни b1= 50. 9 999 847 412 109 мм ширина венца зубчатого колеса b2= 44. 9 999 847 412 109 мм угол наклона зубьев b3=. 1 892 645 508 050 919 рад коэффициент смещения исходного контура x= 0 окружная сила в зацеплении ft= 3726. 3 134 765 625 h распорная сила в зацеплении fr= 1356. 378 051 757 812 h осевая сила в зацеплении fa= 713. 8 025 512 695 312 h

Расчетные допускаемые напряжения 1061 мпа межосевое расстояние a= 100 мм модуль нормальный mn= 2 мм число зубьев шестерни z1= 15 число зубьев колеса z2= 83 делительный диаметр шестерни d1= 30. 61 224 365 234 375 мм диаметр выступов шестерни da1= 35. 8 283 233 642 578 мм делительный диаметр зубчатого колеса d2= 169. 3 877 563 476 562 мм диаметр выступов колеса da2= 172. 9 171 752 929 688 мм ширина венца шестерни b1= 37.5 мм ширина венца зубчатого колеса b2= 31.5 мм угол наклона зубьев b3=. 2 003 347 426 652 908 рад коэффициент смещения исходного контура x=. 1 176 470 592 617 989 окружная сила в зацеплении ft= 5207. 6 962 890 625 h распорная сила в зацеплении fr= 1895. 601 440 429 688 h осевая сила в зацеплении fa= 1057. 46 728 515 625 h

Диаметры валов (стр. 43 [3])

а) тихоходный вал

Принимаем 68 мм

Принимаем 78 мм

Принимаем 88 мм dв dn

б) промежуточный вал

Принимаем 55 мм

Принимаем 45 мм

Принимаем 63 мм

Принимаем 55 мм dк dn; dБП dк

в) быстроходный вал

Принимаем 30 мм

dп = 38 мм

Принимаем 42 мм.

Проектировочный расчет валов.

а) быстроходный вал

MxA = -Ft1 в + хB (в + с) = 0, хB = (Ft1 в) / (в + с) = (2794,69 215) / (215 + 77) = 2057,73Н

xA — Ft1 + xв = 0

хА = Ft1 — xв = 2794,69 — 2057,73 = 736,96 Н

МА = (Fa1 d) / 2 = (535,34 0,048) / 2 = 12,85 Нм

MyA = МА — Ft1 в + Ув (в + с) — SA = 0

где SA = 456 Н

yB = (Fr1 в — МА + SA) / (в + c)] = (1017,27 0,215 — 12,85 + 456) / 0,292 = 750,5 Н

УА — Fr1 + Ув + SA = 0

УА = Fr1 — Ув — SA = 1017,27 — 750,5 — 456 = -189,23 Н

I уч. 0×1 а

MUx1 = 0

MUy1 — SА х1 = 0

MUx1 = S x1 = 456 0 = 0 456 0,247 = 112,63 Нм

II уч. 0×2 в

MUx2 — xa x2 = 0

MUx2 = xa x2 = 736,96 0 = 0 736,96 0,215 = 158,39 Нм

MUy2 — yА x2 — SА (а + х2) = 0

MUy2 = -189,23 0 + 456 (0,247 + 0) = 112,63 Нм -189,23 * 0,215 + 456 * (0,247 + 0,215) = 169,98Н*м

III уч. 0×3 c

— MUx3 + xB x3 = 0

MUx3 = 2057,73 0 = 0 2057,73 0,077 = 158,45 Нм

— MUy3 + yB x3 = 0

MUy3 = 750,5 0 = 0 750,5 0,077 = 57,79 Нм

б) промежуточный вал.

MxA = -хB (а + в + с) — Ft2 (a + в) — Ft3 a = 0

хB = - (Ft2 (a + в) + Ft3 a) / (а + в + с) =

= - (7604,2 0,219 + 2794,69 0,1) / 0,3 = - 6482,78 Н

хА + Ft3 + Ft2 + хв = 0

хА = -Ft3 — Ft2 — хв = -7604,2 — 2767,93 + 6482,78 = -3889,35 Н

МА2 = (Fa2 d) / 2 = (535,34 0,241) / 2 = 64,5 Н*м

МА3 = (Fa3 d) / 2 = (1544,1 0,093) / 2 = 71,8 Н*м

MyA = МА2 + МА3 + yB (а + в + c) — Fr3 a + Fr2 (а + в) = 0

yB = (Fr3 a — Fr2 (а + в) — М3 — М2) / (а + в + c) = = (1017,27 0,1 — 2767,93 0,219 — 64,5 — 71,8) / 0,3 = -640,75 Н

уА — Fr3 + Fr2 + Ув = 0

уА = Fr3 — Fr2 — Ув = 2767,93 — 1017,27 + 640,75 = 2391,41 Н

I уч. 0×1 а

MUx1 — xa x1 = 0

MUx1 = xa x1 =-3889,35 0 = 0 -3889,35 0,1 = -388,94

MUy1 — yA x1 = 0

MUy1 = yA x1 = 2391,41 0 = 0 2391,41 0,1 = 239,14

II уч. 0×2 в

MUx2 — xА (а x2) — Ft3 x2 = 0

MUx2 =-3889,35 (0,1 + 0) + 7604,2 0 = -388,94

-3889,35 (0,1+ 0,119) +7604,2 0,119 =53,13

MUy2 — yА (а x2) + Fr3 х2 + М3 = 0

MUy2 = 2391,41 (0,1 + 0) — 2767,93 0 — 71,8 =167,34

2391,41 (0,1 + 0,119) — 2767,93 0,119 — 71,8 = 122,54

III уч. 0×3 c

— MUx3 + xB x3 = 0

MUx3 = -6482,78 0 = 0 -6482,78 0,081 = -525,1

— MUy3 + yB x3 = 0

MUy3 =-640,75 0 = 0 -640,75 0,081 = -51,9

3406,63 0,059 = 200,99

II уч. 0×2 в

MUx2 — xА (а x2) — Ft3 x2 = 0

MUx2 = -8576,1 (0,059 + 0) + 11 041,94 0 = -505,99 -8576,1 (0,059 + 0,0585) + 11 041,94 0,0585 = -361,74

MUy2 — yА (а x2) + Fr3 х2 + М3 = 0

MUy2 = 3406,63 (0,059 + 0) — 4019,26 0 — 118,19 = 82,8

3406,63 (0,059 + 0,0585) — 4019,26 0,0585 — 118,19 = 46,96

III уч. 0×3 c

— MUx3 + xB x3 = 0

MUx3 = -7307,8 0 = 0 -7307,8 0,0495 = -361,74

— MUy3 + yB x3 = 0

MUy3 = -1149,84 0 = 0 -1149,84 0,0495 = -56,9

в) тихоходный вал

MxA = хB (а + в) — Ft4 a = 0

хB = (Ft4 a) / (а + в) = (7604,2 0,11) / 0,33 = 2534,73 Н

хА — Ft4 + хв = 0

ха = Ft4 — хв =7604,2 — 2534,73 = 5069,47 Н

МА4 = (FA4 d) / 2 = (1544,1 0,2795) / 2 = 215,79 Н*м

MyA = yB (а + в) + Fr4 а + МА4 = 0

yB = - (Fr4 а + МА4) / (а + в) = - (2767,93 0,11 +215,79) / 0,33 = -1576,55 Н

yA + Fr4 + ув = 0

уА = -Fr4 — ув = -2767,93+1576,55 = -1191,38 Н

I уч. 0×1 а

MUx1 — xa x1 = 0

MUx1 = xa x1 = 5069,47 0 = 0 5069,47 0,11 = 557,64

MUy1 — yA x1 = 0

MUy1 = yA x1 = -1191,38 0 = 0 -1191,38 0,11 = -131,05

II уч. 0×2 в

-MUx2 = xв x2 =

= 2534,73 0 = 0 2534,73 0,21 = 532,29

MUy2 = yв x2 =

= -1576,55 0 = 0 -1576,55 0,21 = -331,09

Проверка валов на прочность.

а) быстроходный вал:

Запас прочности должен составлять 2,5…3.

Выберем Ст. 45.

По табл. 14.2 стр. 426 [4]:

НВ 270

в = 870 МПа

т = 640 МПа

-1 = 370 МПа

= 0,1

= 380 МПа

-1 = 220 МПа

= 0,05

Опасным сечение является то сечение, где действует Миmax.

Миmax = 232,34 Нм

— коэфф., учитывающий влияние шероховатости, при Rz 20 мкм = 1 (стр. 298 [4])

и — масштабные факторы:

=0,79

= 0,675 (табл. 11.6 [4])

К и К — коэф. концентрации:

К = 2

К = 2,1 (для валов со шпоночной канавкой, стр. 300 [4])

Напряжение изгиба в валах изменяется по симметричному знакопеременному циклу (стр. 113 [5])

а =

m = 0

Для вала нереверсивной передачи примерно принимается, что напряжения кручения изменяются по пульсирующему отнулевому циклу.

W0 = 18 760 мм³;

Wp = 40 000 мм³;

в h 18 11 (шпонка) (табл. 5.9 [5])

тогда

Считаем коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

Прочность обеспечена.

б) промежуточный вал:

Запас прочности должен составлять 2,5…3.

Выберем Ст. 45.

По табл. 14.2 стр. 426 [4]:

НВ 270

в = 870 МПа

т = 640 МПа

-1 = 370 МПа

= 0,1

= 380 МПа

-1 = 220 МПа

= 0,05

Опасным сечение является то сечение, где действует Миmax (сечение шестерни не учитываем в виду ее большего передаваемого момента и большей ширины).

Миmax = 534,43 Нм

— коэфф., учитывающий влияние шероховатости, при Rz 20 мкм = 1 (стр. 298 [4])

и — масштабные факторы:

=0,805

= 0,69 (табл. 11.6 [4])

К и К — коэф. концентрации:

К = 2

К = 2,1 (для валов со шпоночной канавкой, стр. 300 [4])

Напряжение изгиба в валах изменяется по симметричному знакопеременному циклу (стр. 113 [5])

а =

m = 0

Для вала нереверсивной передачи примерно принимается, что напряжения кручения изменяются по пульсирующему отнулевому циклу.

W0 = 14 510 мм³; Wp =30 800 мм3;

в h 16 10 (шпонка) (табл. 5.9 [5])

тогда

Считаем коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

Прочность обеспечена.

в) тихоходный вал:

Запас прочности должен составлять 2,5…3.

Выберем Ст. 40Х.

По табл. 14.2 стр. 426 [4]:

НВ 270

в = 880 МПа

т = 740 МПа

-1 = 400 МПа

= 0,1

= 440 МПа

-1 = 230 МПа

= 0,05

Опасным сечение является то сечение, где действует Миmax.

Миmax = 626,86 Нм

— коэфф., учитывающий влияние шероховатости, при Rz 20 мкм = 1 (стр. 298 [4])

и — масштабные факторы:

=0,72

= 0,61 (табл. 11.6 [4])

К и К — коэф. концентрации:

К = 2

К = 2,1 (для валов со шпоночной канавкой, стр. 300 [4])

Напряжение изгиба в валах изменяется по симметричному знакопеременному циклу (стр. 113 [5])

а =

m = 0

Для вала нереверсивной передачи примерно принимается, что напряжения кручения изменяются по пульсирующему отнулевому циклу.

W0 = 64 698,75 мм³; Wp = 137 598,75 мм³;

в h 25 14 (шпонка),

тогда

Считаем коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

Прочность обеспечена.

Выбор типа подшипников

Для опор валов цилиндрических колес редукторов применяют чаще всего шариковые радиальные однорядные подшипники. Первоначально примем подшипники шариковые радиальные однорядные.

а) быстроходный вал: подшипник 307 ГОСТ 8338– — 75.

б) промежуточный вал: подшипник 309 ГОСТ 8338– — 75.

в) тихоходный вал: подшипник 315 ГОСТ 8338– — 75.

Проверка выбора подшипников

а) подшипник 307

d =35 мм;

D = 80 мм; В = 21; r = 2,5; Сr = 33,2кН; С0r = 18 кН хА = 736,96 Н; уА = -189,23 Н;

хв = 2057,73 Н;

ув = 750,5 Н.

FA = 535,34 Н n = 485 об/мин

(табл. 9. 18 [1])

для 1 опоры:

(табл. 9. 18 [1]),

где V — коэффициент вращения = 1.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

P = (Х V Fr1 + У Fa) Кб Кт,

где Кт = 1 (т. к. t < 100)

Кб = 1,4 (табл. 9. 19 [1])

P = (1 0,56 2185,72 + 1,71 535,34) 1 1,4 = 2995,21 H

Определим номинальную долговечность (ресурс):

,

где С — динамическая грузоподъемность,

Р — эквивалентная нагрузка,

р — показатель степени, для шарикоподшипников = 3.

для 2 опоры:

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

P = (Х V Fr1 + У Fa) Кб Кт,

где Кт = 1 (т. к. t < 100)

Кб = 1,4 (табл. 9. 19 [1])

P = (1 0,56 773,99 + 1,71 535,34) 1 1,4 = 1888,4 H

Определим номинальную долговечность (ресурс):

Следовательно, окончательно принимаем подшипники 307 для быстроходного вала.

б) подшипник 309

d = 45 мм;

D = 100 мм; В = 25; r = 2,5; С = 52,7 кН; С0 = 30 кН хА = -3889,35 Н;

уА = 2391,41Н;

хв = -6482,78 Н;

ув = -640,75 Н.

FA = Fa3 — Fa2 = 1544,1 — 535,34 = 1008,76 Н

n = 86,61 об/мин

(табл. 9. 18 [1])

для 1 опоры:

(табл. 9. 18 [1]),

где V — коэффициент вращения = 1.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

P = Fr1 V Кб Кт,

Где Кт = 1 (т. к. t < 100)

Кб = 1,4 (табл. 9. 19 [1])

P = 7559,99 1 1 1,4 = 10 583,986

Определим номинальную долговечность (ресурс):

,

где С — динамическая грузоподъемность,

Р — эквивалентная нагрузка,

р — показатель степени, для шарикоподшипников = 3.

привод шкив редуктор подшипник

для 2 опоры:

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

P = Fr1 V Кб Кт,

Где Кт = 1 (т. к. t < 100)

Кб = 1,4 (табл. 9. 19 [1])

P = 2475,76 1,4 1 1 = 3466,06 H

Определим номинальную долговечность (ресурс):

в) подшипник 315

d = 75 мм;

D = 160 мм; В = 37; r = 3,5; С = 112 кН; С0 = 72,5 кН хА = 5069,47 Н;

уА = -1191,38 Н;

хв = 2534,73Н;

ув = -1576,55 Н.

FA = 1544,1Н

n = 27,6 об/мин

(табл. 9. 18 [1])

для 1 опоры:

(табл. 9. 18 [1]),

где V — коэффициент вращения = 1.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

P = (Х V Fr1 + У Fa) Кб Кт,

Где Кт = 1 (т. к. t < 100)

Кб = 1,4 (табл. 9. 19 [1])

P = (1 0,56 5667,84 + 1,71 1544,1) 1,4 = 8140,16 H

Определим номинальную долговечность (ресурс):

для 2 опоры:

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

P = (Х V Fr1 + У Fa) Кб Кт,

Где Кт = 1 (т. к. t < 100)

Кб = 1,4 (табл. 9. 19 [1])

P = (1 0,56 1976,08 + 1,71 1544,1) 1,4 = 5245,82 H

Определим номинальную долговечность (ресурс):

Расчет муфты.

Тр = Тн К,

где Тн — номинальный крутящий момент = 1385 Нм

К — коэффициент режима, приближенно учитывающий режим работы привода

К = 1,5…2

Тр = 1385 1,5 = 2077,5Нм

Примем предохранительную фрикционную муфту, т.к. она обладает большой несущей способностью при малых габаритах, плавностью срабатывания и простотой эксплуатации. (стр. 272 [2]).

Определяем число пар трения:

, где

Dн — наружный диаметр кольца контакта дисков = 272 мм;

Dв — внутренний диаметр кольца контакта дисков = 163,2 мм;

Dср — средний диаметр кольца контакта дисков = 217,6 мм;

[р] - допускаемое давление на трущихся поверхностях;

f0 — коэффициент трения покоя;

Выбираем сталь по дискам из порошковых материалов:

[р] = 0,25

f0 = 0,3

Сила сжатия пружины:

Для пружины выбираем легированную сталь 60С2.

Определение усилия, приходящееся на одну пружину при включенной муфте:

z — число пружин

Определение силы, действующей на одну пружину при выключенной муфте:

Из характеристики пружины с учетом увеличения осадка пружины на 3 мм при возрастании силы от до, определяем из подобия:

;

Так как посадка витка на виток недопустима, то предельная нагрузка не должна превышать при зазоре между витками

Выбираем для пружин стальную углеродистую проволоку ll класса по ГОСТ 9389–75; из табл. 16,1 [4] находим:

Задавшись индексом пружины и вычислив коэффициент:

,

находим диаметр проволоки:

Принимаем

Определяем осадку пружины под действием силы F:

,

z — число рабочих витков пружины = 3

G — модуль сдвига = 8 104 МПа

Шаг пружины в свободном состоянии:

,

где sp — зазор = 0,1 d = 1 мм

Полное число витков:

z1 = z + 1,5 = 3 + 1,5 = 4,5 мм

Высота пружины при полном ее сжатии:

Н3 = (z1 — 0,5) d = (4,5 — 0,5) 10 = 40 мм

Высота пружины в сводном состоянии:

Н0 = Н3 + z (t — d) = 40 + 3 (21 — 10) = 73 мм

Длина заготовки проволоки для пружины:

.

Расчет болтов

Рвых = Рэд 0 = 4 0,86 = 3,44 кВт

Определение нагрузки, действующей на болт:

Fn = Fц sin45 = 131,8 sin45 = 85,59 Н

Fсд = Fц cos45 = 131,8 cos45 = 100,22 Н

Моп = Тзв + Fсд 0,216 + Fсд 0,122 = 943,73 Н

Определяем усилие затяжки из условия отсутствия сдвига:

,

где

z = 6

f = 0,18

i = 1

Определяем силы затяжки из условия нераскрытия стыка:

F1max = F1мом + Fa1

Fa1 — осевая сила, действующая на один болт:

F1max = 15 867,6 + 4488,5 = 20 356,1 Н

Fз. нс = к F1max (1 —) = 1,4 20 356,1 (1 — 0,2) = 22 798,8 Н

= 0,2

Fрасч = 1,4 Fз. сд + F1max = 1,4 27 436,23 + 20 356,1 0,2 = 42 481,9 Н [р] = 116 МПа

Выбираем d = 20 мм

Список литературы

1. Чернавский С. А. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. — М.: Высш. шк., 1988. — 416 с., ил.

2. В. С. Поляков, И. Д. Барбаш, О. А. Ряховский Справочник по муфтам. Л., «Машинострое- ние» (Ленингр. отд-ние), 1974, 352 с. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. — М.: Высш. шк. 1990. — 399 с., ил.

3. Чернавский С. А. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для втузов. — М.: Машиностронение, 1984. — 560 с., ил.

4. Детали машин: Атлас конструкций. Уч. пособие для машиностроительных вузов/ В. Н. Беляев, И. С. Богатырев, А. В. Буланже и др.; Под ред. д-ра техн. наук проф. Д. Н. Решетова. — 4-е изд., перераб. И доп. — М.: Машино- строение, 1979. -367 с., ил.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой