Привід з циліндричним двоступінчастим редуктором з роздвоєною швидкохідної щаблем
Завдання № N
Спроектувати привід з циліндричним двоступінчастим редуктором з роздвоєною швидкохідної ступенем.
Варіант N
Р т = 4,0 кВт
n т = 70 с -1
Тип конструкції редуктора [2. рис. 4а]
Ресурс редуктора - 24000 годин.
Режим роботи - середній нормальний.
Сполучна муфта - пружна.
Зміст
Введення
1 Кінематичний розрахунок приводу2 Розрахунок зубчастої передачі
2.1 швидкохідна щабель
2.2 тихохідна щабель
3 Попередній розрахунок валів
4 Компонування редуктора
5 Уточнений розрахунок валів
6 Перевірка довговічності підшипників
7 Вибір змащення редуктора
8 Перевірка міцності шпоночно з'єднання
9 Підбір муфти
10 Список використаної літератури
Введення
Технічний рівень усіх галузей народного господарства в значній мірі визначається рівнем розвитку машинобудування. На основі розвитку машинобудування здійснюється комплексна механізація і автоматизація виробничих процесів у промисловості, будівництві, сільському господарстві, на транспорті.
Державою перед машинобудуванням поставлено завдання значного підвищення експлуатаційних і якісних показників при безперервному зростанні обсягу її випуску.Одним з напрямків вирішення цього завдання є вдосконалення конструкторської підготовки студентів вищих навчальних закладів.
Виконанням курсового проекту з «Деталей машин» завершується загальнотехнічний цикл підготовки студентів. При виконанні моєї роботи активно використовується знання з ряду пройдених предметів: механіки, опору матеріалів, технологій металів та ін
Об'єктом курсового проекту є привід з циліндричним двоступінчастим редуктором з роздвоєною швидкохідної щаблем, що використовують більшість деталей і вузлів загального призначення.
1 Кінематичний розрахунок
1.1 Знаходимо момент на тихохідної ступені:
Р ВИХІД = Тw;
1.2 Визначимо загальний ККД приводу:
h приводу = h 3 зуб × h 3 підшитий × h муфти,
де: h зуб - ККД зубчастої передачі;
h підшитий - ККД підшипників;
h муфти - ККД муфти.
h муфти = 0,98; h зуб = 0,97; h підшитий = 0,99;
h приводу = 0,97 3 × 0,99 3 × 0,98 = 0,867.
1.3 Визначимо потужність двигуна:
1.4 Визначимо частоту обертання валу електродвигуна:
n вх = n вих × u,
де: u = u швидкий × u тихий;
З таблиці 1.2 [1] вибираємо передавальні відносини тихохідної і швидкохідної передачі:
u тихий = (2,5 ... 5); u швидкий = (3,15 ... 5);
n вх = n вих × u = 70 × (2,5 ... 5) × (3,15 ... 5) 551,25 ... 1750 об / хв.
Виходячи з потужності орієнтовних значень частот обертання, використовуючи т.2.4.8 [1] вибираємо електродвигун закритий обдувається єдиної серії 4А
80B/720. Потужність Р ДВ = 5,5 кВт; синхронна частота дорівнює 720 об / хв.
1.5 Визначимо загальні передавальні числа приводу і разоб'ем його між щаблями:
Визначимо дійсне фактичне передавальне число:
Розбиваємо передавальне число сходами U д = U ред = 10,28.
Використовуючи таблицю 1.3 [1] стор.7 маємо:
u швидкий = u ред / u тихий; u тихий = 0,88
Cледовательно:
u тихий = 0,88
u швидкий = 10,28 / 3 = 3,42; Приймаються U швидкий = 3,55
1.6 Визначаємо кінематичні та силові параметри окремих валів приводу:
I вал частота обертання: n 1 = n дв = 720 об / хв;
окружна швидкість: w 1 = w дв = p × n/30 = 3,14 × 720/30 = 75,36 рад / с;
потужність: Р 1 = Р дв = 5,5 кВт;
обертаючий момент: Т 1 = Т дв = Р дв / w дв = 5500/75, 36 = 72,98 Н × м;
II вал частота обертання: n 2 = n 1 = n дв = 720 об / хв;
окружна швидкість: w 2 = w 1 = 75,36 рад / с;
потужність: Р 2 = Р 1 × h муфти × h підшитий = 5,5 × 0,98 × 0,99 = 5,3361 кВт;
обертаючий момент: Т 2 = Т 1 × h муфти × u муфти = 72,98 × 0,98 × 1 =
= 71,5204 Н × м;
III вал частота обертання: n 3 = n 2 / u швидкий = 202,8 об / хв;
окружна швидкість: w 1 = p × n 3 / 30 = 3,14 × 202,8 / 30 = 21,2 рад / с;
потужність: Р 3 = Р 2 × h 2 зуб × h підшитий = 5,3361 × 0,97 2 × 0,99 = 4,97 кВт;
обертаючий момент: Т 3 = Т 2 × h зуб × u швидкий = 71,52 × 0,97 × 3,55 =
= 246,3 Н × м;
IV вал частота обертання: n 4 = n 3 / u тихий = 202,8 / 3 = 67,6 об / хв;окружна швидкість: w 4 = p × n 4 / 30 = 3,14 × 67,6 / 30 = 7,7 рад / с;
потужність: Р 4 = Р 3 × h зуб × h підшитий = 4,97 × 0,97 × 0,99 = 4,77 кВт;
обертаючий момент: Т 4 = Т 3 × h зуб × u тихий = 246,3 × 0,97 × 3 =
= 716,7 Н × м;
Всі отримані дані зводимо в таблицю.Таблиця 1.
Номер валу | Частота обертання, об / хв | Кутова частота обертання, рад / с | Потужність, Вт | Момент, Н × м |
I | 720 | 75,36 | 5500 | 72,98 |
II | 720 | 75,36 | 5336 | 71,52 |
III | 202,8 | 21,2 | 4970 | 246,3 |
IV | 67,6 | 7,7 | 4770 | 716,7 |
3 Попередній розрахунок валів
Крутний момент в поперечних перерізах валів
Ведучого T II = 71,52 × 10 3 H × ммПроміжного T III = 246,3 × 10 3 H × мм
Веденого T IV = 716,7 × 10 3 H × мм
Діаметр вихідного кінця вала при [t] k = 25 H / мм 2
діаметр шийок під підшипники приймаємо d n2 = 25 мм; під провідною шестернею d k2 = 32 мм
У проміжного валу розрахунком на кручення визначаємо діаметр небезпечногоперетину (під шестернею) за зниженими допускаються напруженням.
[T k] = 15 H / мм 2
приймаємо діаметр під шестернею dк3 = 45 мм, знайдемо діаметр під колесом:
приймаємо діаметр під підшипники d n3 = 35 мм.
Ведений вал.
Розраховуємо при [t] k = 25 H / мм 2 діаметр вихідного кінця вала
Приймаємо діаметр підшипниками d n4 = 55 мм, під колесом d k4 = 60 мм, d l4 = 60мм.
5 Уточнений розрахунок валу
Уточнений розрахунок проведемо для проміжного вала. Складемо розрахункову схему. Всі розміри візьмемо з компановки: а = 50мм; b = 35мм.
Р радС = 1,208 × 10 3 Н
Р ОСС = 894Н
Р окрС = 3212,7 Н
Р Радвіла, Д = 505,8 Н
Р ОСО, Д = 382,1 Н
Р окрВ, Д = 1,336 × 10 3 Н
Побудуємо за епюру крутних моментів:
Визначимо реакції в опорах:
У площині YOZ:
åM 3 = 0;
åM 3 =- PрадВ × а +
+ Р радС (а + b) -
-P Радд (2b + a) + Y3 ×
× (a + b + b + a) = 0
Істинне значення сили Y 4 направлено в протилежну сторону, від обраного на схемі.
åМ 4 = 0;
åМ 4 =- Р Радд × а + Р радС × (а + b)-Р Радвіла × (а + b + b) + Y 3 × (a + b + b + a) = 0;
Істинне значення сили Y 3 направлено в протилежну сторону від раніше обраного напрямку.
Перевірка:
åF y = 0;
Будуємо епюру згинальних моментів у площині YOZ.
У площині XOZ:
Перевірка:
2942.3 +1.336 ∙ 3 жовтня +3212.7 +1.336 ∙ 10 березня -2942.3 = 0;
M Y3 = 0; M Y4 = 0; M YB =- X 3 ∙ a =- 147.1 (H ∙ м)
M YC =- X 3 ∙ (a + b)-Pокрb ∙ b =- 203.3 (H ∙ м)
M YД =- Х 4 ∙ а =- 147,1 (H ∙ м)
M ΣІ3 = 0; M ΣІ4 = 0;
Небезпечним перерізом є перетин С:
З умови міцності:
отримаємо:
Приймаються d = 45 (мм)
6 Перевірка довговічності підшипників
6.1 Ведучий вал
Роликопідшипники радіальні з короткими циліндричними роликами, однорядні. Тип 7305, ГОСТ 333-79, середня серія d = 25, D = 62, B = 17, c = 2, D 1 = 67, Т = 18.25, вантажопідйомність = 2960, ролики D T = 9.5, z = 13;
6.2 Проміжний вал
Роликопідшипники радіальні з короткими циліндричними роликами, однорядні. Тіп7307, ГОСТ 333-79, середня серія d = 35, D = 80, B = 21, c = 2.5, D 1 = 85, Т = 22.75, вантажопідйомність = 6100, ролики D T = 11.7, z = 12;
6.3 Ведений вал
Роликопідшипники радіальні з короткими циліндричними роликами, однорядні. Тип 7311, ГОСТ 333-79, середня серія d = 55, D = 120, B = 27, c = 3, D 1 = 127, Т = 31.5, вантажопідйомність = 10200, ролики D T = 16.7, z = 13;
Сили, що діють в зачепленні: P окр = 1336 H, Р радий = 506 H і Р ос = 382 H.
Перший етап компонування дав a = 50 мм, b = 35 мм
Визначимо реакції опор:
У площині yz
Y 2 (2a + 2b) = Р окр a + Р окр (a + 2b) = Р окр (2a + 2b)
Y 2 = Р окр = 1336 H.
Y 1 (2a + 2b) = Р окр a + Р окр (a + 2b) = Р окр (2a + 2b)
Y 1 = Р окр = 1336 H.
У площині yz
X 2 (2a + 2b) = Р радий a + Р радий (a + 2b) = Р радий (2a + 2b)
X 2 = Р радий = 506 H.
X 1 (2a + 2b) = Р радий a + Р радий (a + 2b) = Р радий (2a + 2b)
X 1 = Р радий = 1336 H.
Сумарні реакції
Знаходимо осьові складові радіальних реакцій конічних підшипників по формулі:
S = 0,83 eR
S 2 = 0,83 eR 2 = 0,83 × 0,36 × 1429 = 427 H;
S 1 = 0,83 eR 1 = 0,83 × 0,36 × 1429 = 427 H;
тут для підшипників 7305 параметр осьового навантаження е = 0,36, З = 33 кН.
Осьові сили підшипників. У нашому випадку S 1 = S 2; Р ос> 0; тоді F oc1 = S 1 = 1429 H; F oc2 = S 1 + Р ос = 1811 H.
Так як реакції, що діють на підшипники рівні, то розглянемо один з підшипників. Розглянемо лівий підшипник.
Ставлення
Еквівалентна навантаження за формулою:
P Е2 = (XVR 2 + YF oc2) K б K т;
для заданих умов V = K б = K т = 1; для конічних підшипників при
Еквівалентна навантаження
P Е2 = (0,4 1429 + 1,67 1811) = 3024 H = 3,024 kHРозрахункова довговічність
Розрахункова довговічність
де n = 720 об / хв - частота обертання вала.
Знайдена довговічність прийнятна.
7 Вибір змащення редуктора
Для зменшення втрат потужності на тертя і зниження інтенсивності зносу поверхонь, що труться, а також для запобігання їх від заїдання, задирів, корозії і кращого відведення теплоти тертьові поверхні деталей повинні мати надійне змащення.
В даний час у машинобудуванні для змащування передач широко застосовують картерів систему. У корпус редуктора або коробки передач
заливають масло так, щоб вінці коліс були в нього занурені. При їх обертанні масло захоплюється зубцями, розбризкується, потрапляє на внутрішні стінки корпусу, звідки стікає в нижню його частину. Всередині корпусу утворюється суспензія часток масла в повітрі, яка покриває поверхню розташованих усередині корпусу деталей.
Картерів мастило застосовують при окружної швидкості зубчастих коліс і черв'яків від 0,3 до 12,5 м / с. При більш високих швидкостях масло скидається з зубів відцентровою силою і зачеплення працює при недостатній мастилі. Крім того, помітно збільшуються втрати потужності на перемішування масла, і підвищується його температура.
Вибір мастильного матеріалу заснований на досвіді експлуатації машин. Принцип призначення сорти масла наступний: чим вище окружна швидкість колеса, тим менше повинна бути в'язкість масла, чим вище контактні тиску в зубах, тим більшою в'язкістю повинно володіти масло. Тому необхідну в'язкість масла визначають залежно від контактного напруги та окружної швидкості коліс. Попередньо визначають окружну швидкість, потім по швидкості і контактним напруженням знаходять необхідну кінематичну в'язкість і марку масла.
В даний час широко застосовують пластичні мастильні матеріали ЦИАТИМ-201 і ЛИТОЛ-24, які допускають температуру нагрівання до 130 ° С.
Гранично допустимі рівні занурення коліс циліндричного редуктора в масляну ванну
У співвісних редукторах при розташуванні валів у горизонтальній площині в масло занурюють колеса швидкохідної і тихохідної ступенів. При розташуванні валів у вертикальній площині занурюють в масло шестерню і колесо, розташовані в нижній частині корпусу. Якщо глибина занурення колеса виявиться надмірною, то знижують рівень масла і встановлюють спеціальне мастильне колесо.
У конічних або конічної-циліндричних редукторах у масляну ванну повинні бути повністю занурені зуби конічного колеса або шестерні.
8 Перевірка міцності шпоночно з'єднання
Всі шпонки редуктора призматичні з округленими торцями, розміри довжини, ширини, висоти, відповідають ГОСТ23360-80. Матеріал шпонок - сталь 45 нормалізована. Всі шпонки перевіряються на зминання з умови міцності за формулою:
Допустиме напруження зминання [d см] = 200МПа
Ведучий вал: 72,98 · 10 3 Н · мм;
Вихідний кінець валу = Ш20мм; t 1 = 3.5мм; b · h · l = 6.6.30;
Проміжний вал: 252,5 · 10 3 Н · мм;
Під колесом: Ш40мм; t 1 = 5мм; b · h · l = 12.8.30;
Ведений вал: 690,6 · 10 3 Н · мм;
Під колесом: Ш58мм; t 1 = 6мм; b · h · l = 16.10.50;
Вихідний кінець: Ш50мм; t 1 = 5,5 мм; b · h · l = 14.9.70;
9 Підбір муфти
Муфта пружна втулочно-пальцева за ГОСТ 21424-75.
Відрізняється простотою конструкції і зручністю монтажу і демонтажу. Зазвичай застосовується в передачах від електродвигуна з малими моментом, що крутить. Пружними елементами тут служать гофровані гумові втулки. Через порівняно невеликої товщини втулок муфти мають малу податливість і застосовуються в основному для компенсації несоосносгі валів у невеликих межах (
Матеріал напівмуфт - чавун СЧ20.
Матеріал пальців - сталь 45.
Для перевірки міцності розраховують пальці на вигин, а гуму - по напруженням зминання на поверхні стикання втулок з пальцями. При цьому вважають, що всі пальці навантажені однаково, а напруги зминання розподілені рівномірно по довжині втулки:
де z - число пальців, z = 6. Рекомендують приймати
Тоді
(Іванов с.362)
Список використаної літератури
1. М.М. Іванов. Деталі машин. М.: «Машинобудування», 1991.
2. П.Ф. Дунаєв, О. П. Льоліком - Конструювання вузлів і деталей машин. М.: «Вища школа», 1985.
3. В.І. Ануров - Довідник конструктора-машинобудівника, т.1. М.: «Машинобудування», 1980.
4. В.І. Ануров - Довідник конструктора-машинобудівника, т.2. М.: «Машинобудування», 1980.
5. В.І. Ануров - Довідник конструктора-машинобудівника, т.3. М.: «Машинобудування», 1980.
6. С.А. Чернавський та ін Курсове проектування деталей машин. М.: «Машинобудування», 1987.
7. Д.М. Решетов - Деталі машин. Атлас конструкцій. М.: «Машинобудування», 1970.
8. М.І. Анфимов - Редуктори. Конструкції та розрахунок. М.: «Машинобудування», 1972.