Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Рис. 1
1-двигатель, 2-муфта, 3-редуктор, 4-зубчатая передача,
5-рельс, 6-колесо.
Исходные данные:
F=3.5 кН – тяговая сила.
V=1.65 м/с – скорость передвижения моста.
D=300 мм – диаметр колеса.
Минимальный срок службы привода 6 лет.
|
[1] Оглавление [2] 1.ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА. [3] 2. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ. РАСЧЕТ СРОКА СЛУЖБЫ. [4] 3. РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ. [5] 4. РАСЧЕТ ОТКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ. [6] 5. НАГРУЗКИ ВАЛОВ РЕДУКТОРА. [7] 6. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОБЩЕГО ВИДА. [8] 7. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ВАЛОВ РЕДУКТОРА. [9] 8. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ. [10] 9. РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОБЩЕГО ВИДА ПРИВОДА. [11] 10. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ. [12] 11. РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ РЕДУКТОА. [13] ЛИТЕРАТУРА. |
1.1.1 Определяем требуемую мощность механизма передвижения:
кВт.
1.1.2 Определяем общий коэффициент полезного действия привода:
;
Где -КПД муфты,
-КПД закрытой передачи,
-КПД открытой передачи,
-КПД пары подшипников качения,
-КПД пары подшипников скольжения.
.
1.1.3 Находим требуемую мощность электродвигателя.
кВТ.
1.1.4 Определим номинальную мощность двигателя .
Значение номинальной мощности двигателя выбирается из условия: номинальная мощность двигателя должна быть большей либо равной требуемой мощности .
В соответствии с этим условием и доступными двигателями выберем номинальную мощность равной 7.5 кВт.
1.1.5 Подберем тип двигателя.
Значению номинальной мощности соответствуют 4 двигателя, характеристики которых приведены в
таблице 1.1.
Таблица 1.1
|
№ |
Тип двигателя |
Мощность |
Частота вращения |
|
|
Синхронная |
Номинальная |
|||
|
1 |
4АМ112М2У3 |
7.5 кВт |
3000 |
2900 |
|
2 |
4АМ132S4У3 |
7.5 кВт |
1500 |
1455 |
|
3 |
4АМ132М6У3 |
7.5 кВт |
900 |
870 |
|
4 |
4АМ160S8У3 |
7.5 кВт |
750 |
730 |
1.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней.
1.2.1 Определим частоту вращения приводного вала механизма передвижения крана , об/мин.
, отсюда получаем:
об/мин.
Где V-скорость передвижения мостового крана, м/с;
D-диаметр колеса, мм.
1.2.2 Рассчитаем передаточные числа приводов для всех вариантов двигателей, и подберем оптимальный вариант.
Оптимальным является 3 вариант, т.к. передаточное число получается достаточно небольшим, при этом двигатель будет использован более легкий, дешевый и надежный двигатель по сравнению с 4 вариантом, 1 и 2ой варианты имеют большее передаточное число, вследствие чего конструкция стала бы громоздкой.
1.2.3 Найдем передаточные числа ступеней привода.
Из соотношения очевидно что .
Зададимся рекомендуемым значением передаточного числа для закрытой передачи редуктора, .
Найдем значение передаточного числа для открытой передачи:
1.2.4 Рассчитаем максимально допустимое отклонение частоты вращения колеса механизма передвижения ,об/мин.
;
Где: ,% -допускаемое отклонение скорости передвижения.
,об/мин.
1.2.5 Определим допускаемую частоту вращения приводного вала крана с учетом отклонения:
об/мин.
1.2.6 Найдем фактическое передаточное число привода:
1.2.7Произведем уточнение передаточных чисел открытой передачи:
Примем в соответствии с рекомендациями.
1.3.1 Рассчитаем силовые а так же кинематические параметры привода.
кВт,
кВт;
кВт;
кВт;
Где: - мощность двигателя;
- мощность, развиваемая на быстроходном валу;
- мощность, развиваемая на тихоходном валу;
- мощность, развиваемая на оси колеса.
об/мин;
об/мин;
об/мин;
Где: - частота вращения вала двигателя;
- частота вращения быстроходного вала;
- частота вращения тихоходного вала;
- частота вращения колес крана.
Н*м;
Н*м;
Н*м;
Н*м;
Где: - крутящий момент двигателя;
- крутящий момент на быстроходном валу;
- крутящий момент на тихоходном валу;
- крутящий момент на колесе крана.
1/с;
1/с;
1/с;
1/с;
Где: - номинальная угловая скорость двигателя;
- угловая скорость быстроходного вала;
- угловая скорость тихоходного вала;
- угловая скорость колес крана.
Результаты расчетов сведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2
|
Тип двигателя:4АМ132М6У3 кВт; об/мин. |
|||||||
|
Пара- метр |
Передача |
Параметр |
Вал |
||||
|
Закры- тая |
Откры- тая |
Двига- тель |
Редуктор |
Колесо |
|||
|
Б |
Т |
||||||
|
Переда- точное число, u |
2.5 |
3.3 |
Расчетная Мощность P, кВт |
7.5 |
7.28 |
6.92 |
6.31 |
|
Угловая скорость ,с |
91.11 |
91.11 |
36.44 |
11.04 |
|||
|
КПД |
0.96 |
0.93 |
Частота Вращения n, об/мин |
870 |
870 |
348 |
105.5 |
|
Вращающий момент Т, Н*м |
82.32 |
79.87 |
213.5 |
642.2 |
2.1 Расчет срока службы приводного устройства.
Привод к механизму передвижения крана устанавливается непосредственно на сам кран.
Крану предстоит работа в 2 смены по 8 часов, нагрузка с малыми колебаниями, режим работы реверсивный.
Срок службы крана ,ч, определяется по следующей формуле:
;
Где: лет, срок службы крана;
, коэффициент годового использования крана;
ч, продолжительность смены;
, число смен;
, коэффициент сменного использования крана.
ч;
Эксплуатационные характеристики крана
Таблица 2.1
|
Место установки |
, лет |
,ч |
,ч |
Нагрузка |
Режим работы |
|
|
Заводской цех |
6 |
2 |
8 |
22688.4 |
С незн. колеб. |
Реверсивный |
2.2 Выбор твердости, термообработки и материала колес.
2.2.1 Выберем материал для зубчатых колес устанавливаемых в редуктор, а так же термообработку и характеристики полученных материалов.
Наиболее подходящим материалом в данном случае является сталь 40Х.
а) Определим вид термообработки и полученные характеристики для шестерни:
Вид термообработки: улучшение + закалка ТВЧ
Интервал твердости: поверхность HRC
сердцевина HB
средняя твердость зубьев HRC
Механические характеристики стали: Н/мм2;
Н/мм2.
Предельные размеры: мм;
мм.
б) Определим вид термообработки и полученные характеристики для колеса:
Вид термообработки: улучшение
Интервал твердости: HB
средняя твердость зубьев HB
Механические характеристики стали: Н/мм2;
Н/мм2.
Предельные размеры: мм;
мм.
2.2.2 Выберем материал для зубчатых колес открытой передачи, а так же термообработку и характеристики полученных материалов.
Наиболее подходящим материалом в данном случае является сталь 45.
а) Определим вид термообработки и полученные характеристики для шестерни:
Вид термообработки: улучшение
Интервал твердости: HB
средняя твердость зубьев HB
Механические характеристики стали: Н/мм2;
Н/мм2.
Предельные размеры: мм;
мм.
б) Определим вид термообработки и полученные характеристики для колеса:
Вид термообработки: нормализация
Интервал твердости: HB
средняя твердость зубьев HB
Механические характеристики стали: Н/мм2;
Н/мм2.
Предельные размеры: - без ограничений;
- без ограничений.
2.3 Определение допускаемых контактных напряжений.
2.3.1 Определим допускаемые контактные напряжения для закрытой пары зубчатых колес.
а) Определим коэффициенты долговечности для шестерни и колеса по следующей формуле
;
Где:- число циклов перемен напряжения соответствующее пределу выносливости;
- число циклов перемены напряжения за весь срок службы привода, определяется из соотношения:
.
;
;
;
;
Так как в обоих случаях, то мы принимаем .
б) Определим допускаемые контактные напряжения, соответствующие пределу контактной выносливости.
Н/мм2;
Н/мм2;
Так как то допускаемые контактные напряжения соответствующие пределу контактной выносливости равны допускаемым контактным напряжениям для зубьев шестерни .
Н/мм2.
2.3.2 Определим допускаемые контактные напряжения для открытой пары зубчатых колес.
а) Определим коэффициенты долговечности для шестерни и колеса
;
;
Так как в обоих случаях, то мы принимаем .
б) Определим допускаемые контактные напряжения, соответствующие пределу контактной выносливости.
Н/мм2;
Н/мм2;
Так как то допускаемые контактные напряжения соответствующие пределу контактной выносливости равны допускаемым контактным напряжениям для зубьев шестерни .
Н/мм2.
2.4 Определение допускаемых напряжений изгиба.
2.4.1 Определим допускаемые напряжения изгиба для закрытой передачи.
а) Определим коэффициент долговечности по следующей формуле:
;
Где: - наработка;
- число циклов перемены напряжения соответствующее пределу выносливости;
Так как и больше, в обоих случаях, то мы принимаем .
б) Определим допускаемые напряжения изгиба и соответствующие пределу изгибной выносливости по следующей формуле:
Н/мм2;
Н/мм2;
в) Определим допускаемое напряжение изгиба для зубьев по следующей формуле:
;
0.75 – коэффициент характеризующий реверсивность механизма.
Н/мм2;
Н/мм2;
2.4.2 Определим допускаемые напряжения изгиба для закрытой передачи.
а) Определим коэффициент долговечности.
- число циклов перемены напряжения соответствующее пределу выносливости;
Так как и больше, в обоих случаях, то мы принимаем .
б) Определим допускаемые напряжения изгиба и соответствующие пределу изгибной выносливости.
Н/мм2;
Н/мм2;
в) Определим допускаемое напряжение изгиба для зубьев.
Н/мм2;
Н/мм2;
3.1 Определение межосевого расстояния.
3.1.1 Определим межосевое расстояние по следующей формуле:
;
Где: - вспомогательный коэффициент. В данном случае передача косозубая, ;
- коэффициент ширины венца колеса, примем его равным ;
- передаточное число;
- крутящий момент на тихоходном валу, Н*м;
- допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом или среднее значение, Н/мм2;
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба, для прирабатывающихся зубьев ;
мм;
Примем мм в соответствии с ГОСТ 6636-69
3.2 Определение модуля зацепления
3.2.1 Определим модуль зацепления , мм по следующей формуле:
;
Где: - вспомогательный коэффициент, в данном случае передача косозубая, ;
- делительный диаметр колеса, мм;
- ширина венца колеса
-допускаемое напряжение изгиба колеса с менее прочным зубом;
;
Примем в соответствии с ГОСТ 9563-60.
3.3 Определение угла наклона зубьев.
3.3.1 Определим угол наклона зубьев:
;
3.4 Определение суммарного числа зубьев.
3.4.1 Определим суммарное число зубьев шестерни и колеса по следующей формуле:
;
3.5 Уточнение угла наклона зубьев.
3.5.1 Уточним угол наклона зубьев:
;
3.6 Определение числа зубьев шестерни.
3.6.1 Определим число зубьев шестерни:
Принимаем
3.7 Определение числа зубьев колеса.
3.7.1 Определим число зубьев колеса:
3.8 Определение фактического передаточного числа.
3.8.1 Определим фактическое передаточное число:
Проверим его отклонение от заданного :
3.9 Определение фактического межосевого расстояния.
3.9.1 Определим фактическое межосевое расстояние:
мм;
Параметры закрытой передачи сведены в таблицу 3.1
Таблица 3.1
|
Параметр |
Шестерня |
Колесо |
|
|
Диаметр |
Делительный |
58.14 |
141.86 |
|
Вершин зубьев |
62.64 |
146.36 |
|
|
Впадин зубьев |
52.74 |
136.46 |
|
|
Ширина венца |
37 |
35 |
3.10 Проверка межосевого расстояния.
3.10.1 Проверим межосевое расстояние:
мм;
3.11 Проверка пригодности заготовок колес.
3.11.1 Проверим пригодность заготовок колес.
Условия:
;
;
Для шестерни:
мм;
мм;
Для колеса:
мм;
мм;
Предельные размеры для шестерни: мм;
мм.
Предельные размеры для колеса: мм;
мм.
Условие выполняется, заготовки пригодны для применения в закрытой передаче.
3.12 Проверка контактных напряжений.
3.12.1 Проверим контактные напряжения:
;
Где: - вспомогательный коэффициент, для косозубой передачи ;
- окружная сила в зацеплении, Н;
- коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями, зависящий от линейной скорости
м/с,
, в соответствии с ГОСТ 1643-81;
- коэффициент динамической нагрузки, в соответствии с ГОСТ 1643-81 ;
Н/мм2;
3.13 Проверка по напряжениям изгиба.
3.13.1 Проверим напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса:
;
;
Где: и - коэффициенты формы зуба шестерни и колеса, ,, тогда
а ;
- коэффициент учитывающий наклон зубьев;
- коэффициент динамической нагрузки;
Н/мм2;
Н/мм2;
Результаты расчетов и проверки закрытой передачи приведены в таблице 3.2
Таблица 3.2
|
Проектный расчет |
||||
|
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
|
Межосевое расстояние , мм |
100 |
Угол наклона зубьев |
14.65 |
|
|
Модуль зацепления , мм |
2.25 |
Диаметр делительной окружности |
58.14 141.86 |
|
|
Ширина венца ,мм |
37 35 |
Диаметр окружности вершин |
62.64 146.36 |
|
|
Число зубьев |
25 61 |
Диаметр окружности впадин |
52.74 136.46 |
|
|
Вид зубьев |
Косозубые с эвольвентным профилем |
|||
|
Проверочный расчет |
||||
|
Параметр |
допускаемое |
расчетное |
примечание |
|
|
Контактное напряжение , Н/мм2 |
636.50 |
628.36 |
Недогр. менее 2% |
|
|
Напряжение изгиба Н/мм2 |
232.50 |
142.46 |
Огр.по конт. Напр. |
|
|
220 |
133.26 |
Огр.по конт. Напр. |
4.1 Определение межосевого расстояния.
4.1.1 Определим межосевое расстояние по следующей формуле:
;
Где: - вспомогательный коэффициент. В данном случае передача прямозубая, ;
- коэффициент ширины венца колеса, примем его равным ;
- передаточное число;
- крутящий момент на тихоходном валу, Н*м;
- допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом или среднее значение, Н/мм2;
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба, для прирабатывающихся зубьев ;
мм;
Примем мм в соответствии с ГОСТ 6636-69
4.2 Определение модуля зацепления.
4.2.1 Определим модуль зацепления , мм по следующей формуле:
;
Где: - вспомогательный коэффициент, в данном случае передача прямозубая, ;
- делительный диаметр колеса, мм;
- ширина венца колеса
-допускаемое напряжение изгиба колеса с менее прочным зубом;
;
Примем в соответствии с ГОСТ 9563-60.
4.3 Определение суммарного числа зубьев.
4.3.1 Определим суммарное число зубьев шестерни и колеса по следующей формуле:
;
4.4 Определение числа зубьев шестерни.
4.4.1 Определим число зубьев шестерни:
Принимаем
4.5 Определение числа зубьев колеса.
4.5.1 Определим число зубьев колеса:
4.6 Определение фактического передаточного числа.
4.6.1 Определим фактическое передаточное число:
Проверим его отклонение от заданного :
4.7 Определение фактического межосевого расстояния.
4.7.1 Определим фактическое межосевое расстояние:
мм;
Параметры закрытой передачи сведены в таблицу 3.1
Таблица 4.1
|
Параметр |
Шестерня |
Колесо |
|
|
Диаметр |
Делительный |
111 |
369 |
|
Вершин зубьев |
117 |
375 |
|
|
Впадин зубьев |
103.8 |
361.8 |
|
|
Ширина венца |
62 |
60 |
4.8 Проверка межосевого расстояния.
4.8.1 Проверим межосевое расстояние:
мм;
4.9 Проверка пригодности заготовок колес.
4.9.1 Проверим пригодность заготовок колес.
Условия:
;
;
Для шестерни:
мм;
мм;
Для колеса:
мм;
мм;
Предельные размеры для шестерни: мм;
мм.
Предельные размеры для колеса: без ограничений.
Условие выполняется, заготовки пригодны для применения в закрытой передаче.
4.10 Проверка контактных напряжений.
4.10.1 Проверим контактные напряжения:
;
Где: - вспомогательный коэффициент, для прямозубой передачи ;
- окружная сила в зацеплении, Н;
- коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями, зависящий от линейной скорости
м/с,
, в соответствии с ГОСТ 1643-81;
- коэффициент динамической нагрузки, в соответствии с ГОСТ 1643-81 ;
Н/мм2;
4.11 Проверка по напряжениям изгиба.
4.11.1 Проверим напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса:
;
;
Где: и - коэффициенты формы зуба шестерни и колеса: а ;
- коэффициент динамической нагрузки;
Н/мм2;
Н/мм2;
Результаты расчетов и проверки закрытой передачи приведены в таблице 4.2
Таблица 4.2
|
Проектный расчет |
||||
|
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
|
Межосевое расстояние , мм |
240 |
Угол наклона зубьев |
0 |
|
|
Модуль зацепления , мм |
3 |
Диаметр делительной окружности |
111 369 |
|
|
Ширина венца ,мм |
62 60 |
Диаметр окружности вершин |
117 375 |
|
|
Число зубьев |
37 123 |
Диаметр окружности впадин |
103.8 361.8 |
|
|
Вид зубьев |
Прямозубые с эвольвентным профилем |
|||
|
Проверочный расчет |
||||
|
Параметр |
допускаемое |
расчетное |
примечание |
|
|
Контактное напряжение , Н/мм2 |
414.4 |
408.11 |
Недогр. менее 1.52% |
|
|
Напряжение изгиба Н/мм2 |
191.97 |
72.90 |
Огр.по конт. Напр. |
|
|
149.09 |
69.81 |
Огр.по конт. Напр. |
5.1 Определение сил в зацеплении закрытой передачи.
5.1.1 Определим силы в зацеплении закрытой передачи:
-окружная сила, Н;
-радиальная сила, Н;
-осевая сила, Н;
, Н.
5.2 Определение консольных сил.
5.2.1 Определим силы в зацеплении открытой передачи:
-окружная сила, Н;
-радиальная сила, Н;
5.3 Выполнение схемы нагружения валов.
5.3.1 Выполним схему нагружения валов по полученным значениям.
Схема нагружения валов
цилиндрического одноступенчатого
редуктора
|
Параметр |
Шестерня |
Колесо |
|
|
,Н |
3010 |
||
|
,Н |
1117 |
||
|
,Н |
787 |
||
|
,Н |
,Н |
492 |
3704 |
|
,Н*м |
214 |
642 |
|
|
,с-1 |
91 |
36 |
6.1 Выбор материалов валов.
6.1.1 Выберем материалы для быстроходного и тихоходного валов.
В данном случае пригодна сталь Ст45, она обладает следующими механическими характеристиками:
Н/мм2;
Н/мм2;
Н/мм2;
6.2 Определение геометрических параметров ступеней быстроходного вала.
6.2.1 Выберем допускаемые напряжения на кручение Н/мм2;
6.2.2 Рассчитаем размеры ступени вала под полумуфту.
а) ;
Где: - диаметр первой ступени вала;
- диаметр выходного вала двигателя, мм.
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
б) -длинна ступени под полумуфту, мм.
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
6.2.3 Рассчитаем размеры ступеней по уплотнение крышки с отверстием и подшипник.
а) - диаметр второй ступени, мм;
Где: - диаметр первой ступени вала;
- высота буртика, мм.
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
б) -длинна второй ступени, мм.
6.2.4 Рассчитаем диаметр ступени под шестерню.
а) - диаметр третей ступени, мм;
Где: - диаметр второй ступени вала;
- высота фаски подшипника, мм.
6.3 Расчет геометрических параметров тихоходного вала.
6.3.1 Рассчитаем размеры под выходную шестерню.
а) - диаметр ступени под выходную шестерню, мм;
Где: - момент на валу, Н*м;
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
б) - длина ступени под выходную шестерню, мм;
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
6.3.2 Рассчитаем размеры ступеней по уплотнение крышки с отверстием и подшипник.
а) - диаметр второй ступени, мм;
Где: - диаметр первой ступени вала;
- высота буртика, мм.
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
б) -длинна второй ступени, мм.
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
6.3.3 Рассчитаем диаметр ступени под шестерню.
а) - диаметр третей ступени, мм;
Где: - диаметр второй ступени вала;
- высота фаски подшипника, мм.
В соответствии с ГОСТ 6636-69 принимаем мм.
6.4 Предварительный выбор подшипников качения.
6.4.1 Подберем подшипник на быстроходный вал.
По размерам нас удовлетворяет подшипник сверхлегкой серии 108.
Характеристики подшипника: мм;
мм;
мм;
кН;
кН;
6.4.2 Подберем подшипник на тихоходный вал.
По размерам нас удовлетворяет подшипник сверхлегкой серии 110.
Характеристики подшипника: мм;
мм;
мм;
кН;
кН;
Результаты расчетов валов сведены в таблицу 6.1.
Таблица 6.1
|
Материал валов: Ст45 Н/мм2; Н/мм2; Н/мм2; |
Размеры ступеней |
Подшипник |
|||||||
|
,мм |
,мм |
,мм |
,мм |
Тип |
|||||
|
,мм |
,мм |
,мм |
,мм |
||||||
|
Быстроходный |
32 40 |
40 60 |
48 90 |
40 17 |
108 |
9 |
100 |
120 |
106 |
|
Тихоходный |
45 50 |
50 63 |
60 90 |
50 18 |
110 |
122 |
105 |
7.1 Определение реакций в опорах подшипников быстроходного вала.
(Н*м)
(Н*м)
(Н*м)
Н Н
Н Н
Дано: Н; Н; Н; Н; мм; мм; мм.
7.1.1 Определим реакции в вертикальной плоскости.
а) Определим опорные реакции.
Н;
Н;
Проверка:
Верно.
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X.
;
;
Н*мм;
Н*мм;
7.1.2 Определим реакции в горизонтальной плоскости.
а) Определим опорные реакции.
Н;
Н.
Проверка:
Верно.
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y.
;
;
Н*мм;
Н*мм.
7.1.3 Построим эпюру крутящих моментов.
Н*мм.
7.1.4 Определим суммарные радиальные реакции.
Н;
Н.
7.1.5 Определим суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях.
Н*м;
Н*м.
7.2 Определение реакций в опорах подшипников тихоходного вала.
(Н*м)
(Н*м)
(Н*м)
Н Н
Н Н
Дано: Н; Н; Н; Н;
Н; мм; мм; мм; мм.
7.2.1 Определим реакции в вертикальной плоскости.
а) Определим опорные реакции.
Н;
Н;
Проверка:
Верно.
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X.
;
;
Н*мм;
Н*мм;
Н*мм.
7.2.2 Определим реакции в горизонтальной плоскости.
а) Определим опорные реакции.
Н;
Н.
Проверка:
Верно.
б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y.
;
;
Н*мм;
Н*мм;
Н*мм.
7.2.3 Построим эпюру крутящих моментов.
Н*мм.
7.2.4 Определим суммарные радиальные реакции.
Н;
Н.
7.2.5 Определим суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях.
Н*м;
Н*м.
8.1 Определение эквивалентной динамической нагрузки для подшипников быстроходного вала.
8.1.1 Определим отношение ;
Где: - осевое нагружение;
- коэффициент вращения;
- радиальная нагрузка.
.
8.1.2 Определим коэффициенты и по соотношению ; тогда ,а .
8.1.3 Определим эквивалентную динамическую нагрузку .
Если , то ;
Где: - коэффициент радиальной нагрузки;
- коэффициент осевой нагрузки;
- коэффициент безопасности;
- температурный коэффициент.
Н;
8.1.2 Рассчитаем динамическую грузоподъёмность и долговечность подшипников быстроходного вала.
;
Где: - эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
- коэффициент для шариковых подшипников;
- коэффициент надежности при ;
- коэффициент, учитывающий влияние качества подшипников;
-частота вращения внутреннего кольца подшипника, об/мин;
Н;
;
8.2 Определение пригодности выбранных подшипников для быстроходного вала.
8.2.1 Проверим пригодность подшипников по следующим условию:
; ; кН; кН; ч;
ч.
Необходимое условие по грузоподъемности не выполняется, меняем серию подшипников со сверхлёгкой на легкую и проверяем пригодность повторно:
кН; кН.
По условиям проверки заменяем подшипник серии 108 на 208, соответствующий всем необходимым характеристикам.
8.3 Определение эквивалентной динамической нагрузки на подшипниках тихоходного вала.
8.3.1 Определим отношение ;
Где: - осевое нагружение;
- коэффициент вращения;
- радиальная нагрузка.
.
8.3.2 Определим коэффициенты и по соотношению ; тогда ,а .
8.3.3 Определим эквивалентную динамическую нагрузку .
Если , то ;
Где: - коэффициент радиальной нагрузки;
- коэффициент осевой нагрузки;
- коэффициент безопасности;
- температурный коэффициент.
Н;
8.4.2 Рассчитаем динамическую грузоподъёмность и долговечность подшипников тихоходного вала.
;
Где: - эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
- коэффициент для шариковых подшипников;
- коэффициент надежности при ;
- коэффициент, учитывающий влияние качества подшипников;
-частота вращения внутреннего кольца подшипника, об/мин;
Н;
ч;
8.2 Определение пригодности выбранных подшипников для тихоходного.
8.2.1 Проверим пригодность подшипников по следующим условию:
; ; кН; кН; ч;
ч.
Необходимое условие по грузоподъемности и долговечности не выполняется, меняем серию подшипников со сверхлёгкой на среднюю и проверяем пригодность повторно:
кН;
кН.
ч.
По условиям проверки заменяем подшипник серии 110 на 310, соответствующий всем необходимым характеристикам.
Результаты проверки пригодности сведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1
|
Вал |
Подшипник |
Размеры |
Динам. Грузопод. |
Долговечность |
|||
|
Пред. |
Кон. |
||||||
|
Быстроходный |
108 |
208 |
32 |
17.8 |
22695 |
22688 |
|
|
тихоходный |
110 |
310 |
61.8 |
36.0 |
36622 |
22688 |
9.1 Конструирование зубчатых колес.
9.1.1 Определим параметры обода зубчатого колеса.
мм;
9.1.2 Определим параметры ступицы.
мм;
мм;
мм;
9.1.3 Определим параметры диска.
мм;
9.2 Конструирование валов.
9.2.1 Определение параметров валов.
Основные размеры ступеней валов рассчитаны ранее. Переходные участки между ступенями выполняются в виде галтелей или канавок в соответствии с расчетами.
Шестерня выполняется заодно с валом.
9.3 Конструирование подшипниковых узлов.
9.3.1 В редукторе будет применена консистентная смазка подшипниковых узлов. Для изолирования подшипникового узла от внутренней полости редуктора применяются маслоотбойные кольца, а изоляция от внешней среды осуществляется при помощи крышек подшипниковых узлов и манжетных уплотнений по ГОСТ8752-79. Внутреннее кольцо подшипника упирается в маслоотбойное кольцо, а внешнее в крышку подшипникового узла через уплотнительное кольцо.
9.4 Конструирование корпуса редуктора.
9.4.1 Определим толщину стенок корпуса и крышки редуктора:
мм.
9.4.2 Определим толщину фланцев:
мм.
9.4.3 Определим толщину нижнего пояса редуктора:
мм;
9.5 Конструирование элементов открытой передачи.
9.5.1 Определим параметры обода зубчатого колеса.
мм;
9.5.2 Определим параметры ступицы.
мм;
мм;
мм;
9.5.3 Определим параметры диска.
мм;
9.6 Выбор соединений.
В проектируемом редукторе для соединения валов с деталями, передающими вращающий момент, применяются шпоночные соединения и посадка с натягом.
Рассчитаем посадку колеса на тихоходном валу
9.6.1 Определим среднее контактное давление:
Н/мм2.
9.6.2 Определяем коэффициенты и :
; .
Так как , то ; .
9.6.3 Определяем деформацию деталей:
мкМ.
9.6.4 Определяем поправку на обмятие микронеровностей. Предварительно предполагаем, что точность изготовления вала и отверстия соответствует 7-му квалитету:
мкм.
9.6.5 Определяем минимальный требуемый натяг:
мкм.
9.6.6 Определяем максимальное контактное давление, допускаемую прочностью охватывающей детали:
Н/мм2.
9.6.7 Определим максимальную деформацию, допускаемую прочностью охватывающей детали:
мкм.
9.6.8 Определим максимальный допускаемый натяг, гарантирующий прочность охватывающей детали:
мкм.
9.6.9 Выбираем стандартную посадку:
Нашим условиям удовлетворяет стандартная посадка H7/U7.
9.6.10 Определяем давление от максимального натяга выбранной посадки:
Н/мм2.
9.6.11 Определим силу запрессовки для выбранной посадки:
Н.
Для установки зубчатого колеса потребуется пресс на 870 кН.
9.7 Выбор муфты.
9.7.1 Для передачи вращающего момента с вала электродвигателя на ведущий вал редуктора выберем упругую муфту со звездочкой по ГОСТ 14084-93 с допускаемым передаваемым моментом Н*м.
Н*м.
9.8 Смазывание.
9.8.1 Смазывание передачи будет осуществляться картерным способом. Рассчитаем объем масляной ванны и уровня масла:
л;
мм.
Нашим условиям соответствует сорт масла: И-Г-С-68.
Смазывание подшипников будет осуществляться по средствам пластичной смазки помещенной в подшипниковые узлы.
Эти условия позволяют нам обеспечить надежное смазывание всех узлов редуктора, требующих смазывания.
10.1 Проверочный расчет шпонок.
10.1.1 Произведем проверочный расчет шпонки.
Шпоночное соединение является пригодными, если выполняется условие:
;
Где: - высота шпонки;
- глубина паза;
- длина шпонки;
- ширина шпонки.
Н/мм2 - допускаемое напряжение на смятие.
10.1.2 Шпонка на выходном конце быстроходного вала.
Н/мм2.
10.1.3 Шпонка на выходном конце тихоходного вала.
Н/мм2.
По результатам проверки все шпоночные соединения удовлетворяют необходимому условию.
10.2 Проверочный расчет стяжных винтов.
10.2.1 Определяем силу приходящуюся на один винт:
Н.
10.2.2 Принимаем (переменная нагрузка); (соединение чугунных деталей без прокладок).
10.2.3 Определим механические характеристики материала винтов: предел прочности Н/мм2; предел текучести Н/мм2; допускаемое напряжение Н/мм2.
10.2.4 Определяем расчетную силу затяжки винтов:
Н.
10.2.5 Определяем площадь опасного сечения винта:
мм2.
10.2.6 Определяем эквивалентные напряжения:
Н/мм2;
10.3 Проверочный расчет валов.
10.3.1 Произведем проверочный расчет быстроходного вала.
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником, посаженным с гарантированным натягом.
Материал вала сталь 40Х, улучшенная и закаленная с помощью токов высокой частоты.
Пределы выносливости:
- при изгибе МПа;
- при кручении МПа.
Суммарный изгибающий момент:
Н*м.
Осевой момент сопротивления:
мм3.
Полярный момент сопротивления:
мм3.
Амплитуда нормальных напряжений:
МПа.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
МПа.
Коэффициенты напряжений:
;
.
Пределы выносливости:
Н/мм2;
Н/мм2;
Определим коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
;
;
Определим общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:
Условие проверки выполняется.
10.3.2 Произведем проверочный расчет быстроходного вала.
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником, посаженным с гарантированным натягом.
Материал вала сталь 40Х, улучшенная и закаленная с помощью токов высокой частоты.
Пределы выносливости:
- при изгибе МПа;
- при кручении МПа.
Суммарный изгибающий момент:
Н*м.
Осевой момент сопротивления:
мм3.
Полярный момент сопротивления:
мм3.
Амплитуда нормальных напряжений:
МПа.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
МПа.
Коэффициенты напряжений:
;
.
Пределы выносливости:
Н/мм2;
Н/мм2;
Определим коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
;
;
Определим общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:
По результатам проверки, оба вала пригодны для использования в редукторе.
11.1 Определение массы.
11.1.1 Определим массу редуктора по следующей формуле:
Где: - коэффициент заполнения;
- плотность чугуна, кг/м3;
, кг;
11.2 Определение технического уровня редуктора.
11.1.2 Определим технический уровень редуктора:
.
Редуктор обладает средним техническим уровнем.
1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.-М.: Высш. Шк., 1991.-432с.
2. Курсовое проектирование деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др.-М.: Машиностроение, 1988.-416 с.
3. Атлас редукторов.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
35
СКАВ.201203.000
Разраб.
Каверин В.В.
Провер.
Хрущев А.С.
Н. Контр.
Утверд.
Привод механизма передвижения мостового крана
Лит.
Листов
45
ПГУПС ЭТ-002
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
ист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
21
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
22
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
23
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
24
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
25
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
26
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
27
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
28
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
29
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
30
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
31
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
32
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
33
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
34
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
35
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
36
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
37
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
38
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
47
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
40
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
41
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
42
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
43
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
44
Расчетно-пояснительная записка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
45
Расчетно-пояснительная записка