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
Техническое задание №
Частота вращения вала двигателя
nдв = ….……об/мин
Частота вращения выходного вала
nвых = ….……об/мин
Вращающий момент на выходном валу
Твых = …..…Нм
Срок службы редуктора (в годах)
L = ….…
Тип редуктора: конический (КР)
Коэффициенты загрузки
Kгод = ……; Kсут = ……
Введение
Электромеханический привод состоит из двигателя с редуктором, соединенных между собой муфтой. Привод в виде единой установки размещается на литой плите или сварной раме.
Редуктор – это механизм, служащий для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающего момента. Редуктор состоит из литого чугунного корпуса, в котором размещены зубчатые или червячные передачи, закрепленные на валах. Передача движения от колес к валам и наоборот производится с помощью шпонок. Валы опираются на подшипники качения, размещенные в гнездах корпуса. Подшипники удерживаются от осевого смещения крышками, которые с двух сторон привертываются винтами к корпусу редуктора.
Для уменьшения потерь на трение детали передач смазываются маслом. Уровень масла контролируется маслоуказателем. Масло заливается через смотровое окно. Это окно закрывается крышкой с пробкой-отдушиной через которую из редуктора улетучиваются пары разогретого масла. Загрязненное масло удаляется через сливное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой. Для предотвращения выбросов масла из редуктора на входном и выходном валах устанавливаются уплотнения в виде резиновых манжет.
Все детали редуктора разделяются на оригинальные и стандартные. Оригинальные – это детали передач (шестерни, колеса, червяк), валы корпус редуктора. Размеры валов и колес находят из проектных и проверочных расчетов. Размеры элементов корпуса принимают в основном конструктивно. Стандартные изделия (шпонки, подшипники, муфты) подбирают по размерам валов и для них выполняют только проверочные расчеты. Остальные детали (крышки, маслоуказатедь, пробки, уплотнения и т.д.) не воспринимают нагрузку и их размеры назначают конструктивно.
1. Расчет мощности и выбор двигателя
Мощность на выходном валу редуктора
, кВт
Расчетная мощность двигателя
,
где = 0,98 – КПД конического редуктора.
По каталогу (см. таблицу 1) выбираем двигатель типа ……..с Рдв = ….…кВт; диаметр вала двигателя dдв = ….… мм.
Таблица 1
|
Рдв, кВт |
nдв, об/мин |
|||
|
3000 |
1500 |
1000 |
750 |
|
|
0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3,0 4,0 5,5 7,5 11 |
63В 71A 71B 80A 80B 90L 100S 100L 112M 132М |
71A 71B 80A 80B 90L 100S 100L 112M 132S 132М |
71B 80A 80B 90L 100L 112M 112M 132S 132М 160S |
80B 90L 90L 100L 112M 112M 132S 132М 160S 160М |
Таблица 2
|
Тип двигателя |
Основные размеры электродвигателей в мм |
|||||||||
|
dдв |
l1 |
l30 |
l10 |
l31 |
d10 |
b10 |
h |
h10 |
h31 |
|
|
63А (B) 71A (B) 80A (B) 90L 100S 100L 112M 132S 132М 160S 160М |
14 19 22 24 28 28 32 38 38 42 42 |
30 40 50 50 60 60 80 80 80 110 110 |
216 285 320 350 362 392 452 480 530 624 667 |
80 90 100 112 125 140 140 178 178 178 210 |
40 45 50 56 63 63 70 89 89 108 108 |
7 7 10 10 12 12 12 12 12 15 15 |
100 112 125 140 160 160 190 216 216 254 254 |
63 71 80 90 100 100 112 132 132 160 160 |
7 9 10 11 12 12 12 13 13 18 18 |
164 201 218 243 263 263 310 350 350 430 430 |
2. Кинематический и силовой анализ
Передаточное отношение редуктора
Частоты вращения валов
n1 = nдв = ……….об/мин
n2 = nвых = ……….об/мин
Момент на входном (1-ом) валу
, Нм
Суммарное время работы редуктора
t = L365 Kгод 24Kсут, час
Здесь L – срок службы в годах (см. техническое задание)
3. Выбор материала и расчет допускаемых напряжений
Расчетная твердость стали
(если < 160, принять НВ = 160; если > 300, принять НВ = 300)
По величине выбираем сталь ……, термообработанную на твердость НВ = ……
(округлить в меньшую сторону до числа кратного 5).
Предел контактной выносливости
, МПа
Базовое число циклов
Число циклов нагружения зуба шестерни
Коэффициент долговечности
Принимаем KHL = … (если KHL < 1, принять KHL = 1)
Допускаемые контактные напряжения
, МПа
где = 1,1 – коэффициент безопасности
Предел изгибной выносливости
, МПа
Базовое число циклов:
Коэффициент долговечности
Принимаем KFL = … (если KFL < 1, принять KFL = 1)
Допускаемые напряжения изгиба
, МПа
где = 1,75 – коэффициент безопасности
4. Расчет прямозубой конической передачи
Расчетное число зубьев шестерни
Принимаем Z1 = ……(округлить до целого числа)
Число зубьев колеса
Принимаем Z2 = ……(округлить до целого числа)
Расчетный внешний делительный диаметр шестерни
, мм
где = 1,2 – коэффициент нагрузки;
Расчетный внешний модуль зацепления
, мм
Принимаем = ……мм (округлить в большую сторону по ряду: 0,8 1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8)
Внешнее конусное расстояние
, мм
Углы делительных конусов
колеса:
шестерни:
Внешний диаметр делительной окружности шестерни
, мм
Внешний диаметр делительной окружности колеса
, мм
Внешние диаметры окружностей вершин зубьев
Ширина зубчатого зацепления
Принимаем = ……мм (округлить в большую сторону до четного числа)
Внешняя высота зуба
Проверочный расчет
Рабочее контактное напряжение
Коэффициент формы зуба шестерни
Расчетные напряжения изгиба в зубьях шестерни
где = 1,3 – коэффициент нагрузки.
Силы в зацеплении (на колесе):
окружная , Н
радиальная , Н
осевая , Н
5. Проектный расчет валов. Подбор подшипников
5.1. Входной вал
Предварительный диаметр выходного участка
, мм
где [] = 20 МПа – допускаемое напряжение кручения.
Принимаем dв1 = dдв = мм.
Диаметр ступени под уплотнение
dу1 = dв1 + (35) мм
(значение диаметра dу1 принять по ряду: 20 22 24 25 28 30 32 35 36 38 40 42)
Диаметр резьбы цилиндрической гайки
dр = dу1 + (46) мм
(значение диаметра dр принять по ряду: 20 24 27 30 33 36 39 42 45)
Диаметр ступени под подшипники
dп1 = dр + (15) мм
(значение диаметра dп1 принять по ряду: 20 25 30 35 40 45 50)
Диаметр упорного буртика
dб1 = dп1 + 6 мм
В опорах валов устанавливаем конические роликоподшипники легкой серии. Габаритные размеры подшипника: d = dп1 = мм, D = мм, Т = мм.
(размеры d, D, и Т берутся из каталога на роликоподшипники, см. таблицу 3).
5.2. Выходной вал
Предварительный диаметр выходного участка
, мм
Принимаем dв2 = dв1 + 6 мм =
Диаметр ступени под уплотнение
dу2 = dв2 + (35) мм
(значение диаметра dу2 принять по ряду: 22 24 25 28 30 32 35 36 38 40 42 44)
Диаметр ступени под подшипники
dп2 = dу2 + (14) мм
(значение диаметра dп1 принять по ряду: 20 25 30 35 40 45 50 55 60)
Диаметр ступени под коническое колесо
dк2 = dп2 + 5 мм
Диаметр упорного буртика
dб2 = dк2 + 10 мм
В опорах валов устанавливаем конические роликоподшипники легкой серии
Габаритные размеры подшипников: d = dп2 = мм, D = мм, Т = мм
Динамическая грузоподъемность подшипников Сr = Н
(Параметры d, D, Т и Сr берутся из каталога на роликоподшипники, см. таблицу 3)
Таблица 3
|
Обозначение |
d |
D |
Т |
Cr, Н |
|
7204 7205 7206 7207 7208 7209 7210 7211 7212 7213 |
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 |
47 52 62 72 80 85 90 100 110 115 |
15,5 16,5 17,5 18,5 20 21 21,75 23 24 25,5 |
21000 24000 31000 38500 46500 50000 56000 65000 78000 86000 |
6. Расчет элементов корпуса редуктора
Толщина стенки корпуса
, мм
Принимаем = мм (значение округлить в большую сторону по ряду: 6 8 10)
Диаметр стяжных болтов
, мм
Принимаем dБ = 8 мм.
Ширина фланца корпуса
К = 3dБ, мм
Толщина фланца корпуса и крышки корпуса
фл = 1,5, мм
Толщина фланца основания корпуса
осн = 2, мм
Толщина ребер жесткости
ж = 5 мм
Диаметр фундаментных болтов
dФ = dБ + 2 мм
Ширина фланца основания корпуса
Кл = 3dФ, мм
Диаметр винтов крышек подшипников
dв = 6 мм
7. Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений
Сечение шпонки bh выбирается по диаметру вала, длина l назначается на 510 мм меньше длины соответствующей ступени вала L и принимается по ряду длин стандартных шпонок (см. табл. 4). В обозначении шпонки указываются ее размеры: bh l мм.
7.1. Входной вал
Длина выходного участка вала lв1 принимается равной длине вала двигателя l1: lв1 = l1 = мм (см. табл. 2). По диаметру dв1 = мм и длине выходного участка L = lв1 выбираем шпонку ……… мм.
Проверочный расчет на смятие:
,
где t1 – глубина паза на валу (см. табл. 4);
[]см = 120 МПа – допускаемое напряжение смятия.
7.2. Выходной вал
Для выходного участка по диаметру dв2 = мм и длине выходного участка L = 2dв2 (см. эскизную компоновку) выбираем шпонку … … … мм.
Проверочный расчет на смятие:
Для ступени под колесо сечение шпонки bh выбираем по диаметру dк2 = мм, а длину – по длине ступицы колеса L = lст (см. эскизную компоновку): … …мм.
Проверочный расчет на смятие:
Таблица 4
Параметры шпоночного соединения по ГОСТ 23360-78
|
Диаметр вала |
b |
h |
Глубина паза вала, t1 |
Глубина паза отверстия, t2 |
|
17…22 23…30 31…38 39…44 45…50 51…58 59…65 |
6 8 10 12 14 16 18 |
6 7 8 8 9 10 11 |
3,5 4 5 5 5,5 6 7 |
2,8 3,3 3,3 3,3 3,8 4,3 4,4 |
Стандартный ряд длин: 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110
8.Проверочный расчет выходного вала
8.1. Расчет и построение эпюр изгибающих моментов
Нагрузка на вал (силы зацепления, см. раздел 4):
Ft2 = Н; Fr2 = Н; Fa2 = Н
Средний делительный диаметр конического колеса: d2 = 0,857dе2 = мм
Расстояния между опорами: l1 = мм; l2 = мм
(значения l1 и l2 измеряются на чертеже эскизной компоновки между внутренним торцом роликоподшипников и серединой ширины конического колеса b2, см. расчетную схему)
Плоскость Ахz – действует сила Ft2
, Н; , Н
Изгибающий момент на участке х1:
; при х1 = 0 ;
при х1 = l1 , Нмм
Плоскость Аyx – действуют силы Fr2 и Fa2
, Н;
, Н
Изгибающий момент на участке х1:
; при х1 = 0 ;
при х1 = l1 , Нмм
Изгибающий момент на участке х2:
; при х2 = 0 ;
при х2 = l2 , Нмм
(Если получится RВy < 0, то при х2 = l2 и соответствующая эпюра Мизг изображена пунктирной линией)
Суммарные изгибающие моменты в опасном сечении
, Нмм , Нмм
Максимальный суммарный изгибающий момент в опасном сечении
, Нмм (взять большее из значений М1 и М2)
Крутящий момент на валу
, Нмм
(На эпюрах указать числовые значения крутящего и изгибающих моментов)
8.2. Расчет коэффициента запаса усталостной прочности
Вал изготавливаем из стали 40 (ГОСТ 1054-74) с пределом прочности в = 620 МПа и пределами выносливости на изгиб -1 и кручение -1:
МПа
МПа
Коэффициенты концентрации напряжений
Масштабные факторы
Коэффициент шероховатости:
Коэффициенты асимметрии цикла: ;
Осевой W и полярный Wр моменты сопротивления
, мм3
, мм3
где b, t1 – ширина и глубина шпоночного паза на валу (см. раздел 7).
Напряжения в опасном сечении
, МПа; ;
, МПа
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям изгиба:
.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям кручения:
.
Общий коэффициент запаса усталостной прочности:
Проверка условия прочности
9. Проверочный расчет подшипников выходного вала
Реакции опор (см. раздел 8.1):
RAz = Н
RAу = Н
RВz = Н
RВу = Н
Осевая сила Fa2 = H (раздел 4)
Динамическая грузоподъемность подшипников (см. раздел 5):
Сr = Н
Полные реакции опор
, Н , Н
Параметр осевого нагружения
Осевые составляющие реакций опор
, Н
, Н
Результирующие осевые нагрузки на опоры
Так как , то
Н;
Н.
Коэффициенты радиальной Х и осевой У нагрузок
и ;
и ;
Приведенная радиальная нагрузка на каждой опоре
, Н
, Н
где V = 1 – коэффициент вращения;
Kб = 1,4 – коэффициент безопасности;
Kт = 1 – температурный коэффициент.
Долговечность наиболее нагруженного подшипника
, час
где Р – большее из значений РА и РВ
Проверка условия долговечности подшипников
,
где t - суммарное время работы передачи (см. раздел 2)
10. Подбор соединительной муфты
Для соединения электродвигателя и редуктора выбираем муфту упругую со звездочкой по ГОСТ 14084-76.
Проверка на передаваемый момент Тр:
, Нм
где Кн = 2 – коэффициент режима работы; Т1 – момент на входном валу (см. раздел 2);
[T] – момент, передаваемый стандартной муфтой (см. таблицу 5)
Таблица 5
|
dв1, мм |
14 |
19 |
22, 24 |
28 |
32 |
38 |
|
[T], Нм |
16 |
31,5 |
63 |
125 |
250 |
400 |
11. Подбор смазки и уплотнений валов
Сорт масла выбирается по кинематической вязкости, которая зависит от величины контактных напряжений в зубьях н и окружной скорости колеса vокр. (Сначала по табл. 6 нужно определить кинематическую вязкость масла , а затем по табл. 7 – сорт и марку масла).
Таблица 6
|
Окружная скорость vокр, м/c |
< 2 |
2 5 |
> 5 |
|
Кинематическая вязкость , мм2/c |
34 |
28 |
22 |
Таблица 7
|
Кинематическая вязкость , мм2/c |
17 23 |
24 27 |
28 33 |
35 45 |
|
Cорт масла |
Индустриальное |
|||
|
Марка масла |
И-20А |
И-25А |
И-30А |
И-40А |
Для смазки редуктора при рабочем контактном напряжении н = МПа (см. раздел 4) и окружной скорости
, м/с
выбираем масло Индустриальное ……. (см. табл. 7)
Для уплотнений валов выбираем резиновые манжеты по ГОСТ 8752-79.
PAGE 6