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
PAGE 25
Министерство образования Республики Беларусь
Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Белорусско-Российский университет
Кафедра «Основы проектирования машин»
ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ И ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ
по разработке конструкторской документации
при проектировании узлов и деталей машин
ЧАСТЬ 1
Могилев 2005
УДК
ББК
Рекомендовано к опубликованию
учебно-методическим управлением
ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет»
Одобрено кафедрой «Основы проектирования машин» « » 200..г
протокол №
Составитель ст. преподаватель Н.И. Рогачевский
Рецензент д.т.н.
Методические указания являются практическим руководством в работе студентов механических специальностей над проектами узлов и деталей машин на этапах разработки технического предложения и эскизного проекта.
Учебное издание
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Часть 2
Ответственный за выпуск Н.И. Рогачевский Технический редактор А.Т. Червинская Компьютерная верстка М.П. Полевничая
Подписано в печать . Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New
Roman. Печать трафаретная. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж экз.
Заказ №
Издатель и полиграфическое исполнение
Государственное учреждение высшего профессионального образования
«Белорусско-Российский университет»
ЛИ № 02330/375 от 29.06.2004 г.
212005, г.Могилев, пр.Мира, 43
© ГУ ВПО «Белорусско-Российский
университет», 2005
Содержание
Введение
1 Анализ существующих конструкций и разработка технического предложения…………………………………………………………………………………….4
2 Разработка эскизного проекта………………………………..…………..……….5
2.1 Кинематический и энергетический расчеты механического привода…………………………………………………………………………………..…5
2.2 Эскизный проект редуктора……………………………..…………………....23
2.3 Эскизный проект привода……………………………………………………..24
Список литературы……………………………………………………..…………24
Введение
Проектирование узлов и деталей машин является первой творческой работой студента, прививающей навыки конструирования, необходимые для выполнения учебных проектов по специальным дисциплинам и проектов реальных изделий на производстве. ГОСТ 2.101-68 предусматривает следующие виды изделий: деталь, сборочная единица, комплекс и [3]. Состав и устройство изделия определяют конструкторские (графические и текстовые) документы по [4]: чертеж детали, сборочный чертеж, чертеж общего вида, теоретический чертеж, габаритный чертеж, монтажный чертеж, схема, спецификация, ведомость технического проекта, пояснительная записка, технические условия, программа и методика испытаний, расчет, инструкция и т.д. При проектировании изделия из указанного множества необходимо сформировать комплект необходимых конструкторских документов, выполненных по единым стандартам, обеспечивающим техническое взаимопонимание на всех этапах создания, производства и эксплуатации изделия.
Объектами проектирования узлов и деталей машин являются обычно приводы различных машин и механизмов (конвейеров, транспортеров, лебедок, питателей, смесителей, грузоподъемных кранов, индивидуальных), использующих большинство узлов и деталей общего назначения.
В методических указания материал расположен в том порядке, в котором студенту следует работать над проектом изделия (привода), соблюдая этапы проектирования по [5].
Документом на проектирование изделия является техническое задание, которое устанавливает основное назначение, технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию, выполнение необходимых стадий разработки конструкторской документации и ее состав, а также специальные требования к изделию.
После получения задания анализируют конструкции, подобные заданной, по учебной, справочной и патентной литературе, образцам проектов, находящимся в зале курсового проектирования. Анализ производят по критериям надежности, долговечности, габаритов, веса, условий эксплуатации, экологии и соблюдения техники безопасности. В результате выбирают прототип проектируемого изделия, намечают изменения в конструкции прототипа в соответствии с техническим заданием.
Результаты анализа обсуждают с руководителем проекта, согласуют изменения конструкции прототипа.
Оформляют техническое предложение в виде кинематической схемы по ГОСТ 2.703-68 и пояснительной записки, в которой обосновывают окончательный вариант решения по реализации условий технического задания. Документам присваивают литеру «П».
Техническое предложение, согласованное и утвержденное в установленном порядке, является основанием для разработки эскизного проекта.
На этом этапе проектирования выполняют расчеты и эскизные чертежи, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, о его габаритах и основных параметрах. Документам эскизного проекта присваивают литеру «Э».
В техническом задании на проектирование, как правило, заданы окружное усилие на рабочем органе (барабане, звездочке конвейера с валом) Ft, Кн, и окружная скорость рабочего органа V, м/с. Мощность, потребляемая рабочим органом, PP, кВт, вычисляют по формуле
Pp = Ft · V.
Мощность, потребляемая электродвигателем,
Pэп = Pp/ η ,
где η – коэффициент полезного действия (КПД) привода
η = η1 · η2 · …· ηn ,
здесь η1 , η2 , …, ηn – КПД кинематических пар (передач, подшипников, муфт) привода, значения которых выбирают как средние из таблицы 1.
Таблица 1 – Средние значения КПД различных передач
|
Тип передачи |
Масляная ванна |
Открытая передача |
|
Зубчатая цилиндрическая Зубчатая коническая |
0,96-0,98 0,95-0,97 |
0,92-0,95 0,92-0,94 |
|
Червячная при числе заходов червяка: z1= 1 z1= 2 z1= 4 |
0.7-0.8 0,75-0,85 0,85-0,93 |
0,6-0,7 |
|
Цепная |
0,95-0,97 |
0,9-0,93 |
|
Фрикционная передача |
0,9-0,97 |
|
|
Ременная: плоскоременная клиноременная зубчатоременная |
0,96-0,98 0,95-0,97 0,93-0,97 |
КПД одной пары подшипников качения η =0,99-0,995.
Частота вращения рабочего органа
где D - диаметр барабана или делительный диаметр звездочки, мм, который вычисляют по формуле
D = p / [sin (π / z) ],
здесь р – шаг звездочки (цепи), мм;
z – число зубьев звездочки.
Значения параметров р и z заданы в техническом задании.
Желаемая частота вращения вала электродвигателя nэж, мм, вычисляют по формуле
nэж = np· u0,
где u0 – ориентировочное передаточное число привода.
u0 = u10 · u20 · uno,
здесь u10, u20, … un0 , - ориентировочные передаточные числа отдельных передач привода, значения которых выбирают как средние из таблицы 2.
Таблица 2 – Передаточные числа различных передач
|
Тип передачи |
Наиболее часто применяемые значения, |
Наибольшее значение, |
|
Зубчатая цилиндрическая передача в закрытом корпусе: |
||
|
прямозубая; |
3-4 |
8 |
|
косозубая; |
3-5 |
10 |
|
шевронная; |
4-6 |
10 |
|
коническая зубчатая |
2-3 |
6 |
|
Открытая зубчатая передача: |
||
|
с цилиндрическими колесами; |
4-6 |
15 |
|
с коническими колесами; |
3-4 |
10 |
|
червячная передача; |
8-40 |
100 |
|
цепная передача; |
2-4 |
7 |
|
фрикционная передача с цилиндрическими катками |
2-4 |
5 |
|
Ременная передача: |
||
|
плоским ремнем клиновым ремнем |
2-4 2-4 |
6 7 |
|
с натяжным роликом |
3-5 |
8 |
|
зубчатым ремнем |
3-7 |
9 |
Исходя из вычисленных значений Рэп и nэж по таблице 3 выбирают электродвигатель мощностью Рэ ,кВт ближайшей большей Рэп и частотой вращения nэж. Размеры электродвигателей приведены в таблице 4.
Таблица 3 – Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А
|
Тип двигателя |
Рэ, кВт |
nэ, мин-1 |
Тип двигателя |
Рэ, кВт |
nэ, мин-1 |
|
n =750 мин-1 |
n =1500 мин-1 |
||||
|
4А80А8У3 |
0,37 |
675 |
4А71А4У3 |
0,55 |
1390 |
|
4А80В8У3 |
0,55 |
700 |
4А71В4У3 |
0,55 |
1390 |
|
4А90LA8У3 |
0,75 |
700 |
4А80А4У3 |
1,1 |
1415 |
|
4А90LВ8У3 |
1,1 |
700 |
4А80В4У3 |
1,5 |
1420 |
|
4А100L8У3 |
1,5 |
700 |
4А90L4У3 |
2,2 |
1425 |
|
4А112М8АУ3 |
2,2 |
700 |
4А100S4У3 |
3,0 |
1435 |
|
4А112МВ8У3 |
3,0 |
700 |
4А100L4У3 |
4,0 |
1430 |
|
4А132SВУЗ |
4,0 |
720 |
4А112М4У3 |
5,5 |
1445 |
|
4А132М8У3 |
5,5 |
720 |
4А132S4У3 |
7,5 |
1455 |
|
4А160S8У3 |
7,5 |
730 |
4А132М4У3 |
11,0 |
1460 |
|
4А160М8У3 |
11,0 |
730 |
4А160S4У3 |
15,0 |
1465 |
|
4А180М8У3 |
15,0 |
730 |
4А160М4У3 |
18,0 |
1465 |
|
n = 1000 мин-1 |
n = 3000 мин-1 |
||||
|
4А71А6У3 |
0,37 |
900 |
4А71А2У3 |
0,75 |
2840 |
|
4А71В6УЗ |
0,55 |
910 |
4А71В2У3 |
1,1 |
2840 |
|
4А80LА6У3 |
0,75 |
915 |
4А80А2У3 |
1,5 |
2850 |
|
4А80LВ6У3 |
1,1 |
920 |
4А80В2У3 |
2,2 |
2850 |
|
4А90L6У3 |
1,5 |
935 |
4А90L2У3 |
3,0 |
2850 |
|
4А100L6У3 |
2,2 |
950 |
4А100S2У3 |
4,0 |
2880 |
|
4А112МА6У3 |
3,0 |
955 |
4А100L2У3 |
5,5 |
2880 |
|
4А112МВ6У3 |
4,0 |
960 |
4А112M2У3 |
7,5 |
2900 |
|
4А132S6У3 |
5,5 |
965 |
4А132M2У3 |
11,0 |
2900 |
|
4А132M6У3 |
7,5 |
970 |
4А160M2У3 |
15,0 |
2940 |
|
4А160S6У3 |
11,0 |
975 |
4А160S2У3 |
18,5 |
2940 |
|
4А160M6У3 |
15,0 |
975 |
4А180S2У3 |
22,0 |
2945 |
|
4А160M6У3 |
18,5 |
975 |
4А180V2У3 |
30,0 |
2945 |
Таблица 4 - Электродвигатели асинхронные серии 4А. Геометрические размеры
|
Тип двигате-ля |
Чис-ло полю-сов |
Габаритные размеры |
Установочные и присоединительные размеры |
||||||||||||
|
l30 |
h31 |
d30 |
l1 |
l10 |
l31 |
d1 |
d10 |
B1 |
B10 |
h |
h1 |
h5 |
h10 |
||
|
4А71 |
2,4,6,8 |
285 |
201 |
170 |
40 |
90 |
45 |
19 |
7 |
6 |
112 |
71 |
6 |
21.5 |
9 |
|
4А80А |
300 |
218 |
186 |
50 |
100 |
50 |
22 |
10 |
6 |
125 |
80 |
6 |
24.5 |
10 |
|
|
4А80В |
320 |
218 |
|||||||||||||
|
4А90L |
350 |
243 |
208 |
125 |
56 |
24 |
8 |
140 |
90 |
7 |
27 |
11 |
|||
|
4A100S |
365 |
265 |
235 |
60 |
132 |
63 |
28 |
12 |
160 |
100 |
31 |
12 |
|||
|
4F100L |
395 |
280 |
140 |
||||||||||||
|
4F112M |
452 |
310 |
260 |
80 |
70 |
32 |
10 |
190 |
112 |
8 |
35 |
||||
|
4F132S |
480 |
350 |
302 |
89 |
38 |
216 |
132 |
41 |
13 |
||||||
|
4F132M |
530 |
350 |
178 |
||||||||||||
|
4F160S |
2 |
624 |
430 |
358 |
110 |
178 |
108 |
42 |
15 |
12 |
254 |
160 |
45 |
18 |
|
|
4,6,8 |
48 |
14 |
9 |
51.5 |
|||||||||||
|
4F160M |
2 |
667 |
430 |
358 |
110 |
178 |
108 |
42 |
15 |
12 |
254 |
160 |
8 |
45 |
18 |
|
4, 6, 8 |
210 |
48 |
14 |
9 |
51.5 |
||||||||||
|
4F180S |
2 |
682 |
470 |
410 |
110 |
203 |
121 |
48 |
15 |
14 |
279 |
180 |
10 |
51.5 |
20 |
|
4, 6, 8 |
55 |
16 |
9 |
59 |
|||||||||||
|
4F180M |
2 |
702 |
241 |
48 |
14 |
9 |
51.5 |
||||||||
|
55 |
16 |
10 |
59 |
||||||||||||
|
4,6,8 |
Структура условного обозначения электродвигателей
4 – порядковый номер серии
А – вид двигателя (асинхронный)
х – высота оси вращения
х – установочный размер по длине статора (S, M, L)
х – длина сердечника статора (А,В)
х – число полюсов (2,4,б,8)
У3 – климатическое исполнение и категория размещения
Продолжение таблицы 4
Электродвигатели асинхронные серии 4А
Исполнение М300 – закрытое, обдуваемое, с фланцем
(ГОСТ 19523-31)
|
Тип двигате-ля |
Число полю-сов |
Габаритные размеры |
Установочные и присоединительные размеры |
|||||||||||
|
l30 |
h31 |
d24 |
l1 |
l20 |
l21 |
d1 |
d20 |
d22 |
d25 |
B1 |
h1 |
h5 |
||
|
4А71 |
2,4,6,8 |
285 |
130 |
200 |
40 |
3,5 |
10 |
19 |
165 |
12 |
130 |
6 |
6 |
21,5 |
|
4А80А |
300 |
138 |
50 |
22 |
24,5 |
|||||||||
|
4А80В |
320 |
|||||||||||||
|
4A90L |
350 |
153 |
250 |
4 |
12 |
24 |
215 |
15 |
180 |
8 |
7 |
27 |
||
|
4A100S |
365 |
165 |
60 |
14 |
28 |
31 |
||||||||
|
4F100L |
390 |
|||||||||||||
|
4F112M |
452 |
1 |
300 |
80 |
16 |
32 |
265 |
230 |
10 |
8 |
35 |
|||
|
4A132S |
480 |
218 |
350 |
5 |
18 |
38 |
300 |
19 |
250 |
41 |
||||
|
4A132M |
530 |
|||||||||||||
|
4A160M |
2 |
667 |
270 |
110 |
15 |
12 |
45 |
|||||||
|
4,6,8 |
14 |
9 |
51,5 |
|||||||||||
|
4A160S |
2 |
624 |
300 |
12 |
8 |
45 |
||||||||
|
4,6,8 |
14 |
9 |
51,5 |
|||||||||||
|
4A180S |
2 |
662 |
290 |
400 |
18 |
350 |
14 |
9 |
51,5 |
|||||
|
4,6,8 |
16 |
10 |
59 |
|||||||||||
|
4A180M |
2 |
702 |
14 |
9 |
51,5 |
|||||||||
|
4,6,8 |
16 |
10 |
59 |
Пример условного обозначения трехфазного асинхронного короткозамкнутого закрытого обдуваемого двигателя четвертой серии со станиной и щитами из чугуна, с высотой оси вращения 112 мм, с установочным размером по длине станины М, четырехполюсного, климатического исполнения У, категории 3: Двигатель исполнения М300 4А112МЧУ3 ГОСТ 19523
Передаточное число привода
u = nэ / np = u1 ·u2 · …un,
где u1 , u2 , …un, - передаточные числа отдельных передач привода.
Передаточные числа внешних передач (которые не входят в редуктор) принимают примерно равными ориентировочным. Для передач редукторов передаточные числа назначают следующим образом: для цилиндрического редуктора передаточное число более тихоходной передачи должно быть на 20-25% меньше, чем предыдущей; для коническо-цилиндрического редуктора передаточное число конической передачи принимают на 20-25 % ниже, чем цилиндрической. После присвоения u1 , u2, …un конкретных значений проверяют тождество u = u1 ·u2 · …un,, которое должно выполняться с точностью до 0,01 · u (или другой точностью, обусловленной техническим заданием).
Частоты вращения валов привода, мин-1
n1 = nэ / u1,
n2 = n1 /u2 ,
nn+1 = nn / un.
Угловые скорости валов привода, с-1
,
,
.
В результате должна выполняться проверка nn+1 = np с точностью до 0,02 · np (или другой точностью, обусловленной техническим заданием).
Мощности, передаваемые валами привода, кВт
P1 = Pэп · η1,
P1 = Pэп · η1,
Pn+1 = Pn · ηn.
Необходимо выполнение равенства Pn+1 = Pр с точностью 0,01 ·Рр (или другой точностью, если она указана в техническом задании).
Крутящие моменты на валах привода, Н.м
,
,
.
Результатами энерго-кинематического расчета является установление значений передаточных чисел передач привода, частот вращения, угловых скоростей, мощностей и крутящих моментов на всех его валах. Эти значения заносят в таблицу 5, они служат исходными данными для расчета по известным методикам зубчатых и других передач, валов, для выбора подшипников и муфт.
Таблица 5 – Значения параметров элементов привода
|
Номер вала |
Частота вращения n, мин-1 |
Угловая скорость ω, с-1 |
Мощность Р, кВт |
Крутящий момент Т, Н м |
Переда- точное число u |
|
1 |
|||||
|
2 |
|||||
|
3 |
|||||
|
4 |
|||||
|
… |
|||||
|
n |
|||||
|
n+1 |
2.2 Эскизный проект редуктора
После вычислений межосевых расстояний, размеров зубчатых колес и червяков приступают к конструированию редуктора, первым этапом которого является разработка эскизного проекта. При этом определяют расположение деталей передач, расстояния между ними, диаметры ступеней валов, назначают типы подшипников и схемы их установки.
2.2.1 Устанавливают расстояния между деталями передач. Чтобы вращающиеся колеса не соприкасались с внутренними поверхностями стен корпуса и крышки редуктора, между ними оставляют зазор «а», мм, показанный на рисунке 1, который вычисляют по формуле
,
где L – наибольшее расстояние между поверхностями деталей передач редуктора, мм. Полученное значение «a» округляют в большую сторону до целого числа.
Рисунок 1
Удаление «b0» дна корпуса от поверхностей колес или червяка передачи принимают
b0 ≥ 4·α.
Расстояние между торцами колес двухступенчатого редуктора, выполненного по развернутой схеме, изображенной на рисунке 1, выбирают из интервала
С = (0,3…0,5)· α.
Для развернутого трехступенчатого редуктора значения параметров «α», «b0» и «с» определяют так же как и для двухступенчатого.
При конструировании соосного двухступенчатого редуктора, показанного на рисунке 2, между торцами шестерни быстроходной ступени и колеса тихоходной ступени располагают два подшипника, расстояние между указанными торцами вычисляют после выбора подшипников по формуле
Ls = 3·α+ B1+B2 ,
где В1 и В2- ширина подшипников быстроходного и тихоходного валов соответственно.
Рисунок 2
Расстояние между деталями червячного и конического редукторов обозначены на рисунках 3 и 4.
Рисунок 3 Рисунок 4
2.2.2 Диаметры ступеней валов редуктора определяют в мм:
а)диаметр ступени (конической или цилиндрической) для посадки на нее полумуфты
d ≥ (7…8) · .
Согласовывают вычисленное значение с величиной диаметра вала электродвигателя;
б) диаметр участков для установки подшипников
dn ≥ d + 2 ∙ t;
диаметр буртика (заплечика) для упора подшипника
dбn ≥ dn + 3 ∙ r;
Рисунок 5
- для промежуточных валов, (рисунок 6)
а) диаметр ступени для посадки на нее колеса
dk ≥ (6…7)∙
б) диаметр буртика для упора колеса
d6k ≥ dk + 3∙ f ;
в) диаметр участков для установки подшипников
dn = dk - 3∙ r (для исполнения 1);
dn ≤ dk (для исполнения 2);
г) диаметр буртика для упора подшипника
d6n ≥ dn + 3∙ r
Рисунок 6
а) диаметр поверхности для посадки полумуфты
d ≥ ( 5…6) ∙ .
Cогласовывают величину d с диаметром посадочной поверхности муфты, которую выбирают в зависимости от Tm и возможного значения d ;
б) диаметр ступеней для установки подшипников
dn ≥ d + 2∙t ;
в) диаметр буртика для упора подшипника
dбn ≥ dn + 3∙ r;
г) диаметр участка для посадки на него колеса
dк ≥ dбn ;
д) диаметр буртика для упора колеса
dбк ≥ dк + 3∙ r;
а) диаметр ступени для посадки на нее полумуфты
d ≥8∙.
Согласовывают значение d с диаметром вала электродвигателя;
б) диаметр буртика для упора полумуфты
d1 = d + 2 t;
в) диаметр резьбы
d2 = d1 + (2…4);
г) диаметр посадочной поверхности для подшипника
dn ≥ d2 ;
д) диаметр буртика для упора подшипника
dбn = dn +3∙ r.
Рисунок 8
В изложенных условиях Тб, Тпр и Тm – моменты на быстроходном, промежуточных и тихоходном валах соответственно, Н.м
Большие значения интервалов параметров d и dк принимают для валов передач с твердостью зубьев HRC › 55, шевронных передач, для валов на роликовых подшипниках, а также промежуточных валов соосных редукторов.
Величину буртика t, примерные размеры фасок подшипника r и колеса f выбирают в зависимости от значения d из таблицы 6:
Таблица 6 -
|
d, мм |
17…24 |
25…30 |
32…40 |
42…50 |
52…60 |
62…70 |
71…85 |
|
t, мм |
2 |
2.2 |
2.5 |
2.8 |
3 |
3.3 |
3.5 |
|
r, мм |
1.6 |
2 |
2.5 |
3 |
3 |
3.5 |
3.5 |
|
f, мм |
1 |
1 |
1.2 |
1.6 |
2 |
2 |
2.5 |
Значения диаметров округляют до величин из ряда нормальных линейных размеров: …8; 8,5; 9; 9,5; 10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 35; 36; 38; 40; 42; 45; 47; 48; 50; 52; 53; 55; 56; 60; 62; 63; 65; 67; 70; 71; 72; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200…
2.2.3 Выбирают тип подшипников из наиболее применяемых в машиностроении, изображенных на рисунке 9
Рисунок 9
Для опор валов цилиндрических прямозубых и косозубых колес редукторов применяют шариковые радиальные подшипники легкой серии. Если при последующей проверке грузоподъемность подшипника легкой серии окажется недостаточной, применяют подшипники средней серии.
С целью точной и жесткой фиксации конических и червячных колес в осевом направлении в качестве опор их валов применяют конические роликовые подшипники легкой серии. Такие же подшипники по тем же соображениям используют опорами конической вала-шестерни, а при частоте ее вращения выше 1500 мин-1 рекомендуются подшипники шариковые радиально-упорные легкой серии. Опоры червяка в силовых червячных передачах нагружены значительными осевыми силами, поэтому он должен вращаться в конических роликовых подшипниках, иногда, при длительной непрерывной работе, в шариковых радиально-упорных подшипниках.
Для опор плавающих валов шевронных передач или передач с разделенными потоками мощности применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами легкой серии.
2.2.4 Определяют схемы установки подшипников. Обычно валы фиксируют в опорах от осевых перемещений, такие опоры называют фиксирующими.
Рисунок 10
Если же осевое перемещение вала не ограничивается в обоих направлениях, то опоры являются плавающими, что показано на рисунке 10. Вал фиксируется в одной опоре: на рисунке 10, а – одним радиальным подшипником (например, шариковым), а на рисунке 10, б – двумя радиальными или радиально-упорными подшипниками. Эти схемы применяют при любом расстоянии между опорами вала. При этом на рисунке 10, б характеризуется большей жесткостью фиксирующей опоры, поэтому ее применяют в конических зубчатых и червячных передачах. Схему (рисунок 10, а) широко применяют для валов цилиндрических зубчатых передач, а также для приводных валов конвейеров.
При выборе фиксирующей или плавающей опор учитывают следующее. Подшипники обеих опор должны быть нагружены по возможности равномерно, поэтому если опоры нагружены кроме радиальной еще и осевой силой, то в качестве плавающей выбирают опору, нагруженную большей радиальной силой. При действии на опоры вала только радиальных нагрузок в качестве плавающей назначают менее нагруженную опору. В этом случае будет меньше изнашиваться поверхность корпуса редуктора, сопряженная с подшипником, из-за температурного удлинения (укорочения) вала. Если же на выходном (входном) конце вала при монтаже привода будет устанавливаться муфта, то в качестве фиксирующей принимают опору вблизи этого конца вала.
На рисунке 11 изображены две схемы фиксации вала в двух опорах, причем в каждой опоре в одном направлении.
Рисунок 11
Применение этих схем зависит от расстояния между опорами. Связано это с изменением зазоров в подшипниках из-за нагрева при работе. При нагреве подшипников, зазоры в них уменьшаются, при нагреве вала длина его увеличивается. В результате осевые зазоры в подшипниках схемы (рисунок 11, а), называемой схемой «враспор», еще больше уменьшаются. Чтобы не происходило защемления вала в опорах, предусматривают осевой зазор а= 0,2-0,5 мм, величина которого должна быть несколько больше ожидаемой тепловой деформации подшипников и вала. Схема «враспор» проста, по ней могут быть применены как радиальные, так и радиально-упорные подшипники. Последние более чувствительны к изменению осевых зазоров, поэтому должно выполняться соотношение l /d=6-8. Для радиальных подшипников отношение l /d может быть больше 10.
При установке вала по схеме (рисунке 11, б), называемой схемой «врастяжку», защемление подшипников из-за температурных деформаций вала исключается, но могут появиться большие осевые зазоры, недопустимые для радиально-упорных подшипников, поэтому соотношение l /d = 8…10. Меньшие значения относятся к роликовым, большие к шариковым, подшипникам.
2.2.5 Эскизный чертеж редуктора вычерчивают после выполнения работ по пунктам 2.2.1-2.2.4, то есть после определения расстояний между деталями редуктора, диаметров ступеней валов, после выбора типов подшипников и схем их установки.
Редуктор рекомендуется изображать на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1 в двух проекциях, которых обычно бывает достаточно для получения представления о конструкциях и размерах деталей редуктора и их относительном расположении. Пример эскизного проекта цилиндрического двухступенчатого редуктора приведен на рисунке 12.
Рисунок 12
Анализируют полученную конструкцию редуктора на возможность соприкосновения движущихся деталей с неподвижными, обеспечения смазывания в процессе работы зацеплений, подшипников и т.д. Например, если окажется, что зубчатое колесо на чертеже перекрывает часть вала соседней передачи, то в этом случае необходимо уменьшить диаметр этого колеса или увеличить межосевое расстояние соседней передачи путем изменения материалов зубчатых колес, их термообработки или новой разбивкой передаточного числа редуктора по ступеням. Эти же средства используют, если колесо передачи не погружается в масло на требуемую глубину hm от одной высоты зуба до четверти его диаметра, указанную на рисунке 13.
Рисунок 13
Иногда для этой же цели применяют специальное смазочное колесо 1, изображенное на рисунке 14, или же наклоняют плоскость расположения осей колес по отношению к горизонту.
Рисунок 14
После анализа конструкции редуктора подбирают шпонки и выполняют по известным методикам проверочные расчеты валов, подшипников и шпонок.
Эскизный чертеж редуктора обсуждают с руководителем и после его согласования разрабатывают эскизный проект всего привода.
Выполняют его на миллиметровой бумаге в масштабе уменьшения в двух проекциях в приведенной ниже последовательности. Изображают выбранный ранее электродвигатель, используя данные таблицы 4. По величине диаметра вала электродвигателя и крутящего момента на быстроходном валу редуктора подбирают муфту. Изображают ее на конце вала электродвигателя так, чтобы торец упирался в буртик на валу.
Вычерчивают контур редуктора так, чтобы буртик его быстроходного вала соприкасался со вторым торцом муфты. Изображают ранее выбранную муфту на конце тихоходного вала в упор в буртик на валу.
Вычерчивают рабочий орган (вал с барабаном или звездочками) так, чтобы его буртик соприкасался со вторым концом муфты. Размеры барабана известны из технического задания, размеры звездочки – из кинематического и энергетического расчетов привода. Контуры корпусов подшипниковых опор изображают условно, так как размеры их первоначально неизвестны.
Под редуктор и электродвигатель подносят контур рамы или плиты. Пример эскизного проекта привода ленточного конвейера показан на рисунке 15.
Рисунок 15
Анализируют полученный эскизный проект привода. Проверяют рациональность предварительно принятых решений, а также размеров сборочных единиц и деталей в общей компоновке привода. Например, может быть выявлено, что размеры редуктора слишком велики по сравнению с размерами двигателя и барабана. Это нарушает пропорциональность конструкции, ее эстетичность , усложняет конструкцию и увеличивает металлоемкость рамы из-за большой разницы высот осей валов у редуктора и электродвигателя. В этом случае возможна необходимость исправления первоначальных расчетов и конструктивных решений, например, распределения общего передаточного числа, выбора материала и термообработки для зубчатых колес, расположения осей валов в редукторе, выбора быстроходности электродвигателя и т.д. Если выяснилось, что уменьшать размеры редуктора нецелесообразно, то применяют фланцевый электродвигатель с целью крепления его непосредственно к редуктору. Следует иметь ввиду, что исправление конструкции значительно проще на стадии эскизного проектирования, а не технического или тем более рабочего. Практика показывает, что время, затраченное на эскизную разработку, не увеличивает, а значительно сокращает общую затрату времени на выполнение проекта во всех его стадиях.
После согласования эскизного проекта с руководителем приступают к разработке технического и рабочего проектов; выполняют сборочные чертежи редуктора, рабочего органа, рамы, чертеж общего вида привода.
Список литературы
а1
0