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
Министерство Образования Республики Беларусь
Белорусский Национальный Технический Университет
Кафедра «Детали машин и ПТМ и М»
Привод конвейера
пояснительная записка
ПМ01-03.00.00.000 ПЗ
Выполнил: ст. гр. 107111
Жук К.В.
Руководитель: с.н.с. Тилигузов Г.В.
Минск 2003г.
Содержание.
привода.
Выбираем цилиндрический редуктор с горизонтальным положением колёс.
Корпус редуктора выполнен разъемным, литым из чугуна марки СЧ15 ГОСТ 1412-79. Сборка и разборка редуктора производится при снятой крышке. Контроль зацепления колёс производится через смотровой люк.
Вал ведомого колеса и вал-шестерня изготовляются из стали 40Х. Для опор валов используются подшипники качения.
Вал колеса и вал-шестерня воспринимают и радиальную нагрузку, поэтому они опираются на пары радиальный однорядных подшипников. Чтобы компенсировать удлинение вала при нагреве, предусмотрен зазор между глухой крышкой подшипника и наружным кольцом подшипника.
Смазка зубчатых колес редуктора - картерная, т.е. посредством окунания колес в масляную ванну на дне корпуса редуктора.
Герметично закрытый корпус редуктора обеспечивает требования, как техники безопасности, так и производственной санитарии.
Для транспортировки от редуктора отсоединяют муфту, с вала колеса снимают звездочку и открепляют редуктор от фундамента (или рамы привода). Затем с помощью подъемника транспортируют в нужное место. При этом обязательно нужно пользоваться (во избежание несчастных случаев) предусмотренным для этого в крышке редуктора рым-болтом.
Для контроля за уровнем масла в корпусе редуктора предусмотрен маслоуказатель фонарного типа.
При длительной работе в связи с нагревом воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Для предупреждения этого и сообщения полости корпуса с внешней средой предусмотрена ручка-отдушина, которую используют также в качестве ручки смотрового люка.
Схема привода:
Мощность на тихоходном валу: Вт;
КПД цепной передачи: ;
КПД зубчатой передачи: ;
КПД муфты: ;
Коэффициент, учитывающий потери на трение в опорах трех валов:
;
Находим общее КПД привода:
Требуемая мощность двигателя:
кВт;
Таким образом, принимаем электродвигатель 4А,
параметры которого:
-номинальная мощность двигателя: кВт;
-синхронная частота вращения: об/мин;
-коэффициент скольжения: ;
отдельных передач.
Находим асинхронную частоту вращения тихоходного вала и общее передаточное отношение привода:
об./мин;
об./мин;
;
Разбиваем передаточное отношение по ступеням:
зубчатая передача: ;
цепная передача: ;
Погрешность разбивки составляет:
Находим частоту вращения валов всех передач привода:
об./мин;
об./мин;
об./мин;
Находим мощности на валах всех передач привода:
кВт;
кВт;
кВт;
Находим крутящие моменты на валах передач привода:
;
;
напряжений зубчатых колёс.
Выбираем Сталь 40Х
Шестерня – ведущая: НВш = 230 (улучшение)
Колесо – ведомое: НВк = 210 (улучшение)
Шестерню будем обозначать коэффициентом 1,
колесо – коэффициентом 2
Определим допускаемое напряжение для шестерни и колеса:
Допустимое контактное напряжение:
;
при .
МПа;
МПа.
МПа; МПа;
МПа.
- предел контактной выносливости поверхностных слоев зубьев.
- коэффициент режима нагрузки (коэффициент долговечности).
- коэффициент безопасности.
Допускаемое напряжение при изгибе:
;
; при
МПа; МПа.
МПа; МПа;
предел выносливости зубьев при изгибе.
коэффициент нагрузки (коэффициент долговечности).
- коэффициент безопасности.
зубчатых колес.
Межосевое расстояние:
мм
принимаем aw=100 мм
где:
aw – цилиндр, межосевое расстояние;
Ка = 43 – числовой коэффициент для прямозубой передачи;
U – передаточное число зубчатой передачи;
Т2 – крутящий момент на валу колеса;
КН = 1,027 коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца. Цилиндрическое расположение колес симметрично;
ba = 0,4 – коэффициент ширины зубчатого венца. Рекомендуемое значение межосевого расстояния берем по ГОСТ 21354 75
Примем предварительный угол наклона зубьев =100
Число зубьев шестерни:
принимаем Z1=19,
тогда Z2=U∙Z1=19∙3.15=60
Определим размеры шестерни и колеса:
Делительный диаметр: d1== ∙19=48,2 мм,
d2==∙60=152,44 мм,
Диаметр выступов: da=d+2m
da1=48,2+5=53,2 мм
da2=152,44+5=157,44 мм
Диаметр впадин: df =d-2,5m
df1=48,2-2,5∙2,5=41,95 мм
df2=152,44-2,5∙2,5=146,19 мм
Рабочая ширина колеса и шестерни:
b2==0.4∙100=40 мм
b1=b2+5=40+5=45 мм;
Определим окружную скорость
м/с,
принимаем 8-ю степень точности;
H=ZMZHZE,
где:
ZM=275 коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубчатых колес
ZH=1,7 – безразмерный коэффициент, учитывающий форму поверхностей зубьев
ZE=0.783 безразмерный коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий
KH=KH∙ KH∙ KHv =1,09∙1,027∙1=1,12,
где KH коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями для косозубой передачи,
KHv=1- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении,
b2=40 – ширина зубчатого венца
U=3.15 – передаточное число
[H]=417 МПа
Условие выполнено.
Силы, действующие в зацеплении тихоходной ступени:
Окружная: Н;
Радиальная: Н;
Осевая: Н;
Силы, действующие в зацеплении быстроходной ступени:
Окружная: Н;
Радиальная: Н;
Осевая: Н;
напряжениям изгиба.
Проверочный расчет зубьев на усталость при изгибе.
F=2YFYEY,
где:
YF коэффициент, учитывающий форму зуба, для его определения найдем эквивалентное число зубьев;
, тогда YF1=4,09
, тогда YF2=3,62
Найдем отклонение [F]/YF. Дальнейший расчет будем производить для того зубчатого колеса, у которого это отношение меньше.
Расчет производим по колесу, YF=4,09.
YE=1 коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев,
Y=0.914 коэффициент, учитывающий наклон зуба,
T – вращающий момент на колесе,
KF=KF∙ KF∙ KFv=1,4 коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями при расчете на усталость при изгибе
[F]=408,3 МПа,
m – модуль,
F=391,6МПа ≤ 408,3 МПа. Условие выполнено.
.
Выбираем цепь 1ПР ГОСТ 13568-75 – 31800Н
Условия эксплуатации:
Коэффициент эксплуатации находим по формуле (7.38a - [2]):
,
где:
1;
1,5; (смазка цепи — периодическая);
1,15;
1 (регулировка натяжения цепи— периодическая);
1,25
Таким образом получим:
.
Расчет числа зубьев звездочек:
Числа зубьев звездочек находятся по формулам:
ведущей
;
ведомой
;
Расчет шага цепи:
Шаг цепи находим по формуле (7.38) [2]:
мм, где:
=21 (давление в шарнирах цепи)
принимаем ближайшее большее значение мм,(табл. 7.15 - [2])
проекция опорной поверхности шарнира 125,77 ;
масса одного метра цепи кг/м.
Скорость цепи:
м/с
Окружная сила:
Н,
=13,77
Условие p выполнено.
Определение числа звеньев цепи:
.
Уточняем межосевое расстояние:
мм
Для свободного провисания цепи уменьшим межосевое расстояние на 0,4%:
мм;
Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:
диаметр ведущей звёздочки:
мм
диаметр ведомой звёздочки:
мм
Определяем диаметры окружностей выступов:
ведущей звёздочки:
мм
ведомой звёздочки:
ми
где диаметр ролика цепи по табл.(7.15 – [2])
Определяем силы, действующие на цепь:
окружная сила:Н;
предварительное натяжение цепи:
центробежная cила:Н;
расчётная нагрузка на валы:Н
Оценка коэффициента запаса прочности:
, где
разрушающая нагрузка кН;
Нормативный коэффициент запаса прочности:
,условие выполнено.
Предварительные значения диаметров различных участков стальных валов редуктора:
Ведущий вал: мм;
Ведомый вал: мм;
подшипников качения
Подшипники качения классифицируются по следующим признакам: направлению воспринимаемой нагрузки относительно оси вала (радиальные, радиально-упорные, упорные); форме тела качения (шариковые, роликовые); числу рядов тел качения (однорядные, двухрядные, четырехрядные, многорядные).
Соотношение габаритных размеров определяют серию подшипника: сверхлегкую, особо легкую, легкую широкую, среднюю, среднюю широкую и тяжелую. Выпускают и применяют преимущественно подшипники легкой и средней серии.
Подшипники качения подбирают на основе расчетных формул по ГОСТ 18855 82.
Поскольку на подшипники действует радиальная сила и небольшая осевая сила, выбираем радиальные однорядные подшипники.
Предварительно принимаем подшипники для вала-шестерни:
тип: шариковые радиальные однорядные
серия: легкая
№ 207 ГОСТ 8338 75,
Предварительно принимаем подшипники для вала колеса:
тип: шариковые радиальные однорядные
серия: легкая
№ 307 ГОСТ 8338 75
силового нагружения элементов привода.
Схема силового нагружения валов:
Определим опорные реакции для первого вала (входной вал).
Вертикальная плоскость:
Горизонтальная плоскость:
Определим опорные реакции для второго вала (выходной вал).
Вертикальная плоскость:
Горизонтальная плоскость:
Построение эпюр.
Входной вал
Выходной вал
Для первого вала (входного):
Найдем момент сопротивления проверочного сечения при изгибе (W) и кручении (Wk):
W= мм3
Wk= мм3
Найдем предел выносливости стали при изгибе и кручении
=610 МПа предел прочности стали.
Принимаем Сталь 40Х среднеуглеродистая.
Существуют эмпирические зависимости для вычисления предела выносливости по известному пределу прочности :
для углеродистых сталей при изгибе
Предел выносливости при кручении связан с пределом выносливости при изгибе:
;
Рассчитаем нормальное напряжение для симметричного цикла
Определим касательное напряжение для нулевого цикла
а=m=max/2=T/(2Wk)=
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений
Определим масштабный фактор (при диаметре)
Определим коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению
Определим коэффициент запаса прочности по касательному напряжению:
Запишем общий коэффициент запаса прочности:
,
где:
Условие выполнено.
Для второго вала (выходного):
Найдем момент сопротивления проверочного сечения при изгибе (W) и кручении (Wk):
W= мм3
Wk= мм3
Найдем предел выносливости стали при изгибе и кручении
=610 МПа предел прочности стали.
Принимаем Сталь 40Х среднеуглеродистая.
Существуют эмпирические зависимости для вычисления предела выносливости по известному пределу прочности :
для углеродистых сталей при изгибе
Предел выносливости при кручении связан с пределом выносливости при изгибе:
;
Рассчитаем нормальное напряжение для симметричного цикла
Определим касательное напряжение для нулевого цикла
а=m=max/2=T/(2Wk)=
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений
Определим масштабный фактор (при диаметре)
Определим коэффициент запаса прочности по нормальному напряжению
Определим коэффициент запаса прочности по касательному напряжению
Запишем общий коэффициент запаса прочности:
,
где:
Условие выполнено.
долговечность.
Определим суммарные реакции для вертикальной и горизонтальной плоскости 1-го вала (входной вал):
для вертикальной плоскости:
Н,
где:
RA1 вертикальная плоскость
RA2 горизонтальная плоскость
для горизонтальной плоскости:
Н
где:
RB1 вертикальная плоскость
RB2 горизонтальная плоскость
Принимаем шариковый радиальный однорядный подшипник легкой серии № 207 ГОСТ 8338 75 с C= 25,5 кН; C0=13,7 кН;
F2<F1
Pr=XVFr+YFa,
где:
Fr радиальная нагрузка на подшипник
X=1 коэффициент радиальной нагрузки
Y=0 коэффициент осевой нагрузки
V=1 коэффициент вращения
Т.о. Pr=Fr=F1=199.25 Н
Расчет на долговечность:
циклов
Определим суммарные реакции для вертикальной и горизонтальной плоскости 2-го вала (выходной вал):
для вертикальной плоскости:
Н,
где:
RA1 вертикальная плоскость
RA2 горизонтальная плоскость
для горизонтальной плоскости:
Н
где:
RB1 вертикальная плоскость
RB2 горизонтальная плоскость
Принимаем шариковый радиальный однорядный подшипник легкой серии № 307 ГОСТ 8338 75 с C=33.2 кН; C0=18.0 кН;
F2>F1
Pr=XVFr+YFa,
где:
Fr радиальная нагрузка на подшипник
X=1 коэффициент радиальной нагрузки
Y=0 коэффициент осевой нагрузки
V=1 коэффициент вращения
Т.о. Pr=Fr=F2=267 Н
Расчет на долговечность:
циклов
Корпус редуктора служит для размещения и координации деталей передачи, защиты их от загрязнения, организации системы смазки, а также восприятия сил, возникающих в зацеплении редукторной пары, подшипниках, открытой передачи. Наиболее распространённый способ изготовления корпусов - литьё из серого чугуна (например, СЧ15).
Габаритные размеры корпуса определяются размерами расположенной в корпусе редукторной пары и кинематической схемой редуктора. При этом вертикальные стенки редуктора перпендикулярны основанию, верхняя плоскость крышки корпуса параллельна основанию, редукторная пара вписывается в параллелепипед.
В проектируемых малонагруженных редукторах (T2 <500H*м) с улучшенными передачами толщины стенок крышки и основания принимаются одинаковыми:
, принимаем толщину стенки 8 мм
Здесь - вращающий момент на тихоходном валу.
Фундаментальный фланец основания корпуса, предназначен для крепления редуктора к фундаментальной раме (плите).
Смотровой люк служит для контроля сборки и осмотра редуктора при эксплуатации. Люк закрывают крышкой. Широко применяют стальные крышки из листов толщиной .Для того, чтобы внутрь корпуса извне не засасывалась пыль, под крышку ставят уплотняющие прокладки из картона (толщиной 1...1.15 мм) или полосы из резины (толщиной 2...3 мм).
звездочки.
Основным материалом для изготовления зубчатых цилиндрических колёс является сталь различных марок.
Чтобы не обрабатывать большие поверхности, на дисках колёс, делаем небольшие углубления.
Ширина базовых поясков принимаем
a ≈ 2,5m = 5 мм;
В зубчатом колесе принимаем:
диаметр ступицы dст = 1,5d = 60 мм;
длину ступицы lст = (1,0…1,5)d = 50 мм;
Толщина диска С ≈ 0,5b = 20 мм;
Размер фаски f ≈ 0,5m =1 мм;
Для цепных передач общего назначения звездочки изготавливают из высокопрочного антифрикционного чугуна марки АВЧ-1 по ГОСТ 1585-79 либо из сталей марок 45, 45Г, 40Х.
В звёздочке принимаем:
диаметр ступицы dст = 1,5d = 45 мм;
длину ступицы lст = (1,0…1,5)d = 30 мм;
Расчет на смятие боковых граней, выступающих из вала
,
где:
=120 МПа – допускаемое напряжение при смятии
T передаваемый вращающий момент
d диаметр вала
lp рабочая длина шпонки
t1 глубина паза вала
h сечение шпонки
Под колесо
<120 МПа
где:
T3=74.5∙103 Нм, lp=32 мм, d=40 мм, h=8, t1=5.5
Условие выполнено.
Под муфту
<120 МПа,
где:
T2=9,6∙103 Н, lp=22 мм, d=30 мм, h=6 t1=3
Условие выполнено.
На выходном валу
<120 МПа
где:
T1=74.5∙103 Н, lp=22 мм, d=30 мм, h=8, t1=5,5
Условие выполнено.
Посадки назначаем в соответствии с указаниями, данными в табл.10.13.
Посадка зубчатого колеса на вал Н7/h6 по ГОСТ 25347-82.
Посадка цепной передачи на вал редуктора Н7/к6.
Посадка муфты на вал редуктора Н7/к6.
Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала к6, отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца по Н7.
Втулки, крышки, прокладки устанавливаются с зазором (в сторону уменьшения точности базирования) Н7/h6 – сверхточная, Н7/g6 – мазеотталкивающие кольца.
Шестерни, шкивы с дополнительным креплением (в сторону уплотнения уменьшения зазора) Н7/js6, H7/k6, H7/N6.
Шкивы, шестерни без дополнительного крепления: Н7/р6, Н7/r6, H7/s6.
Ссылка на ГОСТы: ГОСТ 25346-82 и ГОСТ 25346-87.
Обозначение шероховатостей по ГОСТ 2309-73 и ГОСТ 2789-73.
подшипников качения.
Для уменьшения потерь мощности на трение и снижение интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, коррозии и лучшего отвода теплоты трущиеся поверхности деталей должны иметь нужную смазку.
В настоящее время в машиностроении для смазки передач широко применяют картерную систему смазки. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которые покрывают поверхность расположенных внутри корпуса деталей.
Картерное смазывание применяют при окружных скоростях в зацеплении передач до v12 м/с. При большей скорости масло сбрасывается центробежной силой.
Зубчатые колеса погружают в масло на высоту зуба. В косозубых передачах масло выжимается зубьями в одну сторону.
Кинематическая вязкость: 28∙10-6 м2/с
Сорт масла: Индустриальное
Марка: И 30А
Объем масла заливаемый в масляную ванну:
V=0.4∙N=0.4∙2,9=2.38 литров,
где: N – мощность, передаваемая редуктором.
привода.
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида. Начинают сборку с того, что на вал надевают шариковые радиальные подшипники, предварительно нагрев их в масле.
Собранный вал укладывают в основании корпуса и надевают крышку корпуса, предварительно покрывая поверхности стыка фланцев спиртовым лаком. Для центровки крышку устанавливают на корпус с помощью двух конических штифтов и затягивают болты.
Закладывают в подшипниковые сквозные крышки резиновые манжеты и устанавливают крышки с прокладками.
Регулировку радиально-упорных подшипников производят набором тонких металлических прокладок, устанавливаемых под фланцы крышек подшипников.
Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной.
Собранный редуктор обкатывают и испытывают на стенде.
1. А.В.Кузьмин, И.М.Чернин, Б.С.Козинцов. Расчеты деталей машин: справочное пособие – изд. 3-е, перераб. и доп. Минск: Вышэйшая школа 1986 340с.
2. С.А.Чернавский, И.М.Чернин и др. Курсовое проектирование деталей машин : Учеб. пособие – изд. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988. – 416с.: ил.
3. П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. Спец. Техникумов. – М.: Высш шк., 1984. – 336с.. ил.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ Докум.
Подпись
Дата
Лист
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ Докум.
Подпись
Дата
Лист
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ Докум.
Лист
Изм.
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
ПМ 01-03.00.00.000 ПЗ
3
27
26
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25