Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Февраля 2013 в 10:26, курсовая работа
Согласно задания требуется разработать привод мешалки кормов, состоящей из электродвигателя, двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора и цепной передачи.
Требуется выбрать электродвигатель, рассчитать зубчатые и цепную передачи, спроектировать и проверить пригодность шпоночных соединений, подшипников, разработать общий вид редуктора, разработать рабочие чертежи деталей: корпуса редуктора, промежуточного вала, зубчатого колеса быстроходной ступени, крышек подшипников.
Введение………………………………………………………………………………5
1 Кинематический и силовой расчёт………………………………….…………….6
Схема привода…………………………………………………….…………….6
Выбор электродвигателя……………………………………………………….7
Определение требуемой мощности электродвигателя…………………….…7
Определение требуемой частоты вращения вала…………………….....……7
1.2.3 Выбор электродвигателя………………………………………………….……7
Определение передаточных отношений отдельных передач………………..8
Кинематический и силовой расчёт………………………………………….…8
Определение мощностей на валах……………………………..………….….8
Частота вращения валов привода…………………………………..…….…..9
Скорость вращения валов…………………………………………..………...9
Моменты………………………………………………………………..……..9
Порядок расчёта цилиндрической зубчатой передачи………………………….11
Схема передачи; исходные данные; цель расчёта…………………………..…11
Критерий работоспособности и расчёта передачи………………………..…...11
Выбор материалов зубчатых колёс……………………………………..………12
2.4 Расчёт допускаемых напряжений……………………………………….……...12
2.4.1 Расчёт допускаемых контактных напряжений………………………..……..12
2.4.2 Расчёт допускаемых изгибных напряжений…………………………..……..13
2.4.3 Расчёт допускаемых предельных напряжений………………………..……..14
2.5 Ориентировочный расчёт передачи……………………………………………15
2.6 Расчёт передач косозубыми цилиндрическими колёсами по контактным
напряжениям……………………………………………………………………20
2.7 Определение геометрических размеров передачи………………………..… 20
2.8 Проверочные расчёты передач…………………………………………….…....21
2.8.1 Определение окружной скорости…………………………………….……....21
2.8.2 Проверочный расчёт по контактным напряжениям……………………..….21
2.8.3 Проверочный расчёт по напряжениям изгиба………………………..……..21
2.9 Итоговая таблица параметров ………….……………………….……..………22
2.10 Расчет цепной передачи …………………………………………...……….…23
4 Предварительный расчёт валов……………………………………………..……26
4.1 Быстроходный (входной) вал 1……………………………………………..…..26
4.2 Промежуточный вал 2-3…………………………………………………..….…26
4.3 Выходной вал 4……………………………………………………………..……27
5 Подбор и проверка шпонок………………………………………………….……27
6 Выбор и проверка муфты…………………………………………………….…...29
7 Выбор типа подшипников и проверочный расчет подшипников………………30
7.1 Подбор подшипников……………………………………………………….…...30
7.2 Проверка долговечности подшипников………………………………………..32
8 Конструктивные размеры корпуса редуктора…………………………..……....35
9 Уточнённый расчёт вала………………………………………………...………..36
10 Выбор смазки…………..……….………………………………….…..….……..40
11 Подбор посадок и допусков……………………………………………..…..…..41
12 Сборка и регулировка редуктора
Диаметр участка вала под подшипник:
где, t – высота заплечника, мм; t = 1.8мм стр.42 [1].
мм Принимаем dП = 30мм.
Диаметр буртика подшипника:
где, r – координата фаски подшипника, мм r = 2мм стр.42 [1].
мм
4.2 Промежуточный вал 2-3
, где Т – момент на промежуточном валу;
Принимаем dК = 38мм;
dБК ³ dК + 3×f , где f – размер фаски колеса; f = 1.2мм стр.42 [1]
dБК ³ 38 + 3×2 ³ 48мм Принимаем dБК = 48мм
Принимаем dП = 30 мм.
4.3 Выходной вал 4
, где Т – момент на выходном валу;
мм принимаем d = 50 мм табл. 24.27 [1].
, где tкон – высота заплечника, tкон – 2,3 стр.42 [1]
мм принимаем dП = 55 мм.
, r = 3мм стр. 42 [1]
мм принимаем dБП = 64мм.
dК > dП = 58мм.
dБК ³ dК + 3×f , f =2,5 мм стр.42 [1]
dБК ³ 58 + 3×2,5 ³ 64 мм Принимаем dБК = 64мм
Рисунок 4.1
Вал |
Хвостовик |
d |
dср |
b |
h |
t1 |
t2 |
L |
1 |
Конический |
25 |
22,6 |
5 |
5 |
4 |
3,3 |
38 |
2-3 |
Цилиндр. |
38 |
38 |
10 |
8 |
5 |
3,3 |
40 |
4-5 |
Цилиндр. |
58 |
58 |
16 |
10 |
6 |
4,3 |
50 |
4 |
Конический |
50 |
46,9 |
12 |
8 |
5,5 |
3,8 |
70 |
[sсм]4,6 = 100…150 МПа, [sсм]2,6, = 80 МПа
Хвостовик входной МПа
Хвостовик выходной МПа,
Колесо 4 МПа,
Колесо 6 МПа
Вывод: выбранные шпонки пригодны для использования.
6 ВЫБОР И ПРОВЕРКА МУФТЫ
Муфта упругая втулочно-пальцевая
Исходя из условий работы данного привода, выбираем втулочно-пальцевую муфту:
Таблица 6.1
Т, Н×м |
d |
D |
L |
z |
nmax, об/мин |
Смещение | |
Осевое wS |
Угловое gS | ||||||
63 |
38, 25 |
100 |
104 |
8 |
3800 |
0.3 |
1°30 |
Из-за небольшой разницы диаметров валов двигателя и редуктора (d1=28 мм, d2=25 мм) применение стандартных муфт возможно.
7 ВЫБОР И ПРОВЕРОЧНЫ РАСЧЁТ ПОДШИПНИКОВ
7.1 Подбор подшипников
Эскиз подшипника
Рисунок 6.1
Подшипники шариковые радиальные однорядные ГОСТ 8338-75
Таблица 7.1
Вал |
dп, мм |
Серия |
D, мм |
B, мм |
r, мм |
Сr, кН |
С0r, кН |
1 |
30 |
206 |
62 |
16 |
1,5 |
18.0 |
9,7 |
2-3 |
30 |
306 |
72 |
19 |
2 |
28,1 |
14,6 |
4 |
55 |
211 |
100 |
21 |
2,5 |
43,6 |
25,0 |
Пространственная схема сил
7.2 Проверка долговечности подшипников.
Схема сил на промежуточном валу
Рассмотрим проекцию всех сил относительно оси X:
,
тогда Н
тогда Н
Рассмотрим проекцию всех сил относительно оси Y:
тогда
Н
тогда
Н
Проверка: ;
Суммарные реакции опор:
Н
Н
Определяем долговечность подшипника наиболее нагруженной опоры «2». На эту опору действуют радиальная реакция R2 = 3435 Н и внешняя осевая сила
F = Fa2=226,2 Н.
Эквивалентная нагрузка находится по формуле:
,
где коэффициенты V = 1, Кб = 1,3 , КТ = 1
Отношение , этому отношению соответствует е = 0.193
Тогда X = 0,56 и Y = 2,3
Н
Н
Расчётная долговечность в часах:
часов
Расчётная долговечность должна отвечать условию
где tS ─ требуемый ресурс, tS = 14716,8 ч
Данное условие выполняется, следовательно, подшипники 306 пригодны.
8 КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ КОРПУСА РЕДУКТОРА
Расстояние между стенками корпуса и зубчатыми колесами
L=da2/2 + a+da4/2 – общий габарит редуктора
L= 375,42 мм
а* = +3 @ 10 мм
с*=0.5 а* = 6 мм
Толщина стенок корпуса и крышки:
d = 0.025 × а +3 = 0.025 × 152 +3 @ 7 мм
d1 = 0.02 × 140 +3 @ 6 мм
Толщина фланцев корпуса и крышки:
верхнего пояса корпуса и пояса крышки:
b = 1.5 × d = 1.5 × 7 = 10.5 мм
b1 = 1.5 × d1 = 1.5 × 6 = 9 мм
нижнего пояса корпуса:
р = 2.35 × d = 2.35 × 7 = 16,45 мм
Толщина ребер:
m = (0.85…1) d
m= 1 × 7= 7 мм, m1 = 7 мм
Диаметры болтов:
=9-10,8; принимаем болты с резьбой М10.
9 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ТИХОХОДНОГО ВАЛА
Схема сил и эпюр на тихоходном валу
9.1 Определяем реакцию опор и изгибающие моменты
Рассмотрим горизонтальную плоскость:
Относительно опоры 1:
Отсюда:
Относительно опоры 2:
Отсюда:
Проверка:
Рассмотрим вертикальную плоскость:
Относительно опоры 1:
Отсюда:
Относительно опоры 2:
Отсюда: Н
Проверка:
9.2 Уточнённый расчёт состоит в определении коэффициентов запаса прочности S для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) напряжениями [S]. Прочность соблюдена при S >= [S].
Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений вала.
Материал вала ─ сталь 45.
Таблица 9.1
Диаметр заготовки |
Твердость НВ |
σв МПа |
σт МПа |
τт МПа |
σ-1 МПа |
τ-1 МПа |
ψт | |
<80 |
270 |
900 |
650 |
390 |
410 |
230 |
0,10 |
Сеч А - А: Сечение рассматриваем на изгиб и кручение, концентратором напряжений является посадочное место подшипника.
Расчет на усталостные напряжения.
Определяем нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:
σ=103·Мmax/W/А; τ=103·М кmax/2Wк,
где Мmax= ─ суммарный изгибающий момент, Н·м;
М кmax= Т ─ крутящий момент, Н·м;
Wк ,W ─ моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм3;
Мmax=427,3 Н·м
М кmax=556,6 Н·м
W=π·d3/32=3.14·553/32=16325,
Wк=π·d3/16= 3.14·553/16=32651мм3
σ=103·427,3/16325,5=26,2 МПа
τ=103·556,5 /2·32651=8,52 МПа
Частные коэффициенты запаса прочности:
Sσ= σ-1D /σ; Sτ = τ -1D / τ
Sσ= 138,98/26,2=5,3
Sτ = 129,94/ 8,52=15,3
;
σ-1D= 410/2,95=138,98; τ-1D= 230/1,77=129,94
КσD и КτD ─ коэффициенты снижения предела выносливости.
КσD=( Кσ/ Кdσ+1/ КFσ-1)/ КV,
КτD=( Кτ/ Кdτ+1/ КFτ-1)/ КV,
где Кσ и Кτ ─ эффективные коэффициенты концентрации напряжений;
Кdς и Кdτ ─ коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения;
КFς и КFτ ─ коэффициенты влияния качества поверхности;
КV ─ коэффициент влияния поверхностного упрочнения.
Способ обработки поверхности:
тонкое шлифование (Ra=0.2), без поверхнаснаго упрочнения.
КσD=( 2,95+1/1-1)/ 1=2,95
КτD=( 1,775+1/1-1)/ 1=1,77
Общий коэффициент запаса прочности:
S= Sσ· Sτ/
S= 5,3·15,3/ =5>[S]
Рисунок 9.1
10 ВЫБОР СМАЗКИ
При минимальном количестве масла смазывание редуктора осуществляется погружением колеса на высоту зуба в масло - картерное смазывание. Подшипники смазываются тем же маслом, что и детали передач. При смазывании колёс погружением на подшипники качения попадают брызги масла, стекающего с колёс, валов и стенок корпуса.
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в смазку (масло), заливаемую внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. По таблице устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях до 600 МПа и скорости V до 2 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34 м/с. По таблице из справочной литературы принимаем масло индустриальное И-Г-А-32 (по ГОСТ 20799-75). Объем масленой ванны принимаем 4 литра.
Контроль масла, находящегося
в корпусе редуктора
Зубчатые колёса (легкопрессованные): H7/p6.
Крышки торцовых узлов на подшипниках качения: H7/h8.
Внутренние кольца подшипников качения на валы: k6.
Наружные кольца подшипников качения в корпус: H7.
Манжеты на валы: d9.
Шпоночные соединения: P9/h9.
Перед сборкой полость корпуса редуктора подвергают очистке и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида.
На входной вал насаживают подшипники 206, предварительно нагретые в масле до 80 - 100˚С.
На промежуточный вал насаживают подшипник 306 предварительно нагретый в масле до 80 - 100˚С. Затем закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо внешнего зацепления. Насаживают подшипник 211 предварительно нагретый в масле до 80 - 100˚С.
На выходной вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо, насаживают подшипники 211, предварительно нагретые в масле до 80 - 100˚С.
Валы устанавливают в корпус. Для центровки устанавливают крышку редуктора на корпус с помощью конических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку редуктора с корпусом.
На конический хвостовик входного вала закладывают шпонки и надевают муфту.
Ввёртывают пробку маслоспускного отверстия. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой.
Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытаниям на стенде по программе установленной техническими условиями.