Введение

Описание схемы.

Схема представляет собой соединение двух редукторов: зубчатой цилиндрической и ременной.

Вращение от двигателя поступает вначале  на ременный привод, а с него, через  зубчатый редуктор и муфту на выходной вал.

Задание на проект

Спроектировать привод. Рассчитать зубчатую и ременную передачу. Подобрать двигатель. Рассчитать валы и подобрать подшипник.

N₃=18 кВт

w₃=5,4 рад/с

w₁=78,5 рад/с

L=12 лет

Ксут=0,8

Кгод=0,8

 

Содержание 

 

1. Кинетический расчет  передачи

1.1. Выбор электродвигателя

Для определения  параметров электродвигателя требуется  определить его номинальную частоту  и мощность.

Мощность электродвигателя определяется по формуле:

где h_общ=h₁×h₂×h₃… (h₁, h_2, h₃ – КПД отдельных звеньев кинематической цепи)

Определим общее  КПД цепи.

Из таблицы 1.1. методических указаний определим КПД  отдельных звеньев кинематической цепи.

• КПД зубчатой цилиндрической передачи:

h₁=0,97

• КПД ременной передачи примем h₂=0,92
• КПД соединительной муфты примем h₃=0,98

Общее КПД передачи будет равно:

h_общ=h₁×h₂×h₃=0,97×0,92×0,98=0,88 

Мощность электродвигателя будет равна:

Номинальная частота  вращения электродвигателя будет равна: 

Из таблицы 19.27. методических указаний подбираем стандартную  ближайшую мощность электродвигателя.

Для данного  проекта выбираем асинхронный  крановый двигатель серии МТН №412-8 имеющий  следующие номинальные параметры:

n_э.=715 об/мин; Pэ.=22 кВт.

1.2. Определение частот  вращения и вращающих  моментов на валах.

1.2.1. Определение частот вращения  на валах.

 

Определяем общее  передаточное число привода:

где

Тогда

Так как  , то для расчета передаточного числа ременной передачи примем передаточное число зубчатого редуктора равный u_з.п.=4.

Тогда передаточное число ременной передачи u_р.п.=3,465

Частоты вращения на валах имеют следующие значения:

n_э.=715 об/мин;

1.2.2. Определение вращающих моментов  на валах.

Определим момент на валу электродвигателя:

Момент за соединительной муфтой редуктора будет составлять:

Тогда момент на валу за зубчатой передачей будет  равна:

Момент на выходе из ременного редуктора будет равна:

2. Расчет зубчатой  цилиндрической передачи

2.1. Выбор материала.

По рекомендации произведем выбор для зубчатой передачи материал и вид термической обработки (таблица 2.1 методических указаний).

Выполним для  сравнения расчет передачи для всех четырех видов термообработки:

Первый  вариант – колесо – сталь 40Х; твердость поверхности зубьев 235…262 НВ; шестерня – сталь 40Х; твердость поверхности зубьев 269…302НВ.

Второй  вариант – колесо – сталь 40Х; твердость поверхности зубьев 269…302НВ; шестерня – сталь 40Х; твердость поверхности зубьев после закалки ТВЧ 45…50 HRC.

Третий  вариант – колесо и шестерня – сталь 35ХМ; твердость поверхности зубьев после закалки ТВЧ 48…53 HRC.

Четвертый вариант – колесо и шестерня – сталь 20Х; твердость поверхности зубьев после цементации и закалки ТВЧ 56…63 HRC.

Определим среднюю  твердость поверхностей зубьев колес и базовые числа нагружений.

2.2. Определение допускаемого контактного и изгибающего напряжение.

 

Первый  вариант – колесо:

шестерня:

Второй  вариант – колесо:

шестерня:

По таблице  перевода получаем: HB_cp=450

Третий  вариант – колесо и шестерня:

По таблице  перевода получаем: HB_cp=490

Четвертый вариант – колесо и шестерня:

По таблице  перевода получаем: HB_cp=600

При расчете  на изгиб базовое число нагружений принимаем:

Определим действительные числа циклов перемены напряжений:

- для колеса:

Рассчитаем время  работы передачи:

часов

Общее число  циклов перемены напряжения:

- для шестерни:

Так как для  первого, второго и третьего варианта N ³ N_HO то K_HL = 1,0

Для четвертого варианта:

Принимаем также  K_HL = 1,0 

Коэффициент долговечности  при расчете на изгиб для всех вариантов термообработки K_FL = 1,0; так как для всех случаев N > 4×10⁶.

Первый  вариант – колесо:

шестерня:

Второй  вариант – колесо:

шестерня:

Третий  вариант – колесо и шестерня:

Четвертый вариант – колесо и шестерня:

Допускаемые контактные и изгибающие напряжение получаются умножением и на коэффициенты K_HL и K_FL. Так как эти коэффициенты равны 1 то и .

Для второго  варианта термообработки допускаемое  контактное напряжение, которое должно принематься в расчете, определяют по формуле:

Это напряжение не должно превышать значения

Это условие  выполняется. Для всех других вариантов термообработки в качестве допускаемого контактного напряжения принимаем меньшее из и

Тогда,

Первый  вариант:

Второй  вариант:

Третий  вариант:

Четвертый вариант – колесо и шестерня:

2.3. Проектный расчет.

2.3.1. Подбор основных параметров передачи.

Предварительно  найдем следующие коэффициенты:

• Коэффициент межосевого расстояния для прямозубого колеса К_а =49,5
• Коэффициент ширины y_а = 0,315
• Коэффициент ширины:

Для вычисления концентрации нагрузки определяем индекс по таблице 2.3. индекс S=8.

Посчитаем значение коэффициента

для HB>350

 для остальных случаев.

1. Для всех вариантов рассчитаем межосевое расстояние и найдем наименьшее.

Первый  вариант:

Второй  вариант:

Третий  вариант:

Четвертый вариант:

 

Произведем подбор передачи по условию размещения подшипника и соотношения валов.

Предварительно  найдем диаметры валов и делительный  диаметр шестерни.

 мм

По таблице 12.5 d=50, d_п=50+2×4,0=58 мм

Принимаем d_п=60 мм

Для тихоходного вала с коническим концом

 мм

d_п=(52…62)+2×4,6=61,2…71,2 мм

Принимаем d=55 мм; d_п=70 мм

Вычислим делительный  диаметр шестерни:

Первый  вариант:

мм

Второй  вариант:

Третий  вариант:

Четвертый вариант:

Проверка  передачи по условию  размещения подшипников