Привод к качающемуся подъемнику

Автор: Пользователь скрыл имя, 14 Октября 2011 в 17:40, курсовая работа

Описание работы

Косозубые колеса применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения - свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.

Содержание

1. Введение 5
2 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт 7
3. Расчёт 1-й поликлиноременной передачи 8
4. Расчёт 2-й червячной передачи 11
4.1. Проектный расч………………………………………………………………………………………11
4.2.Проверочный расчёт по контактным напряжениям 14
4.3 Проверка зубьев передачи на изгиб 14
5 Предварительный расчёт валов 16
5.1 Ведущий вал. 16
5.2 Выходной вал. 16
6 Конструктивные размеры шестерен и колёс 17
6.1 Ведущий шкив 1-й ременной передачи 17
6.2 Ведомый шкив 1-й ременной передачи 17
6.3Червячное колесо 2-й передачи 17
7 Проверка прочности шпоночных соединений 18
7.1 Ведущий шкив 1-й поликлиноременной передачи 18
7.2 Ведомый шкив 1-й поликлиноременной передачи 18
7.3 Червячное колесо 2-й червячной передачи 19
8 Конструктивные размеры корпуса редуктора 20
9 Расчёт реакций в опорах 21
9.1 1-й вал 21
9.2 2-й вал 21
10 Построение эпюр моментов валов 22
10.1 Расчёт моментов 1-го вала 22
10.2 Эпюры моментов 1-го вала 23
10.3 Расчёт моментов 2-го вала 24
10.4 Эпюры моментов 2-го вала 25
11 Проверка долговечности подшипников 26
11.1 1-й вал 26
11.2 2-й вал 27
12 Тепловой расчёт редуктора 29
13 Выбор сорта масла 30
14 Выбор посадок 31
15 Технология сборки редуктора 32
16 Заключение 33
17 Список использованной литературы…

Работа содержит 1 файл

готовый курсачь к печати.doc

— 595.00 Кб (Скачать)
 
    Содержание  

    1. Введение 5

    2 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт 7

    3. Расчёт 1-й поликлиноременной передачи 8

    4. Расчёт 2-й червячной передачи 11

    4.1. Проектный расч………………………………………………………………………………………11

    4.2.Проверочный расчёт по контактным напряжениям 14

    4.3 Проверка зубьев передачи на изгиб 14

    5 Предварительный расчёт валов 16

    5.1 Ведущий вал. 16

    5.2 Выходной вал. 16

    6 Конструктивные размеры шестерен и колёс 17

    6.1 Ведущий шкив 1-й ременной передачи 17

    6.2 Ведомый шкив 1-й ременной передачи 17

    6.3Червячное колесо 2-й передачи 17

    7 Проверка прочности шпоночных соединений 18

    7.1 Ведущий шкив 1-й поликлиноременной передачи 18

    7.2 Ведомый шкив 1-й поликлиноременной передачи 18

    7.3 Червячное колесо 2-й червячной передачи 19

    8 Конструктивные размеры корпуса редуктора 20

    9 Расчёт реакций в опорах 21

    9.1 1-й вал 21

    9.2 2-й вал 21

    10 Построение эпюр моментов валов 22

    10.1 Расчёт моментов 1-го вала 22

    10.2 Эпюры моментов 1-го вала 23

    10.3 Расчёт моментов 2-го вала 24

    10.4 Эпюры моментов 2-го вала 25

    11 Проверка долговечности подшипников 26

    11.1 1-й вал 26

    11.2 2-й вал 27

    12 Тепловой расчёт редуктора 29

    13 Выбор сорта масла 30

    14 Выбор посадок 31

    15 Технология сборки редуктора 32

    16 Заключение 33

    17 Список использованной литературы…………………………………………………….34

       
         

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

         
Изм

.

Лист № докум. Подп. Дата
Разраб. Спиридонов  Д.С.      
Привод  к качающемуся 

подъемнику 

Литер Лист

Листов

Пров. Ахметшин  Э.А.             У   4 34
Реценз.      

17-23 (т)

Н. контр.      
Утв.        
 
       1. Введение

         Инженер-конструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени определяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.

        При выборе типа редуктора  для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.

        Из  всех видов передач  зубчатые передачи имеют  наименьшие габариты, массу, стоимость  и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.

        К недостаткам зубчатых передач могут  быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум  при работе со значительными скоростями.

        Косозубые колеса применяют  для ответственных  передач при средних  и высоких скоростях. Объем их применения - свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент  непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев  требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.

        Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного  мышления, в том  числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.

        Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные,

           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          5
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
     глобоидные, одно- и многопоточные  и т. д. Это рождает  вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.

    При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения - 85%, в дорожных машинах - 75%, в автомобилях - 10% и т. д.

    Поиск путей снижения массы  проектируемых объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.

    Наиболее  полно требования снижения массы и  габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и  редуктора с внешним  зацеплением.

     
           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          6
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 

    2. Выбор электродвигателя  и кинематический  расчёт 

        По  табл. 1.1[1] примем следующие  значения КПД:

        - для ременной передачи  с поликлиновым  ремнем:  hоп = 0,96

        - для закрытой червячной передачи:  hзп = 0,95 

        Общий КПД привода будет:

        h = hоп x hзп x hм x hпк2x hпс = 0,96 x 0,95 x 0,98 x 0,992x0,98 =0,876

        где

        hоп. = 0,96 КПД открытой передачи

        hзп = 0,95 -  КПД закрытой передачи

        hм. = 0,98 - КПД муфты.

        hпк = 0,99 КПД подшипника качения (2пары)

        hпс = 0,98 - КПД подшипника скольжения (пара) 

        Делительный диаметр тяговой  звёздочки:

        D = t / sin(180 o / Z) = 100 / sin(180 o / 11) = 354,947 мм 

        где t - шаг зубьев тяговой  звёздочки, Z - количество зубьев тяговой звёздочки.

        Угловая скорость на выходном валу будет:

        wвых. = 2 x V / D = 2 x 0,8 x 10 3 / 354,947 = 4,508 рад/с 

        Требуемая мощность двигателя  будет:

        Pтреб. = F x V / h = 2,2 x 0,8 / 0,876  =  2,009 кВт 

        В таблице П.1[1](см. приложение) по требуемой мощности выбираем электродвигатель 100L6, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, с параметрами: Pдвиг.=2,2 кВт и скольжением 5,1% (ГОСТ 19523-81). Номинальная частота вращения nдвиг.=1000-1000x5,1/100=949 об/мин,угловая скорость wдвиг. = p x nдвиг. / 30 = 3,14 x 949 / 30 = 99,379 рад/с. 

    Oбщее  передаточное отношение: 

    U = wвход. / wвых. = 99,379 / 4,508 = 22,045

    Для червячного редуктора  выбираем передаточное число U2=8

    Определяем  передаточное число  передачи U1

    

    Для передач выбрали  следующие передаточные числа:

    U1=(2 4)

    U1 = 2,76 (для ременной)

    U2 = 8 (для червячной) по стандартному ряду

           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          7
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
 
 
    Рассчитанные  частоты и угловые  скорости вращения валов  сведены ниже в таблицу : 
Вал 1-й n1 = nдвиг. / U1 = 949 / 2,76 = 343,841 об./мин. w1 = wдвиг. / U1 = 99,379 / 2,76 = 36,007 рад/c.
Вал 2-й n2 = n1 / U2 = 343,841 / 8 = 42,98 об./мин. w2 = w1 / U2 = 36,007 / 8 = 4,501 рад/c.
 
 
 
    Мощности  на валах:

    P1 = Pтреб. x hоп x hподш. =2009 x 0,96 x 0,99 = 1909,354 Вт 

    P2 = P1 x hзп x hподш. =1909,354 x 0,95 x 0,99 = 1795,747 Вт 

    Вращающие моменты на валах:

    T1 = P1 / w1 = (1909,354 x 10 3) / 36,007 = 53027,3 Нxмм 

    T2 = P2 / w2 = (1795,747 x 10 3) / 4,501 = 398966,23 Нxмм

    Передаточные  числа и КПД передач

Передачи Передаточное число КПД
Открытая  ременная передача с  поликлиновым ремнём 2,76 0,96
Червячный редуктор в закрытом корпусе 8 0,95
 
 

        Рассчитанные  частоты, угловые  скорости вращения валов  и моменты на валах

Валы Частота вращения, 
об/мин
Угловая скорость, 
рад/мин
Момент, 
Н
xмм
1-й  вал 343,841 36,007 53027,3
2-й  вал 42,98 4,501 398966,23
 
 

        2. Расчёт 1-й поликлиноременной  передачи 

           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          8
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
        1. Коэффициент режима  работы по табл. 7.4[1] Кр = 0,8.

        2. Расчетный момент  на быстроходном  валу 

          Нxмм.

        3. При данной величине  момента в соответствии  с рекомендацией  принимаем ремень сечения К.

        4. Диаметр меньшего  шкива по формуле  (7.33[1]):

        d1 = 3 x (T(ведущ. шкива)) 1/3 = 3 x (20215,538) 1/3 = 81,724 мм 

        По  табл. 7.14 принимаем  ближайший d1 = 80 мм.

        5. Скорость ремня:

        V = p x d1 x n(ведущ. шкива) / ( 60 x 1000) = 3,142 x 80 x 949 / ( 60 x 1000) = 3,975 м/с. 

        6. Диаметр ведомого  шкива:

        d2 = d1 x U = 80 x 2,76 = 220,8 мм

        По  табл. 7.14 принимаем d2 = 224 мм.

        7. Фактическое передаточное  число:

        Uфактич = d2 / d1 = 224 / 80 = 2,8 .

        Определяем  отклонение от заданного U=2,76

        

        

        

        

        3>1,45

        Условие выполняются.

        8. Определяем необходимое  число клиньев  (см рис. 7.5[1]). Из  точки оси абсцисс u = 3,975 м/с проведем вертикаль до пересечения с кривой d1 = 80 мм. Из полученной точки проведем горизонталь до пересечения с кривой мощности: 

        Р = Mведущ. шкива x wведущ. шкива = 20215,538 x 10 -6 x 99,379 = 2009кВт. 

        Затем из полученной точки  проведем опять вертикаль  до пересечения с  линией U = 2,8.Далее проведем горизонталь до пересечения с прямой Кр = 0,8.Из последней точки проведем вертикаль, которая пересечет ось абсцисс в точке z = 7,105.

        9. Примем окончательно  число клиньев  z = 8.

        10. При U = 2,8 межосевое  расстояние аw = 3,52 x d1 = 3,52 x 80 = 281,6 мм (см. стр 141[1]).

      
           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          9
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
        11. Длина ремня по  формуле (7.7[1])

        L = 2 x аw + 0.5 x p x (d2 + d1) + (d2 - d1) 2 / ( 4 x аw) =2 x 281,6 + 0.5 x 3,142 x (224 + 80) + (224 - 80) 2 / ( 4 x 281,6) =1059,131 мм. 

        Принимаем по табл. 7.13[1]: L = 1060 мм.

        Условное  обозначение ремня: 1060 К 8 РТМ 38-40528-74. 

        12. Межосевое расстояние, выверенное по  принятой длине  ремня:

        aw = 0.25 x (L - (d1 + d2) x p / 2 + ((L - (d1 + d2) x p / 2) 2 - 8 x ((d2 - d1) / 2) 2) 1/2) = 0.25 x (1060 - (80 + 224) x 3,142 / 2 + ((1060 - (80 + 224) x 3,142 / 2) 2 - 8 x ((224 - 80) / 2) 2) 1/2) = 282,049 мм. 

        13. Угол обхвата на  малом шкиве:

        a = 180 o - (d2 - d1) x 60 o / aw = 180 o - (224 - 80) x 60 o / 282,049 = 149,367 o. 

        14. Усилие, действующее  на вал:

        S = 2 x S0 x z x Sin(a / 2) = 95 x 8 x Sin(149,367 / 2) = 733,006 Н,

    здесь 2 x S0 = 95 Н, см. стр. 142 [1]. 

        15. Ширина шкивов (см. табл. 7.14[1]):

    Bш. = (z - 1) x t + 2 x s = (8 - 1) x 2,4 + 2 x 3,5 = 23,8 мм. 

    Параметры поликлиноременной  передачи, мм 
     

Параметр Значение Параметр Значение
Тип ремня поликлиновой Диаметр ведущего шкива d1 мм 80
Сечение ремня К Диаметр ведомого шкива d2 мм 224
Число клиньев Z 8 Предварительное натяжение ремня Fo, Н 95
Межосевое расстояние aw мм 282,049
Длина ремня l, мм 1060
Угол  обхвата ведущего шкива a1, град 149,367 Сила  давления ремня на вал Fв, Н 733,006
 
 
 
       
           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          10
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 

        4. Расчёт 2-й червячной  передачи 

       

        4.1. Проектный расчёт 

        Число витков червяка z1 принимаем в зависимости от передаточного числа: при U=8 принимаем z1=4 (см. с.55[1]). Число зубьев червячного колеса:

        z2 =  z1 x U = 4 x 8 = 32 

        Принимаем стандартное значение z2 = 32

        При этом фактическое  передаточное число Uф = z2 /z1 =32/4 = 8

        Отличие от заданного:

        (Uф - U) x 100 / U = (8 - 8) x 100 / 8 = 0% 

        По  ГОСТ 2144-76 допустимо  отклонение не более 4%.

        Выбираем  материал червяка  и венца червячного колеса.

        Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой менее HRC 45 и последующим шлифованием.

           м/с

        скорость скольжения (V<2 м/c). Тогда по таблицам 4.8 и 4.9[1] выбираем для венца червячного колеса СЧ-18 (отливка в песчаную форму).

        В этом случае по табл. 4.8 и 4.9 основное допускаемое  контактное напряжение:

        [sH] = [sH] x KHL 

        где [sH] = 175,34 МПа - по табл. 4.9[1], KHL - коэффициент долговечности при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место, при длительной эксплуатации редуктора принимаем по его минимальному значению KHL = 0,67. 

    
           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          11
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
        Допустимое  контактное напряжение:

        [sH] = 175,34 x 0,67 = 117,478 МПа. 

        Расчетное допускаемое напряжение изгиба:

        [s-1F]  =  [s-1F]' x KFL

        где [s-1F]'=63 МПа - основное допускаемое напряжение изгиба для реверсивной работы по табл. 4.8[1], KFL - коэффициент долговечности при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора принимаем по его минимальному значению KFL = 0,543.

        Допустимое  напряжение изгиба: 

        [s-1F] = 63 x 0,543 = 34,209 МПа. 

        Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=8, и коэффициент нагрузки K=1,2.

        Вращающий момент на колесе:

        T(кол.) = T(черв.) x U x hпередачи x hподш. = 53027,3 x 8 x 0,95 x 0,99 = 398966,23 Нxмм. 

        Определяем  межосевое расстояние из условия контактной прочности [см. формулу(4.9[1])]: 

        aw = (z2 / q + 1) x ((170 x q / (z2 x [sH])) 2 x T(кол.) x K) 1/3=

        (32/8 +1)x((170 x 8/(32 x 117,478)) 2x398966,23 x 1,2)1/3=198,593 мм. 

        Округлим: aw = 199 мм.

        Модуль:

        m = 2 x aw / (Z2 + q) = 2 x 199 / (32 + 8) = 9,95 мм.

        Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.1 и 4.2) стандартные  значения m=10 мм и q=8, а также z1=4 и z2=32.

        Тогда пересчитываем межосевое  расстояние по стандартным  значениям m, q и Z2:

        aw = m x (z2 + q) / 2 = 10 x (32 + 8) / 2 = 200 мм.

        Основные  размеры червяка:

        делительный диаметр червяка:

        d1 = q x m  =  8 x 10 = 80 мм;

        диаметр вершин витков червяка:

        da1 = d1 + 2 x m = 80 + 2 x 10 = 100 мм;

           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          12
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
        диаметр впадин витков червяка:

        df1 = d1 - 2.4 x m = 80 - 2.4 x 10 = 56 мм.

        длина нарезанной части  шлифованного червяка (см.формулу 4.7[1]):

        b1 >=(12.5 + 0.09 x z2) x m + 35=(12.5 + 0.09 x 32)x10 + 35=188,8 мм;

        принимаем b1 = 189 мм.

        делительный угол g по табл. 4.3[1]:при z1=4 и q=8 угол g=26,567 o.

        Основные  размеры венца  червячного колеса:

        делительный диаметр червячного колеса:

        d2 = z2 x m = 32 x 10 = 320 мм; 

        диаметр вершин зубьев червячного колеса:

        da2 = d2 + 2 x m = 320 + 2 x 10 = 340 мм; 

        диаметр впадин червячного колеса:

        df2 = d2 - 2.4 x m = 320 - 2.4 x 10 = 296 мм; 

        наибольший  диаметр червячного колеса:

        daM2 £ da2 + 6 x m / (z1 + 2) = 340 + 6 x 10 / (4 + 2) = 350 мм; 

        принимаем: daM2 = 350 мм.

        ширина  венца червячного колеса (см. формулу 4.12[1]):

        b2 £ 0.67 x da1 = 0.67 x 100 = 67 мм. 

        принимаем: b2 = 67 мм.

        Окружная  скорость червяка:

        V = p x d1 x n(шест.)/ 60 = 3.142 x 80 x 10-3x 343,842/60 = 1,44 м/c.

        Скорость  скольжения:

        Vs = V / Cos(g) = 1,44 / cos(26,567 o) = 1,61 м/c. 

        Уточняем  КПД редуктора (cм. формулу 4.14[1]).

        По  табл. 4.4[1] при скорости Vs=1,61 м/c при шлифованном червяке приведённый угол трения r' = 2,25o. КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемешивание масла: 

        h = (0.95 ... 0.96) x tg(g) / tg(g + r') = 0.95 x tg(26,567 o) / tg(26,567 o + 2,25 o) = 86,349%. 

        По  табл. 4.7[1] выбираем 7-ю  степень точности передачи и находим  значение коэффициента динамичности Kv=1.

        Коэффициент неравномерности  распределения нагрузки (cм. формулу 4.26[1]):

    Kb  =  1 + (z2 / q) 3 x (1 - c).

    
           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          13
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
        В этой формуле: коэффициент  деформации червяка q=47 - по табл. 4.6[1]. При постоянной нагрузке вспомогательный коэффициент c=1 (см. c.65[1]). Тогда:

        Kb = 1 + (32 / 47) 3 x (1 - 1) = 1. 

        Коэффициент нагрузки:

        K = Kb x Kv = 1 x 1 = 1. 

        4.2. Проверочный расчёт по контактным напряжениям 

        Проверяем контактное напряжение (см. формулу 4.23[1]):

        sH = 170 x q x (T(кол.) x K x (z2 / q + 1) 3 / aw 3) 1/2 / z2 =170 x 8 x (398966,23 x 1 x (32 / 8 + 1) 3 / 200 3) 1/2 / 32 = 106,113 МПа; 

          

        (условие  недогруза  выполняется)

        sH = 106,113 МПа   £   [sН] = 117,478 МПа. 

        4.3. Проверка зубьев передачи на изгиб 

        Проверяем прочность зуба на изгиб.

        Эквивалентное число зубьев:

        Zv  =  z2 / cos 3(g) = 32 / cos 3(26,567 o) = 44,723. 

        Коэффициент формы зуба по табл. 4.5[1] Yf=2,223.

        Напряжение  изгиба:

        sF = 1.2 x T(кол.) x K x YF / (z2 x b2 x m 2) =1.2 x 398966,23 x 1 x 2,223 / (32 x 67 x 10 2) =4,964 МПа £ [s-1F] = 34,209 МПа. 

        Условие прочности выполнено.

        Силы  действующие на червяк и червячное колесо:

        окружная  сила на червячном  колесе, равная осевой силе на червяке: 

        Ft2 = Fa1 = 2 x T(кол.) / d2 = 2 x 398966,23 / 320 = 2493,539 H; 

        окружная  сила на червяке, равная осевой силе на колесе: 

        Ft1 = Fa2 = 2 x T(черв.) / d1 = 2 x 53027,3 / 80 = 1325,683 H; 

        радиальные  силы на колесе и  червяке: 

        Fr1 = Fr2 = Ft2 x tg(20 o) = 2493,539 x tg(20 o) = 907,574 H.

           
ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ
Листт
          14
Изм Лист № докум. Подп. Дата
 
 
    Механические  характеристики материалов червячной передачи 
Элемент передачи Марка материала Способ  отливки sв st [s]H [s]F
H/мм2
Червяк сталь 45 с закалкой менее HRC 45 и последующим шлифованием - 570 290 - -
Колесо СЧ-18 отливка в песчаную форму 392 196 117,478 63
 
 
 
    Параметры червячной передачи, мм 
Проектный расчёт
Параметр Значение Параметр Значение
Межосевое расстояние aw 200 Ширина  зубчатого венца  колеса b2 67
Модульзацепления m 10 Длина нарезаемой части   
червяка b
1
154
Коэффициент диаметра червяка  q 8 Диаметры  червяка  
    делительный d1

    начальный dw1

    вершин  витков da1

    впадин  витков df1

80

80

100

296

Делительный угол витков  
червяка
g, град.
26,567
Угол  обхвата червяка 2d, град. 44,851 Диаметры  колеса:  
делительный d2 = dw2

    вершин  зубьев da2

    впадин  зубьев df2

    наибольший daM2

320

340

296

350

Число витков червяка z1 4
Число зубьев колеса z2 32
Проверочный расчёт
Параметр Допускаемые значения Расчётные значения Примечание
Коэффициент полезного действия h - 86,349  
Контактные  напряжения sH, H/мм2 117,478 106 -10%-условие недогруза выполняется
Напряжения  изгиба sF, H/мм2 63 5  
 
 
       
                  ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ  Листт
                15
  Изм  Лист  № докум.  Подп.  Дата
   5. Предварительный расчёт валов 

        Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

        Диаметр вала при допускаемом  напряжении [tк] = 25 МПа вычисляем по формуле 8.16[1]:

        dв ³ (16 x Tк / (p x [tк])) 1/3 

        5.1. Ведущий вал.

        dв  ³  (16 x 53027,3 / (3,142 x 25)) 1/3 = 22,106 мм.

        Под 1-й элемент (подшипник) выбираем диаметр  вала: 45 мм.

        Под 2-й элемент (червяк) выбираем диаметр  вала: 45 мм.

        Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр  вала: 45 мм.

        Под 4-й элемент (ведомый) выбираем диаметр  вала: 40 мм. 

        5.2. Выходной вал.

        dв  ³  (16 x 398966,23 / (3,142 x 25)) 1/3 = 43,317 мм.

        Под 1-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 60 мм.

        Под 2-й элемент (ведомый) выбираем диаметр  вала: 70 мм.

        Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр  вала: 60 мм.

        Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: 55 мм.

        Диаметры  участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.

    Диаметры  валов, мм

Валы Расчетный диаметр Диаметры  валов по сечениям
1-е  сечение 2-е  сечение 3-е  сечение 4-е  сечение
Ведущий вал. 22,106 Под 1-м  элементом (подшипником) диаметр вала:  

45

Под 2-м  элементом (червяком) диаметр вала:  

45

Под 3-м  элементом (подшипником) диаметр вала:  

45

Под 4-м  элементом (ведомым) диаметр вала:  

40

Выходной  вал. 43,317 Под 1-м  элементом (подшипником) диаметр вала:  

60

Под 2-м  элементом (ведомым) диаметр вала:  

70

Под 3-м элементом (подшипником) диаметр вала:  

60

Под свободным (присоединительным) концом вала:

55

 
     
                  ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ  Лист
                16
  Изм  Лист  № докум.  Подп.  Дата
   Длины участков валов, мм
Валы Длины участков валов между
1-м  и 2-м сечениями 2-м  и 3-м сечениями 3-м  и 4-м сечениями
Ведущий вал. 120 120 60
Выходной  вал. 70 70 140
 
 

        6. Конструктивные размеры  шестерен и колёс 

        6.1. Ведущий шкив 1-й  ременной передачи 

    Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 28 = 42 мм.

    Длина ступицы: Lступ = (1,2...1,5) x dвала = 1,2 x 28 = 33,6 мм = 34 мм.

    Толщина обода:dо = 1,6 x e = 1,6 x 2,35 = 0 мм = 4 мм.

    где e = 0 мм - глубина канавки  под ремень.

    Внутренний  диаметр обода:

    Dобода = d1 - 2 x D - 2 x (do + e) = 80 - 2 - 2 x (4 + 2,35) = 65,3 мм 

        6.2. Ведомый шкив 1-й  ременной передачи 

    Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 40 = 60 мм.

    Длина ступицы: Lступ = (1,2...1,5) x dвала = 1,2 x 40 = 48 мм

    Толщина обода:dо = 1,6 x e = 1,6 x 2,35 = 0 мм = 4 мм.

    где e = 0 мм - глубина канавки под ремень.

    Внутренний  диаметр обода:

    Dобода = d2 - 2 x D - 2 x (do + e) = 224 - 2 - 2 x (4 + 2,35) = 209,3 мм

    Диаметр центровой окружности:

    DC отв. = 0,5 x (Doбода + dступ.) = 0,5 x (209,3 + 60) = 134,65 мм = 135 мм

    где Doбода = 209,3 мм - внутренний диаметр обода.

    Диаметр отверстий: Dотв. = (Doбода + dступ.) / 4 = (209,3 + 60) / 4 = 37,325 мм = 37 мм. 

        6.3. Червячное колесо 2-й передачи 

    Диаметр ступицы: dступ = (1,5...1,8) x dвала = 1,5 x 70 = 105 мм.

    Длина ступицы: Lступ = (1,2...1,7) x dвала = 1,2 x 70 = 84 ммТолщина обода: dо = 2 x mn = 2 x 10 = 20 мм

    где mn = 10 мм - модуль зацепления.

    Толщина диска: С = 0,25 x b2 = 0,25 x 67 = 16,75 мм = 17 мм.

    где b2 = 67 мм - ширина зубчатого венца червячного колеса.

    Внутренний  диаметр обода:

           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

17

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
        Dобода = df2 - 4 x do = 296 - 4 x 20 = 216 мм

        Диаметр центровой окружности:

    DC отв. = 0,5 x (Doбода + dступ.) = 0,5 x (216 + 105) = 160,5 мм = 160 мм

        где Doбода = 216 мм - внутренний диаметр обода.

        Диаметр отверстий: Dотв. = (Doбода + dступ. - 30) / 4 = (216 + 105 - 30) / 4 = 72,75 мм = 20 мм.

        Параметры для стопорных  винтов: Dвинт = (1,2...1,4) x m = 1,3 x 10 = 13 мм.

        Подбираем стандартный болт M16 

        7. Проверка прочности шпоночных соединений 

        7.1. Ведущий шкив 1-й поликлиноременной передачи 

        Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 8x7. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).

        Материал  шпонки - сталь 45 нормализованная.

        Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].

        sсм = 2 x Т / (dвала x (l - b) x (h - t1)) = 2 x 20215,538 / (28 x (28 - 8) x (7 - 4)) = 24,066 МПа £  [sсм] 

        где Т = 20215,538 Нxмм - момент на валу; dвала = 28 мм - диаметр вала; h = 7 мм - высота шпонки; b = 8 мм - ширина шпонки; l = 28 мм - длина шпонки; t1 = 4 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

        Проверим  шпонку на срез по формуле 8.24[1]. 

        tср = 2 x Т / (dвала x (l - b) x b) =

                 2 x 20215,538 / (28 x (28 - 8) x 8) = 9,025 МПа £ [tср] 

        Допускаемые напряжения среза  при стальной ступице [tср] = 0,6 x [sсм] = 0,6 x 75 = 45 МПа.

        Все условия прочности  выполнены. 

        7.2. Ведомый шкив 1-й поликлиноременной передачи 

        Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 12x8. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).

        Материал  шпонки - сталь 45 нормализованная.

        Напряжение  смятия и условие  прочности проверяем по формуле 8.22[1].

        sсм = 2 x Т / (dвала x (l - b) x (h - t1)) =  2 x 53027,3 / (40 x (40 - 12) x (8 - 5)) = 31,564 МПа £  [sсм]

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

18

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
        где Т = 53027,3 Нxмм - момент на валу; dвала = 40 мм - диаметр вала; h = 8 мм - высота шпонки; b = 12 мм - ширина шпонки; l = 40 мм - длина шпонки; t1 = 5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

        Проверим  шпонку на срез по формуле 8.24[1].

        tср = 2 x Т / (dвала x (l - b) x b) = 2 x 53027,3 / (40 x (40 - 12) x 12) = 7,891 МПа £ [tср] 

        Допускаемые напряжения среза  при стальной ступице [tср] = 0,6 x [sсм] = 0,6 x 75 = 45 МПа.

        Все условия прочности  выполнены. 

        7.3. Червячное колесо 2-й червячной передачи 

        Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 20x12. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл. 8,9[1]).

        Материал  шпонки - сталь 45 нормализованная.

        Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].

        sсм = 2 x Т / (dвала x (l - b) x (h - t1)) = 2 x 398966,23 / (70 x (70 - 20) x (12 - 7,5)) = 50,662 МПа £  [sсм]

        где Т = 398966,23 Нxмм - момент на валу; dвала = 70 мм - диаметр вала; h = 12 мм - высота шпонки; b = 20 мм - ширина шпонки; l = 70 мм - длина шпонки; t1 = 7,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

        Проверим  шпонку на срез по формуле 8.24[1].

        tср = 2 x Т / (dвала x (l - b) x b) = 2 x 398966,23 / (70 x (70 - 20) x 20) = 11,399 МПа £ [tср] 

        Допускаемые напряжения среза  при стальной ступице [tср] = 0,6 x [sсм] = 0,6 x 75 = 45 МПа.

        Все условия прочности  выполнены. 

    Соединения  элементов передач  с валами

Передачи Соединения
Ведущий элемент передачи Ведомый элемент передачи
1-я  поликлиноременная  передача Шпонка  призматическая со скруглёнными торцами 8x7 Шпонка  призматическая со скруглёнными торцами 12x8
2-я  червячная передача Заодно  с валом.  
 
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

19

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

        8. Конструктивные размеры корпуса редуктора 

        Толщина стенки корпуса и  крышки одноступенчатого червячного редуктора:

        d = 0.04 x aw + 2 = 0.04 x 200 + 2 = 10 мм

        d1 = 0.032 x aw + 2 = 0.032 x 200 + 2 = 8,4 мм

        Округляя  в большую сторону, получим d1 = 9 мм. 

    Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса: b = 1.5 x d = 1.5 x 10 = 15 мм.

    Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса: b1 = 1.5 x d1 = 1.5 x 9 = 13,5 мм.

    Округляя  в большую сторону, получим b1 = 14 мм.

        Толщина нижнего пояса  корпуса:

        без бобышки: p = 2.35 x d = 2.35 x 10 = 23,5 мм.

    Округляя  в большую сторону, получим p = 24 мм.

        при наличии бобышки: p1 = 1.5 x d = 1.5 x 10 = 15 мм.

                               p2  =  (2,25...2,75) x d = 2.65 x 10 = 26,5 мм.

    Округляя  в большую сторону, получим p2 = 27 мм.

        Толщина рёбер основания  корпуса: m = (0,85...1) x d = 0.9 x 10 = 9 мм.

        Толщина рёбер крышки: m1 = (0,85...1) x d1 = 0.9 x 9 = 8,1 мм. Округляя в большую сторону, получим m1 = 9 мм.

        Диаметр фундаментных болтов (их число ³ 4): 

        d1 = (0,03...0,036) x aw (тихоходная ступень) + 12 = (0,03...0,036) x 200 + 12 = 18...19,2 мм.

                Принимаем d1 = 20 мм. 

        Диаметр болтов:

        у подшипников:

        d2 = (0,7...0,75) x d1 = (0,7...0,75) x 20 = 14...15 мм. Принимаем d2 = 16 мм. 

        соединяющих основание корпуса  с крышкой:

        d3 = (0,5...0,6) x d1 = (0,5...0,6) x 20 = 10...12 мм. Принимаем d3 = 12 мм. 

        Размеры, определяющие положение  болтов d2 (см. рис. 10.18[1]):

        e ³ (1...1,2) x d2 = (1...1.2) x 16 = 16...19,2 = 17 мм;

        ³  0,5 x d2 + d4 = 0,5 x 16 + 5 = 13 мм;

        где крепление крышки подшипника d4 = 5 мм. 

        Высоту  бобышки hб под болт d2 выбирают конструктивно так, чтобы образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку. Желательно у всех бобышек иметь одинаковую высоту hб.

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

20

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

        9. Расчёт реакций в опорах

        9.1. 1-й вал

        Силы, действующие на вал  и углы контактов  элементов передач:

        Fx2 = -907,574 H

        Fy2 = 1325,683 H

        Fz2 = Fa2 = -2493,539 H

        Fx4 = -733,006 H

        Из условия равенства суммы моментов сил относительно 1-й опоры:

    Rx1 = ((-Fa2 * cos(Alfa2) * d1[2-й передачи] / 2) - Fx2 * L2 + Fx2 * L3) / (L1 + L2) = ((-(-2493,539) * cos(0) * 80 / 2) - (-907,574) * 120 + (-733,006) * 60) / (120 + 120) = 686,125 H

        Ry1 = ((-Fy2 * L2) + Fy4 * L3) / (L1 + L2) = ((-1325,683 * 120) + 0 * 60) / (120 + 120) = -662,842 H

        Из  условия равенства  суммы сил относительно осей X и Y:

        Rx3 = (-Rx1) - Fx2 - Fx2

              = (-686,125) - (-907,574) - (-733,006)

              = 954,455 H

        Ry3 = (-Rx1) - Fy2 - Fy4

              = (-(-662,842)) - 1325,683 - 0

              = -662,842 H

        Суммарные реакции опор:

        R1 = (Rx1 2 + Ry1 2) 1/2 = (686,125 2 + -662,842 2) 1/2 = 954,006  H;

        R2 = (Rx2 2 + Ry2 2) 1/2 = (954,455 2 + -662,842 2) 1/2 = 1162,042  H; 

        9.2. 2-й вал 

        Силы, действующие на вал и углы контактов элементов передач:

        Fx2 = -907,574 H

        Fy2 = -2493,539 H

        Fz2 = Fa2 = -1325,683 H

        Из  условия равенства  суммы моментов сил  относительно 1-й  опоры:

    Rx1 = ((-Fa2 * cos(Alfa2) * d2[2-й передачи] / 2) - Fx2 * L2) / (L1 + L2)

    = ((-(-1325,683) * cos(0) * 320 /2) - (-907,574) *70) / (70 + 70)= 1968,853 H

    Ry1 = (-Fy2 * L2) / (L1 + L2)= (-(-2493,539) * 70) / (70 + 70)= 1246,77 H

        Из  условия равенства  суммы сил относительно осей X и Y:

        Rx3 = (-Rx1) - Fx2= (-1968,853) - (-907,574)= -1061,279 H

        Ry3 = (-Rx1) - Fy2= (-1246,77) - (-2493,539)= 1246,77 H

    Суммарные реакции опор:

    R1 = (Rx1 2 + Ry1 2) 1/2 = (1968,853 2 + 1246,77 2) 1/2 = 2330,411  H;

    R2 = (Rx2 2 + Ry2 2) 1/2 = (-1061,279 2 + 1246,77 2) 1/2 = 1637,299  H;

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

21

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

        10. Построение эпюр моментов валов 

        10.1. Расчёт моментов 1-го вала 

        1 е сечение 

        Mx = 0 Н x мм

        My = 0 Н x мм

        M = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (0 2 + 0 2) 1/2 = 0 H x мм 

        2-е  сечение 

        Mx = Rx1 * L1 = (-662,842) * 120 = -79540,98 H x мм

        My1 = Rx1 * L1 =  686,125 * 120 = 82335,04 H x мм

        My2 = Rx1 * L1 + Fa2 * cos(Alfa2) * d1[2-й передачи] / 2 = 686,125 * 120 + (-2493,539) * cos(0) * 80 / 2 = -17406,52 H x мм

        M1 = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (-79540,98 2 + 82335,04 2) 1/2 = 114480,681 H x мм

        M2 = (Mx2 2 + My2 2) 1/2 = (-79540,98 2 + -17406,52 2) 1/2 = 81423,304 H x мм 

        3-е  сеченгие 

        Mx = 0 Н x мм

        My = Rx1 * (L1 + L2) + Fa2 * cos(Alfa2) * d1[2-й передачи] / 2 + Fx2 * L2 = 686,125 * (120 + 120) + (-2493,539) * cos(0) * 80 / 2 + (-907,574) * 120 = -43980,36 H x мм

        M = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (0 2 + -43980,36 2) 1/2 = 43980,36 H x мм 

        4-е  сечение 

        Mx = 0 Н x мм

        My = 0 Н x мм

        M = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (0 2 + 0 2) 1/2 = 0 H x мм

           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

22

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

10.2 Эпюры моментов 1-го вала

    

    

    

    

    

    

    

      

    

    

      

    

    

      

      
 
 
 

    

      
 

    

      
 

      

    

    

      
 

    

    

      

    

      
 
 
 
 

    

    

      
 
 
 

           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

23

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
        10.3. Расчёт моментов 2-го  вала 

        1 - е    с е  ч е н и е 

        Mx = 0 Н x мм

        My = 0 Н x мм

        M = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (0 2 + 0 2) 1/2 = 0 H x мм 

        2 - е    с е  ч е н и е 

        Mx = Rx1 * L1 =  1246,77 * 70 = 87273,865 H x мм

        My1 = Rx1 * L1 =  1968,853 * 70 = 137819,73 H x мм

        My2 = Rx1 * L1 + Fa2 * cos(Alfa2) * d2[2-й передачи] / 2 =

              1968,853 * 70 + (-1325,683) * cos(0) * 320 / 2 = -74289,55 H x мм

    M1 = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (87273,865 2 + 137819,73 2) 1/2 = 163128,8 H x мм

    M2 = (Mx2 2+ My2 2) 1/2= (87273,865 2+ -74289,55 2) 1/2= 114610,928 H x мм 

        3 - е    с е  ч е н и е 

        Mx = 0 Н x мм

        My = 0 Н x мм

        M = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (0 2 + 0 2) 1/2 = 0 H x мм 

        4 - е    с е  ч е н и е 

        Mx = 0 Н x мм

        My = 0 Н x мм

        M = (Mx1 2 + My1 2) 1/2 = (0 2 + 0 2) 1/2 = 0 H x мм

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

24

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
         10.4. Эпюры моментов 2-го вала

    

    

    

    

    

    

    

      

    

      
 

    

    

      

    

    

      
 

    

      
 
 
 
 
 

      

    

    

      
 

    

    

      

    

      
 
 
 
 

    

    

      
 
 
 

     
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

25

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

    1.1 Проверка долговечности  подшипников 

                  1.1. 1-й  вал 

        Выбираем  шарикоподшипник  радиально-упорный  однорядный (по ГОСТ 831-75) 46309 средней узкой серии со следующими параметрами: 

        d = 45 мм - диаметр вала (внутренний  посадочный диаметр  подшипника);

        D = 100 мм - внешний диаметр  подшипника;

        C = 61,4 кН - динамическая  грузоподъёмность;

        Co = 37 кН - статическая грузоподъёмность.

        a = 26 o.

        Радиальные  нагрузки на опоры:

        Pr1 = 954,006 H;

        Pr2 = 1162,042 H. 

        Отношение Fa / Co = 2493,539 / 37000 = 0,067; этой величине (по табл. 9.18[1]) соответствует e = 0,68. Здесь Fa = -2493,539 Н - осевая сила, действующая на вал.

        В радиально-упорных  подшипниках при действии на них радиальных нагрузок возникают осевые составляющие S, определяемые по формулам: 

        S1 = e x Pr1 = 0,68 x 954,006 = 648,724 H;

        S2 = e x Pr2 = 0,68 x 1162,042 = 790,189 H. 

        Тогда осевые силы действующие  на подшипники, установленные  враспор, будут равны (см. стр. 216[1]): 

        Pa1 = S2 + Fa = 790,189 + 2493,539 = 3283,728 H.

        Pa2 = -S2 = -790,189 H; 

        Эквивалентная нагрузка вычисляется  по формуле: 

        Рэ = (Х x V x Pr1 + Y x Pa1) x Кб x Кт, 

        где - Pr1 = 954,006 H - радиальная нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника);  коэффициент безопасности Кб = 1,6 (см. табл. 9.19[1]); температурный коэффициент Кт = 1 (см. табл. 9.20[1]).

        Отношение Pa1 / (Pr1 x V) = 3283,728 / (954,006 x 1) = 3,442 > e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 0,41; Y = 0,87.

        Тогда: Pэ = (0,41 x 1 x 954,006 + 0,87 x 3283,728) x 1,6 x 1 = 5196,777 H.

        Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]):

        L = (C / Рэ) 3 = (61400 / 5196,777) 3 = 1649,312 млн. об.

    
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

26

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
              Расчётная долговечность, ч.:

    Lh = L x 10 6 / (60 x n1) = 1649,312 x 10 6 / (60 x 343,841) = 79945,479 ч,

        что больше 10000 ч. (минимально допустимая долговечность  подшипника), установленных ГОСТ 16162-85 (см. также стр.307[1]), здесь n1 = 343,841 об/мин - частота вращения вала. 

        Рассмотрим  подшипник второй опоры:

        Отношение Pa / (Pr2 x V) = 790,189 / (1162,042 x 1) = 0,68 £ e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 0,41; Y = 0,87.

        Тогда: Pэ = (0,41 x 1 x 1162,042 + 0,87 x 790,189) x 1,6 x 1= 1862,243 H.

        Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]):

        L = (C / Рэ) 3 = (61400 / 1862,243) 3 = 35842,316 млн. об.

        Расчётная долговечность, ч.:

        Lh = L x 10 6 / (60 x n1) = 35842,316 x 10 6 / (60 x 343,841) = 1737349,337 ч,

        что больше 10000 ч. (минимально допустимая долговечность подшипника), установленных ГОСТ 16162-85 (см. также стр.307[1]), здесь n1 = 343,841 об/мин - частота вращения вала. 

        11.2. 2-й вал 

        Выбираем  подшипник роликовый  конический однорядный (по ГОСТ 333-79) 7312 средней  серии со следующими параметрами:

    d = 60 мм - диаметр вала (внутренний  посадочный диаметр  подшипника);

        D = 130 мм - внешний диаметр  подшипника;

        C = 128 кН - динамическая  грузоподъёмность;

        Co = 96,5 кН - статическая грузоподъёмность.

        a = 12 Н.

        Радиальные  нагрузки на опоры:

        Pr1 = 2330,411 H;

        Pr2 = 1637,299 H.

        Отношение Fa / Co = 1325,683 / 96500 = 0,014; этой величине (по табл. 9.18[1]) соответствует e = 0,3. Здесь Fa = -1325,683 Н - осевая сила, действующая на вал.

        В радиально-упорных  подшипниках при  действии на них радиальных нагрузок возникают осевые составляющие S, определяемые по формулам:

        S1 = 0.83 x e x Pr1 = 0.83 x 0,3 x 2330,411 = 580,272 H;

        S2 = 0.83 x e x Pr2 = 0.83 x 0,3 x 1637,299 = 407,687 H.

    Тогда осевые силы действующие  на подшипники, установленные  враспор, будут равны (см. стр. 216[1]):

        Pa1 = S2 + Fa = 407,687 + 1325,683 = 1733,37 H.

        Pa2 = -S2 = -407,687 H;

        Эквивалентная нагрузка вычисляется  по формуле:

        Рэ = (Х x V x Pr1 + Y x Pa1) x Кб x Кт,

           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

27

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
 
        где - Pr1 = 2330,411 H - радиальная нагрузка; V = 1 (вращается внутреннее кольцо подшипника);  коэффициент безопасности Кб = 1,6 (см. табл. 9.19[1]); температурный коэффициент Кт = 1 (см. табл. 9.20[1]). 

        Отношение Pa1 / (Pr1 x V) = 1733,37 / (2330,411 x 1) = 0,744 > e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 0,4; Y = 1,97. 

        Тогда: Pэ = (0,4 x 1 x 2330,411 + 1,97 x 1733,37) x 1,6 x 1 = 2619,678 H.

        Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]): 

        L = (C / Рэ) 10/3 = (128000 / 2619,678) 10/3 = 426455,306 млн. об.

        Расчётная долговечность, ч.:

        Lh = L x 10 6 / (60 x n2) = 426455,306 x 10 6 / (60 x 42,98) = 165369670,389 ч, 

        что больше 10000 ч. (минимально допустимая долговечность  подшипника), установленных ГОСТ 16162-85 (см. также стр.307[1]), здесь n2 = 42,98 об/мин - частота вращения вала. 

        Рассмотрим  подшипник второй опоры: 

        Отношение Pa / (Pr2 x V) = 407,687 / (1637,299 x 1) = 0,249 £ e; тогда по табл. 9.18[1]: X = 1; Y = 0. 

        Тогда: Pэ = (1 x 1 x 1637,299 + 0 x 407,687) x 1,6 x 1 = 2619,678 H.

        Расчётная долговечность, млн. об. (формула 9.1[1]): 

        L = (C / Рэ) 10/3 = (128000 / 2619,678) 10/3 = 426455,306 млн. об.

        Расчётная долговечность, ч.:

        Lh = L x 10 6 / (60 x n2) = 426455,306 x 10 6 / (60 x 42,98) = 165369670,389 ч, 

        что больше 10000 ч. (минимально допустимая долговечность подшипника), установленных ГОСТ 16162-85 (см. также стр.307[1]), здесь n2 = 42,98 об/мин - частота вращения вала.

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

28

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
    

Подшипники

Валы Подшипники
1-я  опора 2-я  опора
Наименование d, мм D, мм Наименование d, мм D, мм
1-й  вал шарикоподшипник радиально-упорный однорядный (по ГОСТ 831-75) 46309 средней узкой серии 45 100 шарикоподшипник радиально-упорный однорядный (по ГОСТ 831-75) 46309 средней узкой серии 45 100
2-й вал подшипник роликовый конический однорядный (по ГОСТ 333-79) 7312 средней серии 60 130 подшипник роликовый конический однорядный (по ГОСТ 333-79) 7312 средней серии 60 130
 
 

         12. Тепловой расчёт  редуктора 

         Для проектируемого редуктора  площадь теплоотводящей поверхности А = 0,73 мм 2 (здесь учитывалась также площадь днища, потому что конструкция опорных лап обеспечивает циркуляцию воздуха около днища).

         По  формуле 10.1[1] условие  работы редуктора  без перегрева  при продолжительной работе: 

         Dt = tм - tв = Pтр x (1 - h) / (Kt x A) £ [Dt], 

         где Ртр = 2,009 кВт - требуемая мощность для работы привода; tм - температура масла; tв - температура воздуха.

         Считаем, что обеспечивается нормальная циркуляция воздуха, и принимаем коэффициент теплоотдачи Kt = 15 Вт/(м 2x oC). Тогда: 

         Dt = 2009 x (1 - 0,876) / (15 x 0,73) = 22,75 o  £  [Dt], 

         где  [Dt] = 50 oС - допускаемый перепад температур.

         Температура лежит в пределах нормы.

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

29

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

        13. Выбор сорта масла 

        Смазывание  элементов передач  редуктора производится окунанием нижних элементов в масло, заливаемое внутрь корпуса  до уровня, обеспечивающего погружение элемента передачи примерно на 10-20 мм. Объём масляной ванны V определяется из расчёта 0,25 дм 3 масла на 1 кВт передаваемой мощности:

        V = 0,25 x 2,009 = 0,502 дм 3.

        По  таблице 10.8[1] устанавливаем  вязкость масла. При  контактных напряжениях sH = 106,113 МПа и скорости v = 1,61 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 34 x 10 -6 м/с 2. По таблице 10.10[1] принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799-75*).

        Выбираем  для подшипников  качения пластичную смазку Литол-24 по ГОСТ 21150-75 (см. табл. 9.14[1]). Камеры подшинпиков  заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей. 
     
     
     
     

           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

30

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

        14. Выбор посадок 

        Посадки элементов передач  на валы - Н7/р6, что  по СТ СЭВ 144-75 соответствует легкопрессовой посадке.

        Посадка муфты на выходной вал редуктора - Н8/h8.

        Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением  вала k6.

        Остальные посадки назначаем, пользуясь данными  таблицы 8.11[1].

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

31

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 

        15 Технология сборки  редуктора 

        Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.

        На  валы закладывают  шпонки и напрессовывают элементы передач  редуктора. Мазеудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

32

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
       

16. Заключение

        При выполнении курсового  проекта по Деталям машин были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.

        Целью данного проекта  является проектирование привода цепного  конвейера, который состоит как из  простых стандартных деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.

        В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

        Опыт  и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта,  будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта.

        Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям.

        По  результатам расчета  на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений.

        По  результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений.

        Расчет  вала показал, что  запас прочности  больше допускаемого.

        Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения  меньше паспортной.

        При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданные требования.

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

33

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

 
 
       

17. Список использованной  литературы 

        1. Чернавский С.А., Боков  К.Н., Чернин И.М., Ицкевич  Г.М., Козинцов В.П. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие для учащихся. М.:Машиностроение, 1988 г., 416с.

        2. Дунаев П.Ф., Леликов  О.П. 'Конструирование  узлов и деталей  машин', М.: Издательский  центр 'Академия', 2003 г., 496 c.

        3. Шейнблит А.Е. 'Курсовое  проектирование деталей машин': Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. - Калининград: 'Янтарный сказ', 2004 г., 454 c.: ил., черт. - Б.ц.

        4. Березовский Ю.Н.,Чернилевский  Д.В., Петров М.С. 'Детали  машин', М.: Машиностроение,1983г.,384 c.

        5. Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. 'Детали машин: Атлас конструкций.' М.: Машиностроение, 1983 г., 575 c.

        6. Гузенков П.Г., 'Детали  машин'. 4-е изд.  М.: Высшая школа, 1986 г., 360 с.

        7. Детали машин:  Атлас конструкций  / Под ред. Д.Р.Решетова. М.: Машиностроение, 1979 г., 367 с.

        8. Дружинин Н.С., Цылбов  П.П. Выполнение  чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975 г., 542 с.

        9. Кузьмин А.В., Чернин  И.М., Козинцов Б.П. 'Расчеты  деталей машин', 3-е  изд. - Минск: Вышейшая  школа, 1986 г., 402 c.

        10. Куклин Н.Г., Куклина  Г.С., 'Детали машин' 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984 г., 310 c.

        11. 'Мотор-редукторы  и редукторы': Каталог.  М.: Изд-во стандартов, 1978 г., 311 c.

        12. Перель Л.Я. 'Подшипники  качения'. M.: Машиностроение, 1983 г., 588 c.

        13. 'Подшипники качения': Справочник-каталог / Под ред. Р.В. Коросташевского и В.Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984 г., 280 с.

        14. 'Проектирование  механических передач' / Под  ред. С.А.  Чернавского, 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984 г., 558 c. 
     

       
           

ДМ  и ОК. КР. 06. 10. ПЗ

Лист

         

34

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Информация о работе Привод к качающемуся подъемнику