Проектирование и расчёт цилиндрического шевронного редуктора

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему:

«Проектирование и расчёт цилиндрического шевронного редуктора»

Сарапул 2010 г.

1. Кинематический и силовой расчет привода Привод для подтягивания вагонеток по наклонному пути

Дано: 1. Масса вагонетки с грузом Q = 5 тонн.

2. Скорость вагонетки V_b = 0.6 м/с

3. Диаметр барабана D = 250 мм

4. Коэффициент сопротивления движению W = 0.7 кН/т

5. Угол наклона пути β = 15⁰

6. Коэффициент использования суточный K_c = 0,5

7. Коэффициент использования годовой K_г = 0,5

8. Время работы t = 5 лет

2. Описание и анализ привода

Привод состоит из двух передач: клиноремённой и цилиндрической зубчатой шевронной.

От электродвигателя вращение крутящий момент передается через клиноремённую передачу, которая состоит из ведущего и ведомого шкива, а потом на редуктор, состоящий из: ведущего вала – шестерни и ведомого колеса. Передающий крутящий момент через муфту упругую втулочно-пальцевую (МУВП).

Редуктор стационарный с шевронными колесами имеет корпус прямоугольной формы с установочными плоскостями, развитыми на всю длину. Такую форму корпуса целесообразно применять в тех случаях, когда габариты фундаментной плиты или рамы не стеснены. Корпус редуктора изготавливают методом литья в землю. Материал применяемый для корпуса алюминий (Ал 9; Ак9М2), так же может быть отлит из чугуна (СЧ15; СЧ20). Вал шестерни (более легкий) не зафиксирован в осевом направлении, чем обеспечена самоустановка шестерни по зубьям колеса и равномерное распределение нагрузки по полушевронам зубьев в процессе работы редуктора. На валу шестерни установлены радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами. Наружные кольца подшипников зажаты в гнездах между выступами и торцовыми крышками. Редуктор имеет большую нагрузочную способность и предназначен для интенсивной и длительной работы, поэтому применена наиболее совершенная система смазки циркулирующим маслом, которое одновременно выполнять три функции: смазывать поверхности трения, отводить тепло и промывка.

Смазка зацепления производится окунанием колеса в масло, залитое в корпус редуктора. Подшипники смазываются тем же маслом, разбрызгиваемым колесом. Слив отработанного масла из редуктора производят через маслосток, отверстие в нижней части корпуса. Этим предотвращается растекание масла по стенкам редуктора и фундаментальной плите. Валы зафиксированы в осевом направлении двумя торцевыми крышками с возможностью осевого перемещения вала. Такой способ фиксации вала применяется при коротких валах (расстояние между подшипниками до 700 мм). Величину возможного осевого перемещения вала регулируется прокладками с точностью до 0,05 мм при сборке редуктора. Прокладки набирают из стальных (сталь 08 ГОСТ 1050–99) пластин различной толщины – 0,1; 0,15; 0,2; 0,5 мм. Общая толщина прокладки 1,5 – 3 мм.

3. Расчет зубчатой передачи

3.1 Выбор двигателя

Найдём осевую силу барабана

где W – коэффициент сопротивления движения.

Q – масса вагонетки с грузом.

β – угол наклона пути.

Р₃ – мощность, затрачиваемая на выходном валу

n₃ – теоретическая частота вращения вала

Р₁ – мощность двигателя

где,

η₁ = 0,95 к.п.д. клиноремённой передачи

η₂ = 0,97 к.п.д. шевронной передачи

Двигатель выбираем по следующим характеристикам Р = 3,0 кВт

n = 955 об/мин

Общее передаточное число составляет

где, U₁ – клиноремённая передача

U₂ – шевронная передача

- мощность, затрачиваемая на входной вал

n₃ – действительная частота вращения вала

Т₁ – крутящий момент на первом валу

Т₂ – крутящий момент на втором валу  

Т₃ – крутящий момент на третьем валу

Р1	3,0 кВт	Т1	30 Нм	n1	955 об/мин
Р2	2,84 кВт	Т2	101 Нм	n2	269,01 об/мин
Р3	2,76 кВт	Т3	617,3 Нм	n3	42,70 об/мин

4. Выбор материала

Для зубчатых колес выбор материала необходим для того, чтобы обеспечить прочность зубьев на изгиб и стойкость поверхностных слоев зубьев.

Основными материалами для зубчатых колес являются, термически обрабатываемые стали. Это указывает на возможность и целесообразность широкого применения для зубчатых колёс сталей, закаливаемых до требуемой твёрдости. Для шестерни выбираем сталь 40ХН, т.к., шестерня более ответственная в данной передаче, для колеса – сталь 40Х.

4.1 Выбор твердости

Для колеса примем НВ260 термообработку улучшением. Для шестерни поверхностную закалку до твердости HRC 40, т. к., повышает износостойкость и сопротивление выкрашиванию, понижает прочность при изгибе.