Пояснительная записка к курсовому проекту по ТММ Расчет редуктора

Пояснительная записка к курсовому проекту «Детали машин»

Содержание:

Введение (характеристика, назначение).

Выбор эл. двигателя и кинематический расчет.

Расчет ременной передачи.

Расчет редуктора.

Расчет валов.

Расчет элементов корпуса редуктора.

Расчет шпоночных соединений.

Расчет подшипников.

Выбор смазки.

Спецификация на редуктор.

Введение.

Спроектировать привод к конвейеру по схеме. Мощность на ведомом валу редуктора P₃ = 3 кВт и W₃ = 2,3  рад/c вращения этого вала.

1.Выбор эл. Двигателя и кинематический расчет.

Определяем общий  привода

_общ= 0,913

_общ= _р*_п²_*_з= 0,96*0,99²*0,97 =0,913

- КПД ременной передачи

- КПД подшипников

- КПД зубчатой цилиндрической передачи

Требуемая мощность двигателя

Р_тр=3,286 кВт

Р_тр = Р₃/_общ= 3/0,913 = 3,286 кВт

Р_тр - требуемая мощность двигателя

Р₃ – мощность на тихоходном валу

Выбираем эл. двигатель по П61.

Р_дв= 4 кВт

4А132 8У3 720 min^-1

4А100S2У3 2880 min^-1

4А100L4У3 1440 min^-1

4А112МВ6У3 955 min^-1

4А132 8У3 720 min^-1

Определяем общее передаточное число редуктора u_общ:

u_общ = 10,47

u_общ= n_дв/n₃ = 720*0,105/(2,3*) = 10,47

n_дв – число оборотов двигателя

n₃ = 68,78 min^-1

n₃ – число оборотов на тихоходном валу редуктора

n₃ = W₃/0,105 = 2,3*/0,105 = 68,78 min^-1

W₃ – угловая скорость тихоходного вала

Принимаем по ГОСТу для зубчатой передачи u_з = 5, тогда передаточное число ременной передачи равно:

u_рем = 2,094

u_рем = u_общ/ u_з = 10,47/ 5 =2,094

Определяем обороты и моменты на валах привода:

1 вал - вал двигателя:

n₁ = n_двиг =720 min^-1 W₁ = 0,105*n₁ = 0,105*720 =75,6 рад/c

T₁ = P_треб/W₁ = 3,286/75,6 = 43,466 Н*м

T₁ – момент вала двигателя

2 вал – тихоходный привода - быстроходный редуктора

n₂ = n₁/u_рем = 720/2,094 = 343,84 min^-1

W₂ = 0,105*n₂ =0,105*343,84 = 36,1 рад/c

T₂ = T₁*u_рем*_р = 43,666*2,094*0,96 = 87,779 Н*м

3 вал - редуктора

n₃ = n₂/u_з = 343,84/5 = 68,78 min^-1

W₃ = 0,105*n₃ =0,105*68,78 = 7,22 рад/c

T₃ = Р_тр/W₃ = 3290/7,22 = 455,67 Н*м

ВАЛ	n min-1	W рад/c	T Н*м
1	720	75,6	43,666
2	343,84	36,1	87,779
3	68,78	7,22	455,67

2.Расчет ременной передачи.

2.1 Определяем диаметр меньшего шкива D₁ по формуле Саверина:

D₁ = (115…135)

P₁ –мощность двигателя

n₁ –обороты двигателя

V= 8,478 м/с

D₁ = 225 мм

D₁ = 125*=221,39 мм по ГОСТу принимаем

2.2 Определяем скорость и сравниваем с допускаемой:

V= *D₁*n₁/60 = 3,14*0,225*720/60 = 8,478 м/с

При этой скорости выбираем плоский приводной ремень из хлопчатобумажной ткани при V_окр1  20 м/с

2.3 Определяем диаметр большего шкива D₂и согласуем с ГОСТ:

D₂ = u_рем *D₁*(1-) = 2,094*225*(1-0,015) = 464,08 мм

D₂ = 450 мм

 -коэф. упругого скольжения

по ГОСТу принимаем D₂ = 450 мм

2.4 Выбираем межосевое расстояние a_рем для плоских ремней:

a_рем= 1000 мм

(D₁+D₂)  a_рем  2,5(D₁+D₂)

675  a_рем  1687,5

2.5 Находим угол обхвата ремня :

  180⁰-((D₂-D₁)/ a_рем)*60⁰

 = 166,5⁰

  180⁰-((450-225)/1000)*60⁰ = 180⁰-13,2⁰ = 166,5⁰

 = 166,5⁰ т.к.   150⁰ значит межосевое расстояние оставляем тем же.

2.6 Определяем длину ремня L:

L = 3072,4 мм

L = 2*a_рем +(/2)*(D₁+D₂)+(D₂-D₁)²/ 4*a_рем =2*1000+(3,14/2)*(450+225)+(450-225)²/4*1000 = 3072,4 мм

2.7 Определяем частоту пробега ремня :

 = 2,579 c^-1

 = V/L = 8,478/3,0724 = 2,579 c^-1

  4…5 c^-1

2.8 Вычисляем допускаемое полезное напряжение [G_F]:

[G_F] = G_Fo*C_*C_V*C_p*C_ = 1,62*0,965*0,752*1*0,9 = 1,058 Мпа

G_Fo –по табл П11 G_Fo = 2,06-14,7*/D_min /D_min = 0,03

[G_F] = 1,058 Мпа

C_ -коэф. угла обхвата П12 : C_= 0,965

C_V –коэф. скорости C_V = 1,04-0,0004*V² = 0,752

C_p –коэф. режима нагрузки П13 : C_p = 1

C_ -коэф зависящий от типа передачи и ее расположения C_ = 0,9

G_Fo = 2,06-14,7*0,03 = 1,62 Мпа

2.9 Вычисляем площадь поперечного сечения ремня S:

S = b* = F_t/[G_F] = 388,09/(1,058*10⁶) = 0,0003668 м² = 366,8 мм²

F_t = 2T₁/D₁ F_t –окружная сила T₁ –момент вала дв.

F_t = 2*43,66/0,225 = 388,09 H

S = 390 мм²

Найдем по таблицам П7 ширину b = 60мм и длину  =6,5 мм

B = 70 мм

По ГОСТу S = 60* 6,5 = 390 мм²

2.10 Вычисляем силу давления на вал F для хлопчатобумажных ремней:

F = 1164,27 H F  3F_t

F = 3*388,09 = 1164,27 H

3. Расчет редуктора.

3.1 Используя П21 и П28 Назначаем для изготовления зубчатых колес сталь 45 с термической обработкой:

Колесо (нормализация) Шестерня (улутшение)

НВ 180…220 НВ 240..280

G= 420 Мпа G= 600 Мпа

N_Ho = 10⁷ N_Ho = 1,5*10⁷

G=110 Мпа G=130 Мпа

Для реверсивной подачи

N_Fo = 4*10⁶ N_Fo = 4*10⁶

3.2 Назначая ресурс передачи t_ч  10⁴ часов находим число циклов перемены напряжений N_HE = N_FE = 60t_ч*n₃  60*10⁴*68,78 = 4,12*10⁷ т.к. N_HE > N_HO и N_FE > N_FO, то значения коэф. долговечности принимаем: K_HL = 1 и K_FL = 1

Допускаемые напряжения для колеса:

G= G*K_HL = 420 МПа G= G*K_FL = 110 МПа

для шестерни:

G= G*K_HL = 600 МПа G= G*K_FL = 130 МПа

3.3 Определения параметров передачи:

K_a = 4300 коэф. для стальных косозубых колес

_ba = 0,2…0,8 коэф. ширины колеса _ba = 0,4

_bd = 0,5_ba*(u_з+1) = 0,5*0,4*(5+1) = 1,2

по П25 K_H 1,05 и так найдем межосевое расстояние a_w:

a_w = 180 мм

a_w  K_a*(u_з+1)= 25800*64,92^-7 = 0,1679 м

по ГОСТу a_w = 180 мм

m_n = 2,5 мм

3.4 Определяем нормальный модуль m_n:

m_n = (0,01…0,02)a_w = 1,8...3,6 мм по ГОСТу

 = 15⁰

3.5 Обозначаем угол наклона линии зуба :

 = 8…20⁰ принимаем  = 15⁰

Находим кол-во зубьев шестерни Z₁:

Z₁ = 23

Z₁ = 2a_w*cos/[m_n(u_з+1)] = 2*180*cos15⁰/[2,5(5+1)] = 23,18

Принимаем Z₁ = 23

Z₂ = 115

Тогда Z₂ = u_з*Z₁ = 5*23 = 115

Находим точное значение угла :

 = 16⁰ 35^/

cos = m_n*Z₁(u_з+1)/2a_w = 2,5*23*6/360 = 0,9583

m_t = 2,61 мм

3.6 Определяем размер окружного модуля m_t:

m_t = m_n/cos =2,5/cos16⁰ 35^/ = 2,61 мм

3.7 Определяем делительные диаметры d, диаметры вершин зубьев d_a, и диаметры впадин d_f шестерни и колеса:

шестерня колесо

d₁ = m_t*Z₁ = 2,61*23 = 60 мм d₂ = m_t*Z₂ = 2,61*115 = 300 мм

d_a1 = d₁+2m_n = 60+2*2,5 = 65 мм d_a2 = d₂+2m_n = 300+5 = 305 мм

d_f1 = d₁-2,5m_n = 60-2,5*2,5 = 53,75 мм d_f2 = d₂-2,5m_n = 300-2,5*2,5 = 293,75 мм

d₁ = 60 мм d₂ = 300 мм

d_a1 = 65 мм d_a2 = 305 мм

d_f1 = 53,75 мм d_f2 = 293,75 мм

3.8 Уточняем межосевое расстояние:

a_w = (d₁+d₂)/2 = (60+300)/2 = 180 мм

3.9 Определяем ширину венца зубчатых колес b:

b = _a*a_w = 0,4*180 = 72 мм

принимаем b₂ = 72 мм для колеса, b₁ = 75 мм

V_п= 1,08 м/с

3.10 Определение окружной скорости передачи V_п:

V_п= *n₂*d₁/60 = 3,14*343,84*60*10^-3/60 = 1,08 м/с

По таблице 2 выбираем 8-мую степень точности

F_t = 3,04*10³ Н

3.11 Вычисляем окружную силу F_t:

F_t = P_тр/V_п = 3286/1,08 = 3,04*10³ Н

F_a = 906,5 H

Осевая сила F_a:

F_a = F_t*tg = 3,04*10³*tg16⁰ 36^/ = 906,5 H

F_r = 1154,59 H

Радиальная (распорная) сила F_r:

F_r = F_t*tg/cos = 3040*tg20⁰/cos16⁰ 36^/ = 1154,59 H

3.12 Проверочный расчет на контактную и изгибную выносливость зубьев:

Z_H  1,7

Z_H  1,7 при  = 16⁰ 36^/ по таб. 3

_ = 1,64

Z_M = 274*10³ Па^1/2 по таб. П22

_ [1,88-3,2(1/Z₁+1/Z₂)]cos = 1,64

Z_e = 0,7

Z_M = 274*10³ Па^1/2

Z_e = == 0,78

_ = b₂*sin/(m_n) = 72*sin16⁰ 36^//3,14*2,5 = 2,62 > 0,9

по таб. П25 K_H = 1,05

по таб. П24 K_H = 1,05

K_H = 1,11

по таб. П26 K_HV = 1,01

коэф. нагрузки K_H = K_H*K_H *K_HV = 1,11

G_H = 371,84 МПа

3.13 Проверяем контактную выносливость зубьев:

G_H=Z_H*Z_M*Z_e=1,7*274*10³*0,78*968,16=351,18 МПа 20…25% то принимаем радиально- упорные роликоподшипники

7.3 Определяем осевые составляющие реакции подшипников при е = 0,319 для средней серии при d = 35 мм:

S_A = 0,83e*F_rA = 0,83*0,319*1580,17 = 418,38 H

S_B = 0,83e*F_rB = 0,83*0,319*1741,13 = 461 H

7.4 По таблице 5 находим суммарные осевые нагрузки:

т.к. S_A < S_B и F_а = 906,5 > S_B-S_A = 42,62 H то

F_aA = S_A = 418,38 H и F_aB = S_A+F_a = 1324,88 H (расчетная)

L_h = 15*10³ часов

7.5 Долговечность подшипника L_h:

L_h = (12…25)10³ часов

V = 1 т.к. вращается внутреннее кольцо П45

K_б = 1,6 П46

К_т = 1 П47

При F_aB/VF_rB = 1324,88/1*1741,13 = 0,76 > e=0,319 по таб. П43 принимаем

X = 0,4

Y = 1,881

n = n₂ = 343,84 min^-1

 = 10/3

7.6 Вычислим динамическую грузоподъемность подшипника

С_тр = (XVF_rB+YF_aB)K_бK_т(6*10^-5n₂L_h)^1/ = 24,68 кН

7.7 По таб. П43 окончательно принимаем подшипник 7307 средней серии

d = 35 мм

D = 80 мм

T_max = 23 мм

С = 47,2 кН

n_пр> 3,15*10³ min^-1

7.8 Тихоходный вал

F_rA = 1750,97 H

F_a = 906,5 H

F_rB = 2530,19 H

F_rA = = 1750,97 H

F_rB = = 2530,19 H

Т.к. F_rB >F_rA то подбор подшипников ведем по опоре В

7.9 Выбираем тип подшипника т.к.

(F_a/F_rB)*100% = (906,5/2530,19)*100% = 35,83 % > 20…25% то принимаем радиально- упорные роликоподшипники

7.10 Определяем осевые составляющие реакции подшипников при е = 0,411 для легкой серии при d = 55 мм:

S_A = 0,83e*F_rA = 0,83*0,411*1750,97 = 597,3 H

S_B = 0,83e*F_rB = 0,83*0,411*2530,19 = 863,1 H

7.11 По таблице 5 находим суммарные осевые нагрузки:

т.к. S_A < S_B и F_а = 906,5 > S_B-S_A = 265,8 H то

F_aA = S_A = 597,3 H и F_aB = S_A+F_a = 1500,2 H (расчетная)

7.12 При F_aB/VF_rB = 1500,2/1*2530,19 = 0,523 > e=0,411 по таб. П43 принимаем

X = 0,4

Y = 1,459

n₃ = 59,814 min^-1

 = 10/3

7.13 Вычислим динамическую грузоподъемность подшипника при L_h = 15*10³часов, V=1, K_б = 1,6, К_т = 1,  = 10/3

С_тр = (XVF_rB+YF_aB)K_бK_т(6*10^-5n₃L_h)^1/ = 13,19 кН

7.7 По таб. П43 окончательно принимаем подшипник 7211 легкой серии

d = 55 мм

D = 100 мм

T_max = 23 мм

С = 56,8 кН

n_пр> 4*10³ min^-1

8. Выбор смазки.

Для тихоходных и среднескоростных редукторов смазки зубчатого зацепления осуществляется погружением зубчатого колеса в маслянную ванну кратера, обьем которой V_k=0,6Р₃ =1,8 л. V = 1,08 м/с

Масло И-100А, которое заливается в кратер редуктора с таким расчетом, чтобы зубчатое колесо погрузилось в масло не более чем на высоту зуба.