Курсовой проект. Детали машин и основы конструирования.. Курсовой проект расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора в приводе к мешалке

• Название: Курсовой проект расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора в приводе к мешалке
• Дата: 07.04.2022
• Размер: 176.65 Kb.
• Имя файла: Курсовой проект. Детали машин и основы конструирования..docx
• Тип: Курсовой проект; #452105
• страница: 4 из 5

Принимаем 55 мм

L₂=1.25d₂ (89)

L₂=1.25*55=68, 75 мм

d₃=d₂+3.2r (90)

d₃=55+3.2*3=64, 6 мм
L₃ определяется графически на эскизной компоновке (L₃ = 71 мм)
d₄=d₂ (91)
d₄=55 мм
L₄=B+c (92)
где B-ширина подшипника, мм

c- фаска, мм
L₄=29+2 = 31 мм

Диаметр ступицы
d_ст=100, 13 мм

Длина ступицы

L_ст=71, 06 мм = 71 мм
d₅ = d₃ + 3f (93) d₅ = 64+3*2 = 70 мм
L₅ = 10 мм
Втулка: ширина 40 мм; внутренний диаметр 66 мм; наружный диаметр 76 мм
Выбор подшипников качения
Предварительный выбор для тихоходного и быстроходного валов.

Выбираем подшипник радиальный средней серии для быстроходного вала 308; для тихоходного вала – 311
Таблица 9

Подшипник	d, мм	D, мм	B, мм	r, мм	Cr, кН	Cor, кН
308	40	90	23	2, 5	41	22, 4
311	65	120	29	3	77, 5	41, 5

x = = = 10 мм (94)

y = 4x = 40 мм (95)

f = D/2 +x = 90/2 +10 = 55 мм (96)

l = L-B = l_T = L_T-B = 149-29 = 120 мм (97)

l_б = L_б-В = 137-23 = 114 мм (98)

l_оп = l_1б / 2 + f₂ – В/2 = 21+60-11, 5 = 69, 5 мм (99)
2.7 Расчетная схема валов редуктора
Цель:

1. 
   Определить радиальные реакции в опорах подшипников быстроходного и тихоходного валов
   
2. 
   Построить эпюры изгибающих и крутящих моментов
   
3. 
   Определить суммарные изгибающие моменты
   
4. 
   Построить схему нагружения подшипников
   

Определим реакции в опорах


Построим эпюру изгибающих и крутящих моментов быстроходного вала

1. 
   Вертикальная плоскость.
   

Определяем опорные реакции
F_t1=2018 H

F_a1=284 H

F_r1=741, 74 H

F_on=1057 H

d₁=0, 081 м

L_оп=0, 0695 м

l_б=0, 144 м

М₁=0;
F_r1* l_б/2+ F_a1 d₁/2-R_by l_б+F_on *( L_оп+ l_б) =0

R_by = [ F_r1*l_б/2 + F_a1 d₁/2 + +F_on*( L_оп+ l_б)] / l_б =

(741, 7 - 0, 072+284*0, 0405+1057*0, 2135) /0, 144 = 2017, 87 Н

М₃ = 0

F_on* L_оп - F_r1*l_б/2 + F_a1 d₁/2 – R_аy = 0

R_ay=( F_on* L_оп - F_r1*l_б/2 + F_a1 d₁/2) / l_б

R_ay= (1057*0, 0695 – 741, 7*(0, 144/2) +284* (0, 081/2)) / 0, 144 = 219, 17 Н
Проверка
R_ay - F_r1 + R_by - F_on = 0

-219, 17 – 741, 7 +2017, 87 – 1057 = 0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х
М₁ = -R_ax*х; 0

М₁^н = -R_ax*0 = 0

М₁^к = -R_ax*0, 072 = -219, 17*0, 072 = -15, 78 Нм

М₂ = -R_ax*х - F_r1 (х – 0, 072) + F_a1 d₁/2; 0,072 0, 144

М₂^н = -R_ax*0,072- F_r1*0+ F_a1 d₁/2 = -15, 78+284*0, 0405 = -4, 28 Нм

М₂^к = -R_ax*0, 144- F_r1*0,072+ F_a1 d₁/2 = -219,17*0, 144 – 741, 7*0, 072+284*0, 0405= = -73, 46 Нм

М₃ = -R_ax*х - F_r1 (х – 0, 072) + F_a1 d₁/2 + R_by(х – 0, 144); 0,144 0, 2135

М₃^н = -R_ax*0,144- F_r1*0, 072+ F_a1 d₁/2 + R_by*0 = -73, 46 Нм

М₃^к = -R_ax*0, 2135- F_r1*0, 1415+ F_a1*0, 0405+ R_by*0,0695 = -219, 17*0, 2135 – -741,7*0, 1415+284*0, 0405+ 2017, 87*0,0695 = 0
Горизонтальная плоскость
Определим опорные реакции
М₁=0;

- F_t1*0, 072+R_bх*0,144 = 0

R_bх = (F_t1*0, 072) / 0,144 = 1009 Н

М₃ = 0

-R_ax*0,144+ F_t1*0,072 = 0

R_ax = (F_t1*0, 072) / 0,144 = 1009 Н
Проверка
у = 0

R_ax- F_t1+R_bх =1009 –2018+ 1009 = 0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y
M₁= -R_ax*х; 0

М₁^н = -R_ax*0 = 0

М₁^к = -1009*0,072 = -72, 65 Нм

М₂ = -R_ax*х+ F_t1(х – 0, 072) ; 0,072 0, 144

М₂^н = -R_ax*0,072+ F_t1(0) = -72, 65 Нм

М₂^к = -R_ax*0, 144+ F_t1(0, 144-0, 072) = -1009*0, 144+2018*0,072 = 0
Строим эпюру крутящих моментов
М_к = М_z = F_t1 d₁ / 2 = 2018*0, 081 /2 = 81, 73 Нм
Определяем суммарные реакции в подшипниках
R_a=R²_ау+R²_ах;

R_a=219, 17²+1009²=1032, 53 Н

R_b=R²_bx+R²_by.

R_b=1009²+2017, 87²=2256, 08 Н
Определяем суммарный изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении, Н*м:
М₂=М²_x2 +М²_z2.

М₂=(15, 78²)+(72, 65)²=74, 34 Н

М₃ = ₃² = ² = 73, 46 Нм
Построим эпюру изгибающих и крутящих моментов на тихоходном валу

1. 
   Вертикальная плоскость
   

Определяем опорные реакции
F_t2=2018 H М₂ = 0

F_a2=284 H F_r2* l_T / 2- R_Dy* l_T + F_a2 d₂/2 = 0

F_r2=741, 7 H R_Dy = (F_a2 d₂/2 + F_r2* l_T / 2) / 2 =

d₂=0, 37м = [284* (0, 37/2) +741, 7* (0, 150/2)] / 0, 150 =

F_m=2416 Н = 721, 1 Н

l_T = 0, 150 м

l_м = 0, 086 м

М₄ = 0

- F_r2* l_T / 2+R_су* l_T+

+ F_a2 d₂/2 = 0

R_су = (F_r2* l_T / 2 - F_a2 d₂/2)/ / l_T = (741, 7*0, 075-284*0, 185) / 0, 150 =

= 20, 6 Н
Проверка.
у = 0

R_су - F_r2 + R_Dy = 0

20, 6 – 741, 7+721, 10 = 0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X
М₁ = -R_Dy*х;

0 0, 075

М₁^н = -R_Dy*0 = 0

М₁^к =-R_Dy*0, 075 = -721, 1*0, 075 = -54, 08 Нм

М₂ = -R_Dy*х+ F_r2*(х-0, 075)+ F_a2 d₂/2; 0, 075 0, 150

М₂^н = -R_Dy*0, 075+ F_r2*0+ F_a2 (0, 37*2) = -54, 08+0+284* (0, 37*2) = -1, 54 Нм

М₂^к = -R_Dy*0, 150+ F_r2* 0, 075+ F_a2 (0, 37*2) = -108, 17+55, 63+52,54 = 0

2. 
   Горизонтальная плоскость
   

Определяем опорные реакции
М₂ = 0

- F_m* l_м - F_t2* l_T / 2 + R_Dх* l_T = 0

R_Dх = (F_t2* l_T / 2 + F_m* l_м) / l_T = (2018 – 0, 075+2416* 0, 236) / 0, 150 = 2394, 2 Н

М₄ = 0

F_t2* l_T / 2 + R_сх* l_T - F_m* (l_м + l_T) = 0

R_сх = (-F_t2* l_T / 2+ F_m* (l_м + l_T)) / l_T = (-2018*0, 075+2416*0, 236) /0, 150 = =2792,2Н

Проверка
х=0

F_m - R_сх - F_t2 + R_Dх =2416-2792, 2 – 2018+2394, 2 = 0
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси У
М₁ = R_Dх*х; 0 0, 075

М₁^н = R_Dх*0 = 0

М₁^к = R_Dх* 0, 075 = 2394, 2*0, 075 = 179, 57 Нм

М₂ = R_Dх*х - F_t2 (х- 0, 075); 0, 075 0, 150

М₂^н = R_Dх *0, 075 - F_t2*0 = 179, 57 Нм

М₂^к = R_Dх*0, 150 - F_t2* 0, 075 = 2394, 2*0, 150 – 741, 7*0, 075 = 303, 5 Нм

М₃ = R_Dх*х - F_t2 (х- 0, 075) - R_сх (х-0, 150); 0, 150 0, 236

М₃^н = R_Dх* 0, 150 - F_t2* 0, 075 – 0 = 303, 5 Нм

М₃^к = R_Dх* 0, 236- F_t2* 0, 161 - R_сх* 0, 086 = 2394, 2*0, 236 – 2018*0, 161 – 2792, 2*0, 086 = 0
Строим эпюру крутящих моментов
М_к = М_z = F_t2 d₂ / 2 = 2018*0, 37 / 2 = 373, 33 Нм
Определяем суммарные радиальные реакции
R_с = = = 2792, 28 Н

R_D = = = 2500, 44 Нм
Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях

М₃ =М²x₃+М²y₃ = 54, 02²+179, 57²= 187, 52 Нм

М₂=М_у2 = 303, 5 Нм
2.8 Проверочный расчет подшипников
Цель:

1. 
   Определить эквивалентную динамическую нагрузку подшипников
   
2. 
   Проверить подшипники по динамической грузоподъёмности
   
3. 
   Определить расчётную долговечность подшипников
   

Базовая динамическая грузоподъёмность подшипника С_р представляет собой постоянную радиальную нагрузку, которую подшипник может воспринять при базовой долговечности L_10h, составляющую 10⁶ оборотов внутреннего кольца.
2.9 Расчётная динамическая грузоподъёмность
C_rp = R_E 60*n*( L_h/ a₁ a₂₃ *10⁶), (100)
где R_E – эквивалентная динамическая нагрузка , Н

L_h – требуемая долговечность подшипника L_h = 20*10³

R_E = VR_rK_бK_т при R_a/VR_r  e, (101)

R_E =(ХR_r V+ VR_a) K_бК_т при R_a/VR_r e (102)
где m – показатель степени, для шариковых подшипников m = 3;

a₁ – коэффициент надежности. При безотказной работе подшипников, a₁ = 1;

a₂₃ – коэффициент, учитывающий влияние качества подшипника и качества его эксплуатации, для шариковых подшипников a₂₃ =0, 7… 0,8; n – частота вращения внутреннего кольца подшипника соответствующего вала, об/мин. (см.табл.3).
Пример№1.
Проверить пригодность подшипника 311 тихоходного вала цилиндрического косозубого редуктора, работающего с легкими толчками. Частота вращения внутреннего кольца n= 70, 7 об/мин. Осевая сила в зацеплении F_а = 284 Н. Реакции в подшипниках R₁ = 2792, 28 Н; R₂ =2500, 44 Н. Характеристики подшипников: C_r = 71500 H, C_or = 41500 H, X=0, 56, V=1, K_б = 1,2, K_T = 1, a₁ = 1, a₂₃ = 0,7, L_h = 20000. Подшипники устанавливаются враспор

1. 
   Определить отношение R_a/VR_r = 284 / 1*2792, 28 = 0, 101. F_а = R_а
   
2. 
   Определить отношение R_a/ C_or = 284/41500 = 0, 006
   
3. 
   Далее находим e = 0, 19 Y=2, 30
   
4. 
   По соотношению R_a/VR_r  e выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника
   

R_E = VR_rK_бK_т = 1*2792, 28*1,2*1 = 3350, 74 Н

5. 
   Определяем динамическую грузоподъёмность
   

C_rp = R_E 60*n*( L_h/ a₁ a₂₃ *10⁶) = 3350, 74 60*70, 7* 20000/ 1*0, 7*10⁶ = 16573 Н C_r
Подшипник пригоден.

6. 
   Определяем долговечность подшипника.
   

L_10h = а₁а₂₃ 10⁶/60n (C_r / R_E)³ = 1*0, 7*10⁶ / 60*70, 7* (71500/3350, 74)³ = 1603331 L_h

Пример№2
Проверить пригодность подшипника 308 быстроходного вала цилиндрического одноступенчатого косозубого редуктора, работающего с легкими толчками. Частота вращения внутреннего кольца n= 318 об/мин. Осевая сила в зацеплении F_а = 284 Н. Реакции в подшипниках R₁ = 1032, 53 Н; R₂ =2256, 08 Н. Характеристики подшипников: C_r = 41000 H, C_or = 22400 H, X=0, 56, V=1, K_б = 1,2, K_T = 1, a₁ = 1, a₂₃ = 0,7, L_h = 20000.

1. 
   Определить отношение R_a/VR_r = 284 / 1*2256, 08 = 0, 12. F_а = R_а
   
2. 
   Определить отношение R_a/ C_or = 284/22400 = 0, 01
   
3. 
   Далее находим e = 0, 19 Y=2, 30
   
4. 
   По соотношению R_a/VR_r  e выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника
   

R_E = VR_rK_бK_т = 1*2256, 08*1,2*1 = 2707, 29 Н

5. 
   Определяем динамическую грузоподъёмность
   

C_rp = R_E 60*n*( L_h/ a₁ a₂₃ *10⁶) = 2707, 29 60*318* 20000/ 1*0, 7*10⁶ = 22115 Н C_r
Подшипник пригоден.

7. 
   Определяем долговечность подшипника.
   

L_10h = а₁а₂₃ 10⁶/60n (C_r / R_E)³ = 1*0, 7*10⁶ / 60*70, 7* (41000/2707, 89)³ = 127428 L_h

Таблица 10. Основные размеры и эксплуатационные характеристики подшипников

Вал	Подшипник		Размеры d*D*B	Дин.грузоп.			Долговечность
	Принят предварительно	Принят окончательно		Cгр, Н	Cr, Н	L10h, ч		Lh, ч
Б	308	308	40*90*23	22115	41000	127428		20000
Т	311	311	55*120*29	16573	71500	1603331		20000

1. 
   Выбор муфт
   

Основной характеристикой для выбора муфт является номинальный вращающий момент Т, Нм, установленный стандартом.
Т_р = К_рТ₂ Т , (103)
где Т_р – расчётный момент

Т₂ – момент на тихоходном валу, Т₂ = 373, 5 Нм

Т – номинальный момент

К_р – коэффициент режима нагрузки, К_р = 2

Т_р =2*373, 5 = 743 Нм

Т = 800 Нм

Т_р Т
Выбираем муфту с торообразной оболочкой, где Т = 800 Нм. Угловая скорость ω, с^-1 не более 170 с^-1. Материал полумуфт – сталь ст3 (ГОСТ 380-88); материал упругой оболочки – резина с пределом прочности при разрыве не менее 10 Н/мм²