Курсовик по ДМ.. Привод ленточного конвейера
 Скачать 1.51 Mb.
|
4.Расчёт нагрузок валов редуктора.Определение сил в зацеплении: а) цилиндрическая косозубая передача. Окружная сила - на шестерне  - на колесе   Радиальная сила - на шестерне  - на колесе   Осевая сила - на шестерне  - на колесе   б) цилиндрическая косозубая передача. Окружная сила - на червяке   - на колесе   Радиальная сила - на червяке - на колесе   Осевая сила - на шестерне  - на колесе   Рисунок 6. Схема сил в зацеплении цилиндрической и червячной передач. 5.Разработка чертежа общего вида редуктора.1. Выбор материала валов. В проектируемых редукторах рекомендуется применить термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали45, 40Х. Сталь 45 по ГОСТ 4543-71. Выбираем по [3, стр.52, табл.3.2] В=890, Н/мм2, -1=380, Н/мм2. 2. Выбор допускаемых напряжений на кручение. Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения, т.е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации и переменность напряжений во времени. Поэтому для компенсации приближённости этого метода расчёта допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными: []К=10…20Н/мм2. 3. Определение геометрических параметров ступеней валов. Вал быстроходный.Диаметр d1 выходного конца быстроходного вала, соединенного с двигателем через муфту, определяется по отношению d1 = (0,8…1,2) d1(ДВ) ,где d1(ДВ) – диаметр выходного конца вала ротора двигателя. d1(ДВ) = 24 мм, по [3, табл. К10, стр.407]. d1 = d1(ДВ) = 24 мм. Полученные диаметр и длины округлить до ближайших стандартных чисел. l1 =1,5d1 = 1,524=36 мм. с – размер фаски, с = 1 мм, d2 = d1+2t t – высота буртика, t =2 мм d2 = 24+22=2830 мм.   d3 = d2+3,2r r – координата фаски подшипника. r =2 мм, d3 = 30+3,22=36,440 мм. l3 – определяется графически на эскизной компоновке, l3 =70 мм. d4=15 мм, l4 =В+с, где В – ширина шарикоподшипника. В =19 мм. l4 =19+1=20 мм. Вал промежуточный. с = 1 мм, d1 =28 мм.   d2 = d2+3,2r d2 = 30+3,22=36,440 мм. l3 – определяется графически на эскизной компоновке, l3 =70 мм. d3=d1 l4 =50 мм. d4 = d3+3,2r d4 = 30+3,22=36,440 мм. l5 – определяется графически на эскизной компоновке, l5 =90 мм. d5=d1 l5 =В+с l5 =19+1=20 мм. Вал тихоходный.   с = 1 мм, l1 =105 мм. d2 = d1+2t d2 = 65+23,3=71,570 мм.   d3 = d2+3,2r d3 = 70+3,23,5=75,575 мм. l3 – определяется графически на эскизной компоновке, l3 =70 мм. d4=d2 l4 =В+с l4 =19+1=20 мм. d5 = d3+3f d5 = 75+32,5=85,585 мм. l5 =d5 =85 мм.  Рис.7. Геометрические параметры ступеней валов4.Предварительный выбор подшипников качения. Вал быстроходный. 1. Для опор быстроходного вала-шестерни выбираем шариковые радиальные подшипники, так как на вал действуют небольшие осевые силы, и схему установки "враспор", так как расстояние между опорами не велико и при нагреве вала и его удлинении не произойдет его заклинивания. Подшипник, более удаленный от консольного участка вала, назначаем меньшего размера для возможности выполнения сборки узлов цилиндрической передачи. 2. Выбираем подшипник 306 и 303 по ГОСТ 8338-75. 3. d = 30мм, D = 72мм, В = 19мм, r = 2мм, Сr = 29,1Кн, С 0r = 14,6Кн d = 15мм, D = 62мм, В = 14мм, r = 1мм, Сr = 17,8Кн, С 0r = 12,6Кн Сr – динамическая грузоподъёмность. С 0r – статическая грузоподъёмность. Вал промежуточный. 1. Для промежуточного вала-червяка из-за значительных осевых нагрузок, действующих на вал, назначаем для свободного участка вала фиксирующую опору, состоящую из 2-х конических роликовых подшипников с большим углом конусности. Для опоры консольного участка промежуточного вала из-за большой длины вала применяем плавающую опору из радиального шарикового подшипника. 2. Выбираем подшипники 208(3, таб.К27, стр.432) и 27308А ( 3, таб. К29, стр.438) по ГОСТ 8338-75. 3. d = 40мм, D = 80мм, В = 19мм, r = 2мм, Сr = 29,1Кн, С 0r = 14,6Кн d = 40 мм, D = 90 мм, T = 25,5 мм, Сr = 69,3 кН, С0r = 54 кН, е = 0,83; Вал тихоходный. 1 Для опор тихоходного вала выбираем конические радиальные подшипники, из-за больших осевых сил, действующих на вал от червячного зацепления, и схему установки "враспор", так как расстояние между опорами не велико. 2. Выбираем подшипник 7214А (3, таб. К29, стр.436) по ГОСТ 27365-87 3. d= 70 мм, D = 125 мм, T = 26.5, С = 119 кН, С = 89 кН, е = 0,43) 5.Расчет шпоночных соединений. 5.1 Соединение цилиндрического колеса с промежуточным валом. Рабочая длина шпонки l равна: L =  ,где d - диаметр вала, d = 28 мм; k - глубина врезания шпонки в паз ступицы, k = 0.43∙h, ( h = 7 мм, b = 8 мм -высота и ширина шпонки ( 3, таб.К42, стр.449 ) k = 0.43∙7≈3 мм; [σ] - допустимое напряжение смятия, [σ] = 110...190 МПа (3, стр.266) L =  = 11 мм, принимаем LP = 12 мм;Полная длина шпонки l равна: L = L + b = 12 + 8 = 20 мм. 5.2 Соединение вала электродвигателя с полумуфтой упругой муфты. Рабочая длина шпонки LP равна: LP =  ,где d - диаметр вала в среднем сечении конического участка для d = 28 мм - диаметр вала электродвигателя ( 3, таб. К10, стр.407), d = 25,9 мм; k = 0,43∙h,( h = 5 мм, b =5 мм );k = 0.43∙5≈2,15 мм; LP =  = 6,4 мм, принимаем LP = 7 мм;Полная длина шпонки l равна: L = LP + b = 7 + 5 = 12 мм. 5.3 Соединение быстроходного вала редуктора с полумуфтой упругой муфты. Рабочая длина шпонки l равна: LP =  ,где dср - диаметр вала в среднем сечении конического участка для d = 22 мм, d = 20,2 мм; k = 0.43∙h, ( h = 4 мм, b = 4 мм ), k = 0,43∙4≈1,72 мм; LP =  = 10,3 мм, принимаем LP = 10 мм;Полная длина шпонки l равна: L = LP + b = 10 + 4 = 14 мм. 5.4 Соединение тихоходного вала редуктора с полумуфтой упругой муфты. Рабочая длина шпонки l равна: LP =  ,где d - диаметр вала в среднем сечении конического участка для d = 63 мм, d = 57,75 мм; k = 0.43∙h, ( h =10 мм, b =12 мм ) k = 0,43∙10≈ 4,3 мм; LP =  = 83,5 мм, принимаем l = 84 мм;Полная длина шпонки l равна: L = LP + b = 84 + 16 = 100 мм. 5.3 Проверочный расчёт шпонок. Призматические шпонки, применяемые в проектируемом редукторе, проверяют на смятие. Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под колесом и элементом открытой передачи или муфты и одна на быстроходном валу – под полумуфтой или элементом открытой передачи. Условие прочности:  где  - окружная сила на шестерне или колесе, Н; = (0,94∙h-t1) LP – площадь смятия, мм2; - допускаемое напряжение на смятие, [3,стр.266].стандартные размеры берём из таблицы К42 [3,стр.449]. 5.3.1 Соединение цилиндрического колеса с промежуточным валом.  5.3.2 Соединение быстроходного вала редуктора с полумуфтой упругой муфты.  5.3.3 Соединение тихоходного вала редуктора с полумуфтой упругой муфты.   Рисунок 8. Шпоночные соединения с призматическими шпонками. ГОСТ 23360-78. 6. Проверка подшипников. 6.1.1 Режим работы -III, возможны кратковременные перегрузки до 150% номинальной нагрузки. Требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 90% L = 8000 ч. Фиксирующая опора состоит из двух конических роликовых подшипников с большим углом конусности, плавающая опора - шариковый радиальный подшипник. Привод считаем реверсивным. Условия эксплуатации подшипников - обычные. Ожидаемая температура работы t = 78 С. 6.1.2 Определение радиальных реакций в опорах а) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости (см. рис. 3,а) М(Fi) = 0: Fr2х∙l – Ft1∙l1 + Ft2∙ (l + l2) = 0; Fr2х =  = -629,3 H.Fr2х = Ft1- Ft2-Fr2 = 1512 - 1200 + 629,3 = 941,3 H. При реверсе меняются направления сил, а величины остаются. б) Радиальные реакции в вертикальной плоскости М(Fi) = 0: Fr2у∙l – Fr1у∙l1 – Fr2∙(l + l2) + Fа2∙0,5∙d2 – Fа1∙0,5∙d1 = 0;  F = -Fr2y + Fr1 + Fr2 = -3955.6 + 3828 + 456 = 328.4 H. в) Полная радиальная реакция в опорах: F = ( F + F ) = ( 941,3 + 3059 ) = 3200 H; F = ( F + F ) = ( 629,3 + 3955,6 ) = 4005 H; F = F - F = 10519 - 358 = 10161 Н. 6.1.2 Проверка конических подшипников. Для типового режима нагружения коэффициент эквивалентности Кe = 0,56. Эквивалентные нагрузки: Fr = Кe ∙Fr1= 0,56∙3200 = 1792 Н, Fa = Кe∙Fa max= 0,56∙ ∙10161 = 5690,16 Н. Для комплекта из двух роликоподшипников имеем Сrсум= 1,714∙9300=118780 Н. Отношение F /( V F ) = 5690/( 1 1792 ) = 3.17, что больше е = 0.83. Определим значение угла : = arctg( e/1.5 ) = arctg( 0.83/1.5 ) = 28.96 . Тогда для двухрядного роликового радиально-упорного подшипника ( см. п. 5 с. 106 [ 2 ] ): X = 0.67, Y = 0.67 ctg = 0.67 ctg28.96 = 1.21. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при К =1.4 ( см. табл. 7.4 [ 2 ] ); K = 1 ( t < 100 ): P = ( VXF + YF )К K = ( 1 0.67 1792 + 1.21 5690 ) 1.4 1 = 11320 Н; Расчетный скорректированный ресурс при а = 1 ( см. табл. 7.5 [2] ), а = 0.6 ( см. с. 108 [ 2 ] ) и k = 3.33 ( роликовый подшипник ): L =а а ( ) = 1 0.6 ( ) = 44973 ч. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L > L ( 44973 > 8000 ), то предварительно назначенный подшипник 1027308А пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%. б.) расчет для подшипника плавающей опоры Для типового режима нагружения коэффициент эквивалентности К = 0.56. Эквивалентные нагрузки: F = K F = 0.56 4005 = 2215 Н, F = 0. Отношение i F /C = 0, следовательно: X = 1, Y = 0. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при К =1.4; K = 1 : P = VXF К K = 1 1 2215 1.4 1 = 3101 Н; Расчетный скорректированный ресурс при а = 1, а = 0.7 и k = 3 ( шариковый подшипник ): L =а а ( ) = 1 0.7 ( ) = 22975 ч. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L > L ( 22975 > 8000 ), то предварительно назначенный подшипник 208 пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%. 5.2 Подбор подшипников для опор тихоходного вала 5.2.1 Исходные данные - по результатам расчета передачи и из компоновочного чертежа редуктора ( расчетная схема - см. рис. 4 ) : F = 10519 H, F = 3828 H, F = 1512 H, T = 1630 Н м, d = 70 мм, d = 320 мм, n = 18 мин , l = 135.6 мм, l = 67.8 мм, l = 142 мм. . Предварительно назначаем роликовые конические подшипники легкой серии 7214А ( см. табл. 24.16 [ 1 ], d = 70 мм, D = 125 мм, T = 26.5, С = 119 кН, С = 89 кН, е = 0.43 ), схема установки подшипников - враспор. 5.2.2 Определение радиальных реакций в опорах а.) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости (см. рис. 4,а) М( F ) = 0: F l - F l = 0; F = = = 5259.5 H. F = F - F = 10519 - 5259.5 = 5259.5 H. При реверсе меняются направления сил, а величины остаются. б.) Радиальные реакции в вертикальной плоскости ( см. рис. 4,б ) М( F ) = 0: F l - F l - F 0.5 d = 0; F = = = 3698 H. F = -F + F = -3698 + 3828 = 130 H. Реакции в опорах при реверсе: F l - F l + F 0.5 d = 0; F = = = 130 H. F = -F + F = 3828 - 130 = 3698 H. в.) Радиальная реакция от консольной силы ( плоскость действия - неизвестна, см. рис. 4,в ) При установке на коце вала упругой муфты, консольная сила F равна: F = 23 3( T ) = 23 3( 1630 ) = 3185.6 Н. из схемы: F = = = 3336 H. F = F + F = 3185.6 + 3336 = 6521.6 H. г.) Полная радиальная реакция в опорах ( см. рис. 4,г ) F = ( F + F ) + F = ( 5259.5 + 3698 ) + 3336 = 9765 H; F = ( F + F ) + F = ( 5259.5 + 3698 ) + 6521.6= 12951 H; д.) Осевые составляющие от радиальных реакций в опорах ( см. рис. 4,д ) S = 0.83 e F = 0.83 0.43 9765 = 3485 Н; S = 0.83 e F = 0.83 0.43 12951 = 4622 Н. из схемы: F + F - F = 0; принимаем F = S = 3485 Н, тогда F = F + F = 1512 + 3485 = 4997 Н. F > S , следовательно условие нормальной работы подшипника выполнено. 5.2.3 2-я опора - более нагружена, для нее и проводим расчет: Для типового режима нагружения коэффициент эквивалентности К = 0.56. Эквивалентные нагрузки: F = K F = 0.56 12951 = 7253 Н, F = K F = 0.56 4997 = 2798 Н. Отношение F /( V F ) = 2798/( 1 7253 ) = 0.386, что меньше е = 0.43, тогда X = 1, Y = 0. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при К =1.4; K = 1: P = VXF К K = 1 1 7253 1.4 1 = 10153.6 Н; Расчетный скорректированный ресурс при а = 1, а = 0.6 и k = 3.33 ( роликовый подшипник ): L =а а ( ) = 1 0.6 ( ) = 2030235 ч. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L > L ( 2030235 > 8000 ), то предварительно назначенный подшипник 1027308А пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%. 5.3 Подбор подшипников для опор быстроходного вала 5.3.1 Исходные данные - по результатам расчета передачи и из компоновочного чертежа редуктора ( расчетная схема - см. рис. 5 ) : F = 1200 H, F = 456 H, F = 358 H, T = 26.8 Н м, d = 42 мм, n = 1410 мин , l = 50.5 мм, l = 24.5 мм, l = 53.4 мм. Предварительно назначаем шариковые радиальные подшипники легкой серии, схема установки подшипников - враспор. 5.3.2 Определение радиальных реакций в опорах а.) Радиальные реакции в горизонтальной плоскости (см. рис. 5,а) М( F ) = 0: F l - F l = 0; F = = = 582 H. F = F - F = 1200 - 582 = 618 H. При реверсе меняются направления сил, а величины остаются. б.) Радиальные реакции в вертикальной плоскости ( см. рис. 5,б ) М( F ) = 0: F l - F l + F 0.5 d = 0; F = = = 72.4 H; F = -F + F = -72.4 + 456 = 383.6 H. Реакции в опорах при реверсе: F l - F l - F 0.5 d = 0; F = = = 370 H; F = -F + F = -370 + 456 = 86 H. в.) Радиальная реакция от консольной силы ( плоскость действия - неизвестна, см. рис. 5,в ) F = 23 3( T ) = 23 3( 26.8 ) = 206 Н. из схемы: F = = = 218 H. F = F + F = 218 + 206 = 423 H. г.) Полная радиальная реакция в опорах ( см. рис. 5,г ) F = ( F + F ) + F = ( 383.6 + 618 ) + 218 = 945 H; F = ( F + F ) + F = ( 370 + 582 ) + 423= 1113 H; 5.3.3 Выбор подшипников - для опоры, близкой к консольному участку вала, выбираем шариковый радиальный подшипник легкой серии 206 ( см. табл. 24.17 [ 2 ] ) d = 30 мм, D = 62 мм, В = 16 мм, С = 19.5 кН, С = 10 кН; - для второй опоры выбираем шариковый радиальный подшипник легкой серии 202 ( см. табл. 1, с.102 [ 4 ] ) d = 15 мм, D = 35 мм, В = 11 мм,С = 7.8 кН, С = 3550 Н; 5.3.4 а.) расчет для подшипника 206 F = K F = 0.56 1113 = 623 Н, F = K F = 0.56 358 = 200.5 Н. Отношение F /С = 358/10000 = 0.036. Из табл. 7.1 [ 2 ] выписываем X = 0.56, Y = 1.9, е = 0.23. Отношение F /( V F ) = 200.5/( 1 623 ) = 0.32, что больше е = 0.23 ( V = 1 при вращении внутреннего кольца ). Окончательно принимаем X = 0.56, Y = 1.9. P = ( VXF + YF )К K = ( 1 0.56 623 + 1.9 200.5 ) 1.4 1 = 1022 Н; L =а а ( ) = 1 0.7 ( ) = 57475 ч. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L > L ( 57475 > 8000 ), то предварительно назначенный подшипник 206 пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%. б.) расчет для подшипника 202 F = K F = 0.56 945 = 529 Н, F = K F = 0.56 358 = 200.5 Н. Отношение i F /C = 358/3550 = 0.1. Из табл. 7.1 [ 2 ] выписываем X = 0.56, Y = 1.45, е = 0.3. Отношение F /( V F ) = 200.5/( 1 529 ) = 0.378, что больше е = 0.3. Окончательно принимаем X = 0.56, Y = 1.45. P = ( VXF + YF )К K = ( 1 0.56 529 + 1.45 200.5 ) 1.3 1 = 763 Н; L =а а ( ) = 1 0.7 ( ) = 8834 ч. Так как расчетный ресурс больше требуемого: L > L ( 8834 > 8000 ), то предварительно назначенный подшипник 208 пригоден. При требуемом ресурсе надежность выше 90%. |
