ПРОЕКТ ПРИВОДА ГАЛТОВОЧНОГО БАРАБАНА. Расчет 7-1Ш. Техническое задание 7
![]()
|
|
Место установки | Lг | Lс | tс | Lh | Характер нагрузки | Режим работы |
Заводской цех | 7 | 2 | 8 | 35000 | С малыми колебаниями | Реверсивный |
Выбор двигателя, кинематический расчет привода
2.1 Определение требуемой мощности.
Требуемая мощность рабочей машины
Ррм = Fv = 0,5·2,0 = 1,0 кВт
2.2 Общий коэффициент полезного действия
η = ηмηз.пηпк2ηо.пηпс,
где ηм = 0,98 – КПД муфты [1c.40],
ηз.п = 0,97 – КПД закрытой цилиндрической передачи,
ηо.п = 0,98 – КПД открытой ременной передачи,
ηпк = 0,995 – КПД пары подшипников качения,
ηпс = 0,99 – КПД пары подшипников скольжения.
η = 0,98·0,98·0,9952·0,97·0,99 = 0,913.
2.3 Требуемая мощность двигателя
Ртр = Ррм/η = 1,0/0,913 = 1,09 кВт.
Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.
Ближайшая большая номинальная мощность двигателя 1,1 кВт
Определение передаточного числа привода и его ступеней
Двигатели серии 4А выпускаются с синхронной частотой вращения 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.
Таблица 2.1
Выбор типа электродвигателя
-
Вариант
Двигатель
Мощность
Синхронная частота вращения, об/мин
Номинальная частота вращения
1
4А71В2
1,1
3000
2810
2
4A80А4
1,1
1500
1420
3
4A80В6
1,1
1000
920
4
4A90L8
1,1
750
700
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
nрм = 6·104v/(πD) = 6·104·2,0/(π400) = 95 об/мин
Общее передаточное число привода
u = n1/nрм
где n1 – частота вращения вала электродвигателя.
Принимаем для зубчатой передачи u1 = 5, тогда для открытой передачи
u2 = u/u1 = u/5
Таблица 2.2
Передаточное число
-
Передаточное число
Варианты
1
2
3
4
Привода
29,58
14,95
9,68
7,36
Редуктора
5
5
5
5
Открытой передачи
5,92
2,99
1,94
1,47
Анализируя полученные значения передаточных чисел делаем выбор в пользу варианта 2, так как только в этом случае передаточное число клиноременной передачи попадает в рекомендуемые границы (2÷3).
2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода
Числа оборотов валов и угловые скорости:
n1 = nдв = 1420 об/мин 1 =1420π/30 =148,7 рад/с
n2 = n1/u1 =1420/2,99=475 об/мин 2=475π/30 = 49,7 рад/с
n3 = n2/u2 =475/5,0 = 107 об/мин 3= 95π/30 = 9,95 рад/с
Фактическое значение скорости вращения рабочего вала
v = πDn3/6·104 = π·400·95/6·104 = 1,99 м/с
Отклонение фактического значения от заданного
δ = (2,00 – 1,99)100/2,0 = 0,5 < 3%
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
P1 = Pтр = 1,09 кВт
P2 = Pтрηо.пηпк = 1,09·0,98·0,995 = 1,06 кВт
P3 = P2ηз.пηпк = 1,06·0,97·0,995 = 1,03 кВт
Pрв = P3ηмηпс = 1,03·0,98·0,99 = 1,0 кВт
Крутящие моменты:
Т1 = P1/1 = 1090/148,7 = 7,33 Н·м
Т2 = 1060/49,7 = 21,3 Н·м
Т3 = 1030/9,95 = 103,5 Н·м
Т4 = 1000/9,95 = 100,5 Н·м
Результаты расчетов сводим в таблицу
Таблица 2.3
Силовые и кинематические параметры привода
Вал | Число оборотов об/мин | Угловая скорость рад/сек | Мощность кВт | Крутящий момент Н·м |
Вал электродвигателя | 1420 | 148,7 | 1,09 | 7,33 |
Ведущий вал редуктора | 475 | 49,7 | 1,06 | 21,3 |
Ведомый вал редуктора | 95 | 9,95 | 1,03 | 103,5 |
Рабочий вал | 95 | 9,95 | 1,00 | 100,5 |
3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений
Принимаем, согласно рекомендациям [1c.50], сталь 45:
шестерня: термообработка – улучшение – НВ235÷262 [1c.53],
колесо: термообработка – нормализация – НВ179÷207.
Средняя твердость зубьев:
НВ1ср = (235+262)/2 = 248
НВ2ср = (179+207)/2 = 193
Допускаемые контактные напряжения: [σ]H = KHL[σ]H0,
где KHL – коэффициент долговечности
KHL = (NH0/N)1/6,
где NH0 = 1·107 [1c.55],
N = 573ωLh = 573·9,95·35,0·103 =20,0·107.
Так как N > NH0, то КHL = 1.
[σ]H1 = 1,8HB+67 = 1,8·248+67 = 513 МПа.
[σ]H2 = 1,8HB+67 = 1,8·193+67 = 414 МПа.
[σ]H = 0,45([σ]H1 +[σ]H2) = 0,45(513+414) = 417 МПа.
Допускаемые напряжения изгиба:
[σ]F = KFL[σ]F0,
где KFL – коэффициент долговечности
Так как N > NF0 = 4·106, то КFL = 1.
[σ]F01 = 1,03HB1 = 1,03·248 = 255 МПа.
[σ]F02 = 1,03HB2 = 1,03·193 = 199 МПа.
[σ]F1 = 1·255 = 255 МПа.
[σ]F2 = 1·199 = 199 МПа.
Таблица 3.1
Механические характеристики материалов зубчатой передачи
Элемент передачи | Марка стали | Dпред | Термоо-бработка | НВср | σв | σ-1 | [σ]Н | [σ]F |
Sпред | Н/мм2 | |||||||
Шестерня | 45 | 125/80 | Улучш. | 248 | 600 | 260 | 513 | 255 |
Колесо | 45 | - | Норм-ия | 193 | 780 | 335 | 414 | 199 |
4 Расчет закрытой цилиндрической передачи
Межосевое расстояние
![](639434_html_3f0f33de2426f33e.gif)
где Ка = 43,0 – для косозубых передач [1c.58],
ψba = 0,40 – коэффициент ширины колеса,
КНβ = 1,0 – для прирабатывающихся колес.
аw = 43,0(5,0+1)[103,5·103·1,0/(4172·5,02·0,40)]1/3 = 101 мм
принимаем согласно ГОСТ 2185-66 [2 c.52] аw = 100 мм.
Модуль зацепления
m > 2KmT2/(d2b2[σ]F),
где Km = 5,8 – для косозубых колес,
d2 – делительный диаметр колеса,
d2 = 2awu/(u+1) = 2·100·5,0/(5,0 +1) = 167 мм,
b2 – ширина колеса
b2 = ψbaaw = 0,40·100 = 40 мм.
m > 2·5,8·103,5·103/167·40·199 = 0,90 мм,
принимаем по ГОСТ 9563-60 m = 1,5 мм.
Основные геометрические размеры передачи
Угол наклона зуба
βmin = arcsin(3,5m/b2) = arcsin(3,5·1,5/40) = 7,54°
Принимаем β = 8°
Суммарное число зубьев:
zc = 2awcosβ/m
zc = 2·100cos8°/1,5 = 132
Число зубьев шестерни:
z1 = zc/(u+1) = 132/(5,0 +1) = 22
Число зубьев колеса:
z2 = zc–z1 = 132 – 22 =110;
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
u = z2/z1 =110/22 = 5,0,
Действительное значение угла наклона:
cos = zcm/2aW = 1321,5/2100 = 0,9900 = 8,11°.
Фактическое межосевое расстояние:
aw = (z1+z2)m/2cosβ = (110+22)·1,5/2cos 8,11° = 100 мм.
делительные диаметры
d1 = mz1/cosβ = 1,5·22/0,990 = 33,33 мм,
d2 = 1,5·110/0,990 = 166,67 мм,
диаметры выступов
da1 = d1+2m = 33,33+2·1,5 = 36,33 мм
da2 = 166,67+2·1,5 = 169,67 мм
диаметры впадин
df1 = d1 – 2,4m = 33,33 – 2,5·1,5 = 29,58 мм
df2 = 166,67 – 2,5·1,5 = 162,92 мм
ширина колеса
b2 = baaw = 0,40·100 = 40 мм
ширина шестерни
b1 = b2 + (3÷5) = 40+(3÷5) = 44 мм
Окружная скорость
v = ω2d2/2000 = 9,95·166,67/2000 = 0,8 м/с
Принимаем 8-ую степень точности.
Силы действующие в зацеплении
- окружная
Ft = 2T1/d1 = 2·21,3·103/33,33 = 1278 H
- радиальная
Fr = Fttg/cosβ = 1278tg20º/0,990 = 470 H
- осевая сила:
Fa = Fttg = 1278tg 8,11° = 182 Н.
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
аw = (d1+d2)/2 = (33,33+166,67)/2 = 100 мм
Проверка пригодности заготовок
Dзаг = da1+6 = 33,33+6 = 39,33 мм
Условие Dзаг < Dпред = 125 мм выполняется
Для колеса размеры заготовки не лимитируются
Расчетное контактное напряжение
![](639434_html_1e5776d5e01bae2.gif)
где К = 376 – для косозубых колес [1c.64],
КНα = 1,06 – для косозубых колес,
КНβ = 1,0 – для прирабатывающихся зубьев,
КНv = 1,01 – коэффициент динамической нагрузки [1c.65].
σH = 376[1278(5,0+1)1,06·1,0·1,01/(166,67·40)]1/2 = 417 МПа.
Недогрузка (417 – 417)100/417 = 0% допустимо 10%.
Расчетные напряжения изгиба
σF2 = YF2YβFtKFαKFβKFv/(mb2),
где YF2 – коэффициент формы зуба,
Yβ = 1 – β/140 = 1 – 8,11/140 = 0,942,
KFα = 1,91 – для косозубых колес,
KFβ = 1 – для прирабатывающихся зубьев
KFv = 1,05 – коэффициент динамической нагрузки [1c.64].
Коэффициент формы зуба:
при z1 = 22 → zv1 = z1/(cosβ)3 = 22/0,9903 = 22,7 → YF1 = 3,96,
при z2 =110 → zv2 = z2/(cosβ)3 =110/0,9903 = 113 → YF2 = 3,61.
σF2 = 3,61·0,942·1278·1,0·1,0·1,05/1,5·40 = 76,1 МПа < [σ]F2
σF1 = σF2YF1/YF2 = 76,1·3,96/3,61 = 83,4 МПа < [σ]F1.
Так как расчетные напряжения σH < [σH] и σF < [σ]F, то можно утверждать, что данная передача выдержит передаваемую нагрузку и будет стабильно работать в нормальных условиях весь срок службы.
5. Расчет и проектирование поликлиновой ременной передачи
открытого типа
Выбор ремня
По номограмме [1c84] выбираем ремень сечения К
Диаметры шкивов
Минимальный диаметр малого шкива d1min =40 мм [1c84]
Принимаем диаметр малого шкива на 1…2 размера больше
d1 = 63 мм
Диаметр большого шкива
d2 = d1u(1-ε) = 63∙2,99(1-0,02) = 185 мм
где ε = 0,02 – коэффициент проскальзывания
принимаем d2 = 180 мм
Фактическое передаточное число
u = d2/d1(1 – ε) = 180/63(1 – 0,02) = 2.92
Отклонение от заданного
Δu = (2,99 – 2,92)·100/2,99 = 2,3% < 3%
Межосевое расстояние
a > 0,55(d1+d2) + H = 0,55(63+180) + 4,0 = 138 мм
h = 4,0 мм – высота ремня сечением K
принимаем а = 200 мм
Длина ремня
L = 2a + w +y/4a
w = 0,5π(d1+d2) = 0,5π(63+180) = 382
y = (d2 - d1)2 = (180 – 63)2 =13689
L = 2∙200 + 382 +13689/4∙200 = 799 мм
принимаем L = 800 мм
Уточняем межосевое расстояние
a = 0,25{(L – w) + [(L – w)2 – 2y]0,5} =
= 0,25{(800 – 382) +[(800 – 382)2 - 2∙13689]0,5} = 200 мм
Угол обхвата малого шкива
α1 = 180 – 57(d2 – d1)/a = 180 – 57(180- 63)/200 = 147º
Скорость ремня
v = πd1n1/60000 = π63∙1420/60000 = 4,7 м/с
Окружная сила
Ft = N/v = 1,09∙103/4,7 = 232 H
Допускаемая мощность передаваемая одним ремнем
Коэффициенты
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
Cα = 0,91 – при α1 = 147º
Сl = 1,02 – коэффициент учитывающий отношение L/L0, L0=0,71 м
[Р] = Р0CpCα
P0 = 1,76 кВт – номинальная мощность передаваемая одним ремнем
[Р] = 1,76∙0,9∙0,91·1,02 = 1,47 кВт
Число клиньев
Z = 10Р/[Р] = 10·1,09/1,47 = 7,4
принимаем Z = 8
Натяжение ветви ремня
F0 = 850Р /VCpCα =
= 850∙1,09/4,7∙0,91∙0,9 = 241 H
Сила действующая на вал
Fв = 2F0sin(α1/2) = 2∙241sin(147/2) = 502 H
Прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении
ведущей ветви ремня
σmax = σ1 + σи+ σv < [σ]p = 10 Н/мм2
σ1 – напряжение растяжения
σ1 = F0/A + Ft/2A = 241/67 + 232/∙2∙67 = 5,33 Н/мм2
А – площадь сечения ремня
А = 0,5b(2H – h)
b – ширина ремня
b = (z – 1)p + 2f = (8 – 1)2,4 + 2·3,5 = 23,8 мм
А = 0,5·23,8(2·4,0 – 2,35) = 67 мм2
σи – напряжение изгиба
σи = Eиh/d1 = 80∙2,35/63 = 2,98 Н/мм2
Eи = 80 Н/мм2 – модуль упругости
σv = ρv210-6 = 1300∙4,72∙10-6 = 0,03 Н/мм2
ρ = 1300 кг/м3 – плотность ремня
σmax = 5,33+2,98+0,03 = 8,34 Н/мм2
условие σmax < [σ]p выполняется
6 Нагрузки валов редуктора
Силы действующие в зацеплении цилиндрической косозубой передачи
окружная
Ft = 1278 Н
радиальная
Fr = 470 H
осевая
Fa = 182 H
Консольная сила от ременной передачи действующая на быстроходный вал
Fв = 502 Н.
Консольная сила от муфты действующая на тихоходный вал
Fм = 125·Т31/2 = 125·103,51/2 = 1272 Н
![](639434_html_4addd331c70f5e1.gif)
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
Разработка чертежа общего вида редуктора.
Материал быстроходного вала – сталь 45,
термообработка – улучшение: σв = 780 МПа;
Допускаемое напряжение на кручение [τ]к = 10÷20 МПа
Диаметр быстроходного вала
![](639434_html_47de4da5b152e3cc.gif)
где Т – передаваемый момент;
d1 > (16·21,3·103/π10)1/3 = 22 мм
принимаем диаметр выходного конца d1 = 25 мм;
длина выходного конца:
l1 = (1,21,5)d1 = (1,21,5)25 = 3038 мм,
принимаем l1 = 35 мм.
Диаметр вала под уплотнением:
d2 = d1+2t = 25+22,2 = 29,4 мм,
где t = 2,2 мм – высота буртика;
принимаем d2 = 30 мм:
длина вала под уплотнением:
l2 1,5d2 =1,530 = 45 мм.
Диаметр вала под подшипник:
d4 = d2 = 30 мм.
Вал выполнен заодно с шестерней
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
d1 > (16·103,5·103/π15)1/3 = 33 мм
принимаем диаметр выходного конца d1 = 35 мм;
длина выходного конца:
l1 = (1,01,5)d1 = (1,01,5)35 = 3552 мм,
принимаем l1 = 50 мм
Диаметр вала под уплотнением:
d2 = d1+2t = 35+22,5 = 40,0 мм,
где t = 2,5 мм – высота буртика;
принимаем d2 = 40 мм .
Длина вала под уплотнением:
l2 1,25d2 =1,2540 = 50 мм.
Диаметр вала под подшипник:
d4 = d2 = 40 мм.
Диаметр вала под колесом:
d3 = d2 + 3,2r = 40+3,22,5 = 48,0 мм,
принимаем d3 = 48 мм.
Выбор подшипников
Предварительно назначаем радиальные шарикоподшипники легкой серии №206 для быстроходного вала и №208 для тихоходного вала.
Условное обозначение подшипника | d мм | D мм | B мм | С кН | С0 кН |
-
№206
30
62
16
19,5
10,0
№208 | 40 | 80 | 18 | 32,0 | 17,8 |
Расчетная схема валов редуктора
Быстроходный вал
![](639434_html_188fda02cfc23a14.gif)
Рис. 8.1 – Схема нагружения быстроходного вала
Горизонтальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры А
mA = 50Ft1– 100BX = 0
Отсюда находим реакцию опоры В в плоскости XOZ
BX = 1278·50/100 = 639 H
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
mВ = 50Ft1– 100АX = 0
Отсюда находим реакцию опоры В в плоскости XOZ
АХ = 1278·50/100 = 639 H
Изгибающие моменты в плоскости XOZ
MX1 = 639·50 = 32,0 Н·м
Вертикальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры А
mA = 50Fr +100BY – Fa1d1/2 – 80Fв = 0
Отсюда находим реакцию опор В в плоскости YOZ
BY = (502·80 + 182·33,33/2 – 470·50)/100 = 197 H
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры В
mВ = 180Fв –100АY + 50Fr + Fa1d1/2 = 0
Отсюда находим реакцию опор В в плоскости YOZ
АY = (180·502+ 470·50 + 182·33,33/2)/100 = 1169 H
Изгибающие моменты в плоскости YOZ
MY = 502·80 = 40,2 Н·м
MY = 502·130 – 1169·50 = 6,8 Н·м
MY = 197·50 = 9,9 Н·м
Суммарные реакции опор:
А = (АХ2 + АY2)0,5 = (6392 +11692)0,5 =1332 H
B= (BХ2 + BY2)0,5 = (6392 + 1972)0,5 = 669 H
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
![](639434_html_256e5ff0efeeb71a.gif)
Рис. 8.2 – Схема нагружения тихоходного вала
Горизонтальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры С
mС = 51Ft – 202Fм + 102DX = 0
Отсюда находим реакцию опоры D в плоскости XOZ
DX = (202·1272 – 51·1278)/102 = 1880 H
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры D
mD = 51Ft + 100Fм – 102CX = 0
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
СX = (100·1272 + 51·1278)/102 = 1886 H
Изгибающие моменты в плоскости XOZ
MX1 =1886·51 = 96,2 Н·м
MX2 =1272·100 =127,2 Н·м
Вертикальная плоскость. Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры С
mС = 51Fr + Fad2/2 – 102DY = 0
Отсюда находим реакцию опоры D в плоскости XOZ
DY = (51·470 +182·166.67/2)/102 = 384 H
Сумма моментов сил и реакций опор относительно опоры D
mD = 51Fr – Fad2/2 – 102CY = 0
Отсюда находим реакцию опоры C в плоскости XOZ
CY = (51·470 – 182·166.67/2)/102 = 86 H
Изгибающие моменты в плоскости XOZ
MY1 = 86·51 = 4,4 Н·м
MY2 = 384·51 = 19,6 Н·м
Суммарные реакции опор:
C = (18862 + 862)0,5 = 1888 H
D = (18802 + 3842)0,5 = 1919 H
Проверочный расчет подшипников
9.1 Быстроходный вал
Эквивалентная нагрузка
Отношение Fa/Co = 182/10,0103 = 0,018 е = 0,20 [1c. 131]
Проверяем наиболее нагруженный подшипник А.
Отношение Fa/А =182/1332= 0,14 < e, следовательно Х=1,0; Y= 0
P = (XVFr + YFa)KбКТ
где Х – коэффициент радиальной нагрузки при отсутствии осевой нагрузки;
V = 1 – вращается внутреннее кольцо;
Fr = А – радиальная нагрузка;
Y – коэффициент осевой нагрузки;
Kб =1,3– коэффициент безопасности при нагрузке с умеренными толчками ;
КТ = 1 – температурный коэффициент.
Р = (1,0·1·1332+0)1,3·1 = 1732 Н
Требуемая грузоподъемность подшипника
Стр = Р(573ωL/106)1/m,
где m = 3,0 – для шариковых подшипников
Стр = 1732(573·49,7·35000/106)1/3 =17297 Н < C = 19,5 кН
Расчетная долговечность подшипника.
![](639434_html_c766ccaf40ce0380.gif)
9.2 Тихоходный вал
Отношение Fa/Co = 182/17,8103 = 0,010 е = 0,18 [1c. 131]
Проверяем наиболее нагруженный подшипник D.
Отношение Fa/C =182/1919= 0,09 < e, следовательно Х=1,0; Y= 0
Эквивалентная нагрузка
Р = (1,0·1·1919+ 0)1,3·1 = 2495 Н
Требуемая грузоподъемность подшипника
Стр = Р(573ωL/106)1/m,
где m = 3,0 – для шариковых подшипников
Стр = 2495(573·9,95·35000·106)1/3 = 14578 Н < C = 32,0 кН
Расчетная долговечность подшипника.
![](639434_html_c766ccaf40ce0380.gif)
10 Конструктивная компоновка привода
10.1 Конструирование зубчатых колес
Диаметр ступицы:
dст = 1,55d3 = 1,55·48 = 74 мм.
Длина ступицы:
lст = b = 40 мм,
Толщина обода:
S = 2,2m+0,05b2 = 2,21,5+0,05·40 =5,3 мм
принимаем S = 8 мм
Толщина диска:
С = 0,25b = 0,25·40 = 10 мм
10.2 Конструирование валов
Основные размеры ступеней валов (длины и диаметры) рассчитаны в пункте 7.
Переходные участки между ступенями выполняются в виде канавки шириной b = 3 мм или галтели радиусом r = 1 мм.
Шестерня выполняется заодно с валом.
Фаска зубьев: n = 0,5m = 0,5∙2,0 = 1,0 мм,
принимаем n = 1,0 мм.
10.3 Выбор соединений
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
Используем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78. Длина шпонки принимается на 5…10 мм меньше длины ступицы насаживаемой детали. Посадка для косозубого колеса Н7/р6.
10.4 Конструирование подшипниковых узлов
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
10.5 Конструирование корпуса редуктора /2/
Толщина стенок корпуса и крышки редуктора
= 0,025ат + 3 = 0,025·100 + 1 = 3,5 мм принимаем = 8 мм
Толщина фланцев
b = 1,5 = 1,5·8 = 12 мм
Толщина нижнего пояса корпуса
р = 2,35 = 2,35·8 = 20 мм
Диаметр болтов:
- фундаментных
d1 = 0,036aт + 12 = 0,036·140 + 12 = 17,0 мм
принимаем болты М16;
- крепящих крышку к корпусу у подшипников
d2 = 0,75d1 = 0,75·16 = 12 мм
принимаем болты М12;
- соединяющих крышку с корпусом
d3 = 0,6d1 = 0,6·16 = 10 мм
принимаем болты М10.
10.6 Конструирование элементов открытых передач
Ведущий шкив.
Диаметр шкива d1 = 63 мм
Диаметр шкива конструктивный de1 = d1 – 2t = 63 – 2∙1,0 = 61,0 мм
Ширина шкива B = (z – 1)p + 2f = (8– 1)2,4+ 2∙3,5= 23,8 мм
Толщина обода δ = 1,6е = 1,6∙2,35 = 3,76 мм
принимаем δ= 4 мм
Толщина диска С = (1,2…1,3)δ = (1,2…1,3)4 = 4,8…5,2 мм
принимаем С = 5 мм.
Диаметр ступицы внутренний d = dдв = 22 мм
Диаметр ступицы наружный dст = 1,6d = 1,6∙22 = 35,2 мм
принимаем dст = 35 мм
Длина ступицы lст = lдв = 50 мм.
Ведомый шкив.
Диаметр шкива d1 = 180 мм
Диаметр шкива конструктивный de1 = d1 – 2t = 180 – 2∙1,0 = 178 мм
Диаметр ступицы внутренний d = d1 = 25 мм
Диаметр ступицы наружный dст = 1,6d = 1,6∙25 = 40,0 мм
принимаем dст = 40 мм
Длина ступицы lст = l1 = 35 мм.
10.7 Выбор муфты
Для передачи вращающего момента с ведомого вала редуктора на вал рабочей машины выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21425-93 с допускаемым передаваемым моментом [T] = 250 Н·м.
Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
Условие выполняется
10.8 Смазывание.
Смазка зубчатого зацепления осуществляется путем окунания зубчатой шестерни в масляную ванну. Объем масляной ванны
V = (0,50,8)N = (0,5 0,8)1,06 0,7 л
Рекомендуемое значение вязкости масла при v = 0,8 м/с и контактном напряжении σв=417 МПа =28·10-6 м2/с
По этой величине выбираем масло индустриальное И-Г-А-68
Смазка подшипниковых узлов. Так как надежное смазывание подшипников за счет разбрызгивания масла возможно только при окружной скорости больше 3 м/с, то выбираем пластичную смазку по подшипниковых узлов – смазочным материалом УТ-1.
11 Проверочные расчеты
11.1 Проверочный расчет шпонок
Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности
![](639434_html_9184dbf70bf1c81f.gif)
где h – высота шпонки;
t1 – глубина паза;
l – длина шпонки
b – ширина шпонки.
Быстроходный вал.
Шпонка на выходном конце вала: 8×7×32.
Материал шкива чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]см = 50 МПа.
σсм = 2·21,3·103/25(7-4,0)(32-8) = 23,7 МПа
Тихоходный вал.
Шпонка под колесом 14×9×32. Материал ступицы – сталь, допускаемое напряжение смятия [σ]см = 100 МПа.
σсм = 2·103,5·103/48(9-5,5)(32-14) = 68,5 МПа
Шпонка на выходном конце вала: 10×8×50.Материал полумуфты – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]см = 50 МПа.
σсм = 2·103,5·103/35(8-5,0)(50-10) = 49,3 МПа
Во всех случаях условие σсм < [σ]см выполняется, следовательно устойчивая работа шпоночных соединений обеспечена.
11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов
Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.
Сила приходящаяся на один винт
Fв = 0,5DY = 0,5∙384 = 192 H
Принимаем коэффициент затяжки Кз = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.
Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σв = 500 МПа, предел текучести σт = 300 МПа; допускаемое напряжение:
[σ] = 0,25σт = 0,25∙300 = 75 МПа.
Расчетная сила затяжки винтов
Fp = [Kз(1 – х) + х]Fв = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]192 = 259 H
Определяем площадь опасного сечения винта
А = πdp2/4 = π(d2 – 0,94p)2/4 = π(12 – 0,94∙1,75)2/4 = 84 мм2
Эквивалентное напряжение
σэкв = 1,3Fp/A = 1,3∙259/84 = 4 МПа < [σ] = 75 МПа
11.3 Уточненный расчет валов
Быстроходный вал
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.
Материал вала сталь 45, улучшенная: В = 780 МПа [2c34]
Пределы выносливости:
при изгибе -1 0,43В = 0,43780 = 335 МПа;
при кручении -1 0,58-1 = 0,58335 = 195 МПа.
Суммарный изгибающий момент
Ми = Мх = 40,2 Н·м
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π303/32 = 2,65·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·2,65·103 = 5,30·103 мм3
Амплитуда нормальных напряжений
σv = Mи/W = 40,2·103/2,65·103 =15,2 МПа
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
v = m = T1/2Wp = 21,3·103/5,30·103 = 4,0 МПа
Коэффициенты:
kσ/σ = 3,3; k/ = 0,6 kσ/σ + 0,4 = 0,6·3,30 + 0,4 = 2,4
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/σ) = 335/3,30·15,2 = 6,7
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
s = -1/(kv/ + m) = 195/(2,4·4,0 + 0,1·4,0) =19,5
Общий коэффициент запаса прочности
s = sσs/(sσ2 + s2)0,5 = 6,7·19,5/(6,72 + 19,52)0,5 = 6,3 > [s] = 2,5
Тихоходный вал
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
Суммарный изгибающий момент
Ми = 127,6 Н·м.
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π403/32 = 6,28·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·6,28·103 =12,6 мм
Амплитуда нормальных напряжений
σv = Mи/W = 127,6·103/6,28·103 = 20,3 МПа
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
v = m = T2/2Wp =103,5·103/2·12,6·103 = 8,2 МПа
Коэффициенты:
kσ/σ = 3,65; k/ = 0,6 kσ/σ + 0,4 = 0,6·3,65 + 0,4 = 2,6
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/σ) = 335/3,65·20,3 = 4,5
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
s = -1/(kv/ + m) = 195/(2,60·8,2 + 0,1·8,2) = 8,8
Общий коэффициент запаса прочности
s = sσs/(sσ2 + s2)0,5 = 8,8·4,5/(4,52 + 8,82)0,5 = 3.9 > [s] = 2,5
Технический уровень редуктор
Условный объем редуктора
V = LBH = 235∙170∙300 = 12∙106 мм3
L = 235 мм – длина редуктора;
В = 170 мм – ширина редуктора;
Н = 300 мм – высота редуктора.
Масса редуктора
m = φρV∙10-9 = 0,45∙7300∙12∙106∙10-9 = 39 кггде φ = 0,45 – коэффициент заполнения редуктора
ρ
= 7300 кг/м3 – плотность чугуна.
Критерий технического уровня редуктора
γ = m/T2 = 39/103,5 = 0,38
При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.
Литература
1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.
2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.
3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.
4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.
5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.
6. Альбом деталей машин.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.
8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.
Содержание
![](639434_html_68e57c5c6b93e8ea.gif)
2 Выбор двигателя, кинематический расчет привода
3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений
4 Расчет закрытой цилиндрической передачи
5. Расчет и проектирование поликлиновой ременной передачи
открытого типа
6 Нагрузки валов редуктора
7 Проектный расчет валов редуктора.
8 Расчетная схема валов редуктора и проверка подшипников
9 Проверочный расчет подшипников
10 Конструктивная компоновка привода
11 Проверочные расчеты
12 Технический уровень редуктор
Литература