Зміст
1Загальна частина
2Розрахункова частина
2.1Вибір електродвигуна, кінематичний і
силовийрозрахунок привода
2.2Вибір матеріалів зубчастих колес
2.3Розрахунок зубчастих передач
2.4Проектний розрахунок валів
2.5Конструювання зубчастих колес
2.6Конструктивні розміри корпусу редуктора
2.7Ескізне компонування
2.8Підбір підшипників і перевірка Їх за
динамічноювантажопідйомністю
2.9Перевірка міцності шпоночних з’єднань
2.10Уточнений розрахунок валів
2.11Вибір посадок основних з’єднань
2.12Вибір і розрахунок муфт
2.13Вибір змазки
2.14Збірка редуктора
3Техніка безпеки та охорона навколишнього
середовища
Списоквикористаних джерел
ДодатокА. Завдання на курсовий проект
ДодатокБ. Ескізне компонування
ДодатокВ. Ескіз вала
ДодатокГ. Ескіз колеса
1Загальна частина
Описредуктора
Приводскладається з електродвигуна, муфти, відкритої ремінної передачі,одноступінчатого горизонтального циліндричного косозубого редуктора.
Редуктор– це механізм, який служить для зниження кутових швидкостей і збільшенняпередавань обертових моментів.
Перевагикосозубого редуктора:
- високаміцність зубців;
- плавністьходу;
- безшумністьроботи.
Недоліки:
— наявність осьової сили Fа, щонамагається зрушити колесо вздовж осі вала;
— складність і дорожнеча виготовлення.
/>
1 –електродвигун;
2 –ремінна передача;
3 –редуктор;
4 –муфта.
Рисунок1 – Кінематична схема привода
2Розрахунковачастина
2.1Вибір електродвигуна, кінематичний і силовий розрахунок привода
Визначаємозагальний коефіцієнт корисної дії привода за формулою:
/>, (1)
де /> — ккд ремінної передачі, />, [ 1 ],с. 5;/>
/> — ккд редуктора, />, [ 1 ], с. 5;
/> — ккд підшипникових вузлів, />,[ 1 ],с.5.
/>
Визначаємозагальне передаточне число привода:
/> (2)
де /> - частота обертів вихідноговала;
/> - частота обертів вхідноговала.
Визначаємочастоту обертів вхідного вала:
/>, (3)
/> />
Вибираємоелектродвигун з /> />, тоді загальне передаточнечисло привода дорівнює:
/>.
Загальнепередаточне число привода розподіляємо по елементах привода:
/> (4)
де /> — передаточне число ремінноїпередачі,/>, [1],с.36;
/> — передаточне числоциліндричного косозубого редуктора, />,[1],с.36.
Визначаємовідхилення розрахункового передаточного числа від фактичного:
/>, (5)
/>.
Підбираємоелектродвигун попередньо визначаємо потужність на вході вала:
/>, (6)
де /> - кутова швидкість
/>, (7)
/> />;
/>.
Підбираємоелектродвигун 4А132М6 з потужністю 7,5 кВт, частотою обертів вала двигуна /> />,і діаметром вихідного кінця d = 31 мм.
Визначаємокутову швидкість на кожному валу привода:
/>/>, (8)
/>, (9)
/> />,
/>, (10)
/> />.
Визначаємочастоту обертів кожного вала привода:
/>/>, (11)
/>, (12)
/> />,
/>, (13)
/> />.
Визначаємообертаючі моменти на кожному валу привода:
/>/>, (14)
/>, (15)
/> />,
/>/>/>, (16)
2.2Вибір матеріалів зубчастих колес
Так якв завданні немає особливих вимог стосовно габаритів передачі, вибираємоматеріали з середніми механічними характеристиками:
— дляшестірні Сталь 45, термічна обробка – покращання, твердість HВ 230 ;
— дляколеса, Сталь 45, термічна обробка – покращання, але твердість на 30 одиницьнижче HВ 200.
Визначаємодопустиму контактну напругу:
/>, (17)
де /> - межа контактноївитривалості при базовому
числі циклів;
/> – коефіцієнт довговічностіпри числі циклів напруги
більше базового, що має міцне при довготривалій
експлуатації редуктора, приймають, />;
/> - коефіцієнт безпеки, [Sн]= 1,10.
Длявуглецевих сталей з твердістю поверхонь зубців менше НВ 350 і термічноюобробкою покращанням:
/> (18)
Длякосозубих колес розрахункова допустима контактна напруга:
/>; (19)
для шестірні:
/>, (20)
/> />;
для колеса:
/>, (21)
/> />.
Тодірозрахункова допустима контактна напруга:
/>
Так як /> потрібну умову виконано.
2.3Розрахунок зубчатої передачі
Визначаємоміжосьову відстань з умови контактної витривалості активних поверхонь зубців:
/>, (22)
де /> - коефіцієнт, враховуючийнерівномірність розподі-
лення навантаження по ширині вінця, />, [1], с.32;
/> - коефіцієнт ширини вінцяпо міжосьовій відста-
ні, />
/> />
Вибираємонайближче значення міжосьової відстані зі стандартного ряду />, [1],с. 36.
Визначаємонормальний модуль зачеплення:
/>, (23)
/>.
Приймаємостандартне значення модуля />, [1],с. 36.
Попередньоприймаємо кут нахилу зубців />
Визначаємочисло зубців шестірні і колеса:
/>, (24)
/>.
Приймаємо/>, тоді:
/>, (25)
/>.
Приймаємо/>.
Уточняємозначення кута нахилу зубців:
/>, (26)
/>.
Кутнахилу зубців />.
Основнірозміри шестерні і колеса
діаметри поділювані:
/>, (27)
/> />,
/>, (28)
/>/>,
перевірка:
/>, (29)
/> />,
діаметри вершин зубців:
/>, (30)
/> />,
/>, (31)
/> />,
ширина колеса:
/>, (32)
/> />,
ширина шестерні:
/>, (33)
/> />.
Визначаємокоефіцієнт ширини шестірні по діаметру:
/>, (34)
/>.
Окружнашвидкість колес:
/>, (35)
/> />.
Притакій швидкості для косозубих коліс треба прийняти 8 ступінь точності, [1], c.32.
Розраховуємокоефіцієнт навантаження:
/>, (36)
Приймаємокоефіцієнти />,/> [1], c.39,
/>, [1], c.40.
/>.
Перевіряємоконтактну напругу за формулою:
/>, (37)
/> />.
Так як />, умови міцності виконано.
Сили,які діють в зачепленні:
окружна:
/>, (38)
/> />,
радіальна:
/>, (39)
/> />,
осьова:
/>, (40)
/> />.
Перевіряємозубці на витривалість за напругою:
/>, [1], c.44 (41)
де /> - коефіцієнт нагрузки;
/> -коефіцієнт, що враховує форми зубців і залежить
від еквівалентного числа зубців.
Визначаємокоефіцієнт навантаження:
/>, (42)
Приймаємо/>, [1],c. 43;/>, [1],c. 43.
/>.
Визначаємоеквівалентне число зубців:
у шестерні:
/>, (43)
/>,
у колеса:
/>, (44)
/>.
Вираховуємодопустиму напругу при розрахунку на витривалість шестірні й колеса:
/>. (45)
Длясталі 45 покращенної до />:
/>, [1],с. 44. (46)
для шестірні:
/> />,
для колеса:
/> />.
Визначаємокоефіцієнт безпеки:
/> (47)
Приймаємо/>, /> [1], с. 48
/>.
Допустиманапруга при розрахунку на витривалість шестірні й колеса:
/> />,
/> />.
Знаходимовідношення />. (48)
Приймаємо/>,/>, [1],с.42
/> />,
/> />.
Подальшийрозрахунок ведемо для зубців шестірні, так як для неї знайдено менше значення.
Визначаємокоефіцієнт />, який враховує розподілнавантаження між зубцями:
/>, (49)
/>.
Розраховуємокоефіцієнт /> для 8 ступені точності,який враховує розподіл навантаження між зубцями:
/>, (50)
де /> - коефіцієнт торцевогоперекриття,/>, [1], c.47;
п –ступінь точності коліс, п = 8.
/>.
Перевіряємоміцність зубців шестірні за формулою:
/> />.
Так як />, умови міцності виконано.
2. 4Проектний розрахунок валів редуктора
/>
Рисунок2 — Ведучий вал
Визначаємодіаметр вихідного кінця вала:
/>, (51)
/> />.
Приймаємостандартне значення діаметра вихідного кінця із ряда: /> />.
Визначаємодіаметр ступеня вала під підшипник:
/>, (52)
/> />.
/>
Рисунок3 — Ведений вал
Визначаємодіаметр вихідного кінця вала:
/>, [1], c.62 (53)
/> />.
Приймаємостандартне значення із ряду: /> />
Визначаємодіаметр ступеня під підшипник:
/>, (54)
/> />.
Визначаємодіаметр вала під колесо:
/>, (55)
/> />.
Визначаємодіаметр буртика для упора колеса:
/>, (56)
/> />.
Шестірнювиконуємо за одне ціле з валом, її розміри визначенні вище.
2.5Конструювання зубчатих колес
Колесоковане /> /> ; /> /> ; /> />.
Діаметрматочини:
/>/>, (57)
/> />.
Довжинаматочини:
/>, (58)
/> />.
Приймаємодовжину маточини, що дорівнює /> />/>
Товщинаобода:
/>, (59)
/> />.
Приймаємо/> />.
Товщинадиска:
/>, (60)
/> />.
Визначаємодіаметр знаходження центрів отворів:
/>, (61)
/> />.
Визначаємодіаметр отворів:
/>, (62)
/> />.
Визначаємовідстань від торців підшипників до точки прикладання опорних реакцій:
/>, (63)
/> />,
/> />.
2.6Конструктивні розміри корпусу редуктора
Товщинастінок корпуса й кришки:
/>, (64)
/> />.
Приймаємо/> />.
Товщинафланців поясів корпуса й кришки:
верхнього пояса корпусаі пояса кришки:
/>, (65)
/> />,
/>, (66)
/> />,
нижнього пояса корпуса:
/>, (67)
/> />.
Приймаємо/> />.
Діаметрболтів:
Фундаментних:
/>, (68)
/> />.
Приймаємоболти з різьбою М20;
ті, що кріплять кришкудо корпуса у підшипників:
/>, (69)
/> />.
Приймаємоболти з різьбою М16;
ті, що з’єднуютькришку з корпусом:
/>, (70)
/> />.
Приймаємоболти з різьбою М12.
2.7Ескізне компонування
Спочаткувибираємо підшипники для ведучого й відомого вала.
Дляведучого вала вибираємо шарикопідшипники радіально упорні – тип 36202, /> />;/> />; /> />; />/> />; /> />; /> />;/> />; /> /> - легкавузька серія />.
Дляведеного вала вибираємо шарикопідшипники радіально упорні – тип 36212, /> />; />; /> />; />/> />; /> />; /> />; /> />; /> /> - легкавузька серія />.
Приокружній швидкості змазування може здійснюватися масляним туманом. В цьому випадкувідступивши від лінії внутрішньої стінки корпуса зображуємо внутрішній діаметрпідшипника.
Увипадку установки мазеутримуючих кілець вибираємо розмір, що дорівнює 8 мм.
Послідовновиконуємо ескізне компонування:
— спрощено викреслюємо вали редуктора;
— спрощено викреслюємо зубчасте зачеплення;
— відкреслюємо внутрішній корпус, відстань між буртиком і корпусом, колесами івнутрішніми поверхнями корпуса приймаємо 10-15 мм;
— визначаємо відстань а від торців підшипників до точок опорних реакцій;
— вимірюваннямзнаходимо відстань /> від точок прикладення опорнихреакцій підшипників;
— визначаємо відстань від точок прикладення консольних навантажень до найближчихопор:
/>, (71)
/> />,приймаємо /> />,
/>, (72)
/> />,приймаємо /> />;
- визначаємодовжину вихідного кінця вала:
/>, (73)
/> />,
/>, (74)
/> />.
2.8Підбір підшипників і перевірка їх за динамічною вантажопідйомністю
Визначаємоконсольні навантаження
/>, (75)
/> />,
/>, (76)
/> />.
Розраховуємоведенийвал.
Визначаємореакції опор:
1) />
/>, (77)
/> />.
2) />
/>, (78)
/>,
/> />.
3)/>
/>, (79)
/>,
/> />.
4)Перевірка:
/>, (80)
/>,
/>.
Визначаємоеквівалентне навантаження:
/>, (81)
/> />,
/>, (82)
/> />.
Подальшийрозрахунок зробити на більш навантаженій опорі.
Потімвизначаємо відношення />:
/>, (83)
де – е= 0,18;
/> - осьова сила, /> Н;
/> - статичнавантажопідьоймність підшипника,
/>;
/>.
Визначаємоеквівалентне навантаження:
/>,
так як /> подальший розрахуноквизначаємо за формулою:
/>, (84)
де />;
/>.
/> />.
Потімзнаходиморозрахункову довговічність підшипників у мільйонах обертів:
/>, (85)
/> />
Потімвизначаємо розрахункову довговічність в годинах:
/>, (86)
/> />
Розраховуємоведучийвал.
Визначаємореакції опор:
1) />
/>, (87)
/>,
/> />.
2) />
/>, (88)
/>,
/> />.
3)Перевірка:
/>, (89)
/>,
/>.
4) />
/>, (90)
/>,
/> />.
5) />
/>, (91)
/>,
/> />.
6)Перевірка
/>, (92)
/>,
/>.
Визначаємоеквівалентне навантаження:
/>, (93)
/> />,
/>, (94)
/> />.
Подальшийрозрахунок робимо на більш навантаженій опорі.
Потімвизначаємо відношення />:
/>,
де е =0,20
/> - осьова сила, /> Н;
/> - статичнавантажопідйомність підшипника,
/>;
/>.
Визначаємоеквівалентне навантаження:
/>
так як /> подальший розрахуноквизначаємо за формулою:
/>, (95)
/> />.
Потімзнаходимо розрахункову довговічність підшипників у мільйонах обертів:
/>,
/> />
Потімвизначаємо розрахункову довговічність в годинах:
/>,
/> />
2.9Перевірка міцності шпоночних з`єднань
Перевіряємошпонку під муфтою, колесом і відкритої ремінної передачі. Шпонку вибираємо взалежності від діаметра установочного вала.
Вибираєморозміри />, />,/>, застандартом, враховуючи моменти Т на даному валу.
Розраховуємошпонку за напрямом зминання. Сталь 45:
/> />, (96)
під шківом:
/>,
/>,
/> />,
/> />;
під муфтою:
/>,
/>,
/>/>,
/> />;
під колесом:
/>,
/>,
/> />,
/> />.
Умовиміцності виконано.
2.10Уточнений розрахунок валів
Перевіряємона міцність січення вала А-А. Діаметр вала в цьому січенні /> />.Концентрація напруг обумовлена наявністю шпоночної канавки. Приймаємокоефіцієнти концентрації напруг: />,[1],с. 165. Визначаємо масштабні фактори />,[1],с. 166.
Згинаючиймомент у січені (при х = 60):
/>, (97)
/> />.
Моментпротистояння січення при />:
/>, (98)
/> />.
Амплітуданормальних напруг згинання:
/>, (99)
/> />.
Моментпротистояння крученій січеній нетто:
/>, (100)
/> />.
Амплітудата середня напруга цикла косательних напруг:
/>, (101)
/> />.
Коефіцієнтзапасу міцності:
/>, (102)
/>, (103)
/> />.
/>.
Результативнийкоефіцієнт запасу міцності січення:
/>, (104)
/>.
Результативнийкоефіцієнт запасу:
/>, (105)
/>.
2.11 Вибірпосадок основних з‘єднань
Зубчастіколеса на вали при важких ударних навантаженнях з`єднують по />. Розпірні втулкиустановлюють по />, кришкипідшипників у корпус по />. Муфтипо />; />. Внутрішні кільцяпідшипників на вали k6. Зовнішні кільця підшипників в корпус по Н7. Розпірнікільця, ущільнювальні манжети />.
2.12Вибір і розрахунок муфт
Завихідними даними підбираємо муфту пружну втулочно пальцеву. Муфту підбираємо задіаметрами з`єднаних валів.
Матеріалполумуфт cталь35, пальці виготовленні з нормалізованої cталі45, втулки з спеціальної гуми з допустимою напругою зминання /> />.
Втулкиперевіряють на зминання поверхні, які прилипають до пальців.
/>, (106)
де /> - довжина втулки, /> />;
/> -діаметр пальця, /> />;
/> - число пальців,/> />;
/> - діаметр окружності, наякій установлені
пальці;
Т– розрахунковий момент.
Визначаєморозрахунковий момент:
/>, (107)
де /> - коефіцієнт, який враховуєрежим роботи,
/>, [1], с. 291;
/> - номінальний момент, /> />.
/>
Визначаємодіаметр окружності по який встановлені пальці:
/>, (108)
де Д –діаметр муфти, /> />.
/> />, приймаємо /> />.
/>.
Пальціперевіряємо на вигин:
/>, (109)
/> />.
Визначаємодопустиму напругу на вигин:
/>, (110)
де /> - поточність для сталі 35.
/> />
Так як /> умова міцності виконана.
2.13Вибір змазки
Вибираємомастилодля змазування зачеплення в редукторі. При виборі змазування враховуємошвидкість роботи редуктора і контактні напруги, за ними вибирають в`язкістьмастила. Для одержаних значень /> /> та /> /> вибираємов`язкість мастила /> />, [1], с.253. За в`язкістю вибираємо сорт мастила: при в`язкості /> /> вибираємоіндустріальне мастило />,[1],с. 253. Змазування проводимо масляним туманом.
Визначаємооб`єммасляної ванни:
/>, (111)
/> />.
Приймаємо /> />.
Визначаємодопустимі рівні занурення зубчатих коліс:
/>, (112)
/> />.
Підшипникизмазуємо пластичним мастильним матеріалом, закладаючи його в підшипниковікамери при монтажу. Вибираємо солідол марки УС-2, [1],с. 203.
2.14 Збіркаредуктора
Передзбиранням внутрішню порожнечу корпуса редуктора старанно очищають і покриваютьмаслостійкою фарбою.
Збиранняпроводять відповідно до креслень збирання редуктора, починаючи з вузлів валів:
— наведучий вал насаджують мазеутримуючі кільця і шарикопідшипники, попередньонагріти в маслі до 80 0– 100 0С;
— увідомий вал закладають шпонку 18х11х70 і напресовують зубчате колесо до упорав бурти вала;
— потімнадівають розпірну втулку, мазеутримуючі кільця і установлюютьшарикопідшипники, попередньо нагріті в маслі.
Зібранівали укладають в основу корпуса редуктора і надівають кришку корпуса,попередньо покриваючи поверхню стінку кришки і корпусу спиртовим лаком.
Дляцентрівки установлюють кришку на корпус за допомогою двох конічних штифтів,затягають болти, якими кріпиться кришка до корпусу.
Післяцього на відомий вал надівають розпірне кільце, в підшипникові камеризакладають пластичне мастило, ставлять кришку підшипників з комплектом металевихпрокладок для регулювання.
Передпостановкою наскрізних кришок в проточки закладають повстяні ущільнення,просяклі гарячим маслом. Перевіряють прокручуванням валів відсутністьзаклинювання підшипників (вали повинні прокручуватися від руки) і закріплюютькришки гвинтами.
Далі накінець відомого вала в шпоночну канавку закладають шпонку, уставляють зірочку ізакріплюють її торцевим закріпленням: гвинт торцевого закріплення стопорятьспеціальною планкою.
Потімукручують пробку масло спускного отвору з прокладкою і жезловий масло покажчик.
Заливаютьв корпус масло і закривають оглядовий отвір кришкою з прокладкою з технічногокартону; закріпляють кришку болтами.
Зібранийредуктор обкочують і піддають випробуванню на стенді за програмою, установленоютехнічними умовами.
3Техніка безпеки і охорона оточуючого середовища
Редукторповинен надійно закріплятися на фундаменті, небезпеку становлять частиниякого-небудь обладнання, що обертаються (передачі, вали). Відкриті елементипривода повинне відгороджуватися, огородження повинне бути довговічним, міцнимі стійким, зберігаючи механізм від різноманітних пошкоджень.
Корозійноі вогнестійким, не утруднювати робочі операції, огородження не повинно матиріжучих кришок.
Відпрацьованімасла з розчину не повинні зливатися в землю, а в спеціальні резервуари длямасла.
Списоквикористаних джерел
1. С. А. Чернавський,А. Б. Боков, Курсове проектування деталей машин, М.,”Машинобудування”, 1988,с.415
2. У.І. Мархель, Деталі машин, М.,”Машинобудування”, 1980, с.450
3. А.Ю. Шейнбліт, Курсове проектування деталей машин, М.,”Вища школа”, 1991, с.432