Реферат по предмету "Металлургия"


Привод ленточного конвейера. Червячный редуктор.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
расчетно-пояснительнаязаписка
/>/> Срок службы 6 лет
Kгод = 0.6
Kсут = 0.3  
Тип червяка – ZA – архимедов цилиндрический червяк
Расположение червяка – верхнее
Электродвигатель фланцевый   />/>/>/>
Диаметр барабана                     D = 200 мм
Окружное усилие на барабане  F = 2.7 кН
Окружная скорость                  V = 0.18 м/с  
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ  
График нагрузки  
S1  
S2  
S1 – S2 = F   />/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
Схема редуктора   />/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> ДМ 2501.100.000 ПЗ Изм Лист № документа Подпись Дата Разработал Неупокоев Д.А. Привод ленточного конвейера Лит. Лист Листов Проверил Слесарев Е.Н. у 2 44 КГУ  группа М-3115 Н. контр. Утв. /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Содержание:Введение 1. Кинематический расчет  2. Расчет червячной передачи 3. Проектный расчет валов редуктора и подборподшипников 4. Конструктивные размеры червяка и червячногоколеса 5. Расчет элементов корпуса редуктора 6. Проверочный расчет валов 7. Проверка долговечности подшипников 8. Проверка прочности шпоночного соединения ипосадки венца червячного колеса 9. Выбор смазки редуктора и уплотнительных устройств10. Выбор муфт 11. Описание конструкции рамы Приложения Список использованной литературы ВВЕДЕНИЕ
Редукторомназывают механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный ввиде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя крабочей машине.
Назначениередуктора – понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомоговала по сравнению с валом ведущим.
Нам в нашейработе необходимо спроектировать редуктор для ленточного конвейера, а такжеподобрать муфты, двигатель, спроектировать раму. Редуктор состоит из литогочугунного корпуса, в котором помещены элементы передачи – червяк, червячноеколесо, подшипники, вал и пр. Входной вал посредством муфты соединяется сдвигателем, выходной – с конвейером.1.         КИНЕМАТИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ
Проведем кинематический расчет приводаленточного конвейера, схема которого изображена на рис.1, при заданном окружномусилии на барабане F=2.7 кH, окружной скорости V=0.18 м/с  и диаметребарабана  D=400 мм.
1.1.      Кинематический анализ схемы привода.
Привод состоит изэлектродвигателя, одноступенчатого червячного редуктора и приводного барабана.Червячная передача служит для передачи мощности от первого (I)вала ко второму (II). При передаче  мощности имеютместо  ее потери  на преодоление сил вредного сопротивления. Такиесопротивления имеют место и в нашем приводе: в зубчатой передаче, в опорахвалов. Ввиду этого мощность на приводном валу будет меньше мощности,развиваемой двигателем, на величину потерь.
1.2.      Мощность на приводном валубарабана (мощность полезных сил сопротивления на барабане)
/>/>/>/>1.3.      Общий коэффициент полезного действия привода.
/>/>/>/>где  hпк=0.99– к.п.д. пары подшипников качения (по таблице 1 [1]),
       hчп=0.40 – к.п.д. червячной передачи (по таблице1 [1]),
       hпс=0.95 – к.п.д. пары подшипников скольжения (потаблице 1 [1]).
 
1.4.      Потребнаямощность электродвигателя (мощность с учетом вредных сил сопротивления)
/>/>/>/>
1.5.      Частоты вращения барабана (третьего вала)
/>/>/>/>
1.6.      Ориентировочное передаточное число привода
/>/>/>
где U`1-ориентировочное  значение передаточного числа червячнойпередачи (по рекомендациям [1]).
1.7.      Ориентировочныечастоты вращения вала электродвигателя.
/>/>/>/>
1.8.      Выборэлектродвигателя.
По таблице 5 из [1]выбираем электродвигатель марки 4А1008УЗ, мощность которого Pдв=1.5кВт, частота вращения  nдв=700 об/мин, отношения     />/>    и     />/>   ,  />/>/>
1.9.      Передаточное число привода.
/>/>/>/>
/>/>
1.10.    Передаточныечисла ступеней передач привода
/>/>/>
1.11.    Частоты вращения валов привода.Для первого вала
/>/>/>
Для второго вала
/>/>/>/>
Частоты второго и третьеговала одинаковы, следовательно, nIII=nII=17.189 об/мин
1.12.    Мощностина валах.Мощность на первом валу
/>/>/>/>
Мощность на втором валу
/>/>/>/>
Мощность на третьем валу (для проверки) равна Рвых
/>/>/>/>
1.13.    Моментына валах
/>/>/>/>
/>/>/>/>
/>/>/>/>Таблица 1.1Результаты кинематического расчета Расчетные
параметры Номера валов I II III Передаточное число ступени U=40.724 Мощность  Р, кВт 1.293 0.512 0.486 Обороты  n, об/мин 700 17.189 17.189 Момент  Т, Н×м 17.64 284.461 270.016 /> /> /> /> /> 2.         РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ2.1.      Исходные данные для расчета:а) вращающий момент на валу червячного колеса   T2=284.461 Нм;б) передаточное число  U=40.724;в) скорость вращения червяка  n1=700 об/мин;г) вращающий момент на валу червячного колеса при кратковременнойперегрузке Т2пик = 1.3×Т =1.3×284.461 = 369.8 (Н×м)/> />
д) циклограмма нагружения (рис.2.1.)Рис.2.1.
2.2.      По известному значению передаточного числа определяем числовитков (заходов) червяка и число зубьев колеса:
/>/>/>/>
Принимаем  Z2=40, следовательно, Uф=Z2/Z1=40/1=40
/>/>/>/>
2.3.      Выбор материала.
Ожидаемая скорость скольжения:
/>

По таблице 26 из [2] с учетом V`s выбираем материал венцачервячного колеса: БрА9ЖЗЛ
2.4.      Расчет допускаемых напряжений.
Для колес из бронзы, имеющей предел прочности  sВ>300 МПа, опасным является заедание, идопускаемые напряжения назначают в зависимости от скольжения Vs без учета количества циклов нагружения. Внашем случае (по таблице 27 из [2]) в зависимости от материала червяка искорости скольжения без учета количества циклов нагружения принимаем [sH]2=173 МПа.
Определимвращающие моменты на валах:
Т21 = 1.3×ТН= 1.3×284.461 = 369.8 (Н×м);
Т22 = ТН = 284.461 (Н×м);
            Т23= 0.3×ТН = 0.3×284.461 = 85.338 (Н×м);Определим срок службы передачи (в часах):/>/>/>/>где  lлет -количество лет безотказной работы передачи;        kгод –годовой коэффициент, равный 0.6;        kсут –суточный коэффициент, равный 0.3Определим время действия вращающих моментов:
/>/>/>/>
/>/>/>/>
/>/>/>/>2.5.      Предварительное значение коэффициента диаметра.
/>/>/>/>
2.6.      Ориентировочное значение межосевогорасстояния.
/>/>
где  Kb - коэффициент неравномерности нагрузки;
       KV – коэффициент динамической нагрузки.
В предварительных расчетах принимают произведение KbKV=1.1…1.4, мы примем это произведение равным 1.2
       T2 – вращающий момент на валу червячного колеса, Нм./> />
 /> />
2.7.      Предварительное значение модуля, мм.
                                   
Значение модуля и коэффициента диаметра согласуется по рекомендации ГОСТ2144-76 (таблица 28 [2]) с целью уменьшения номенклатуры зуборезногоинструмента. Принимаем   m = 5.0  и  q=10/> />
2.8.      Уточняем межосевоерасстояние.
Округляем его до ближайшего стандартного значения из ряда:…100;125;160…
Принимаем   aw = 125мм./> />
2.9.      Коэффициент смещения.
2.10.    Проверочный расчет по контактным напряжениям.
2.10.1. Угол подъема витка червяка.
/>/>/>/>
2.10.2. Скорость относительного скольжения в полюсе зацепления, м/с.
/>/>/> />
где d1 = m×q = 5.0×10 = 50 (мм)
2.10.3. Поскорости скольжения VS выбираем (по таблице 29 [2]) степень точности передачи (8степень) и определяем коэффициент динамической нагрузки KV=1.25
2.10.4. Коэффициент неравномерности нагрузки.
/>/>/> />
где  q — коэффициент деформации червяка, определяемый потаблице 30 [2] в зависимости от q и Z1, равный 108
 Ti и ti – вращающий момент и время его действия на i-той ступени по гистограмме нагружения;
Т2ср – среднее значение вращающегомомента на валу червячного колеса;
Т2max– максимальный из числа длительно действующих вращающих моментов.
Т2max = 284.461 (Н×м)/> />
Тогда коэффициент неравномерности нагрузки равен:
2.10.5. Расчетные контактные напряжения./> />
/>/>
2.11.    Проверочный расчет  по напряжениям изгиба.
2.11.1.  Эквивалентное число зубьев колеса.
/>/>/>/>
2.11.2.  Коэффициент формы зуба колеса выбираем потаблице 31 [2] :
/>/>
2.11.3.  Напряжения изгиба в зубьях червячного колеса.
/>/>
/>

[sF]2=0.25sT+0.08sB – допускаемые напряжения для всех марок бронз, значения sT  и sB приведены в таблице 26 [2]
[sF]2=0.25×245+0.08×530=103.65 (МПа)
Условие прочности выполняется, так как sF2
2.12.    Проверочные расчеты по пиковым нагрузкам.
2.12.1. Проведем проверку по пиковым контактным напряжениям во избежаниедеформации и заедания поверхностей зубьев.
            Условие прочности имеет вид:
max,   />/>/> />
где [sH]max=2×sT – предел прочности для безоловянистых бронз, [sH]max=2×245=490(МПа)
sH2max
2.12.2. Пиковые напряжения изгиба.
Условие прочности по пиковым напряжениямизгиба:
/>/>/> />
[sF2]max= 0.8×sT= 0.8×245 = 196 (МПа)
sF2max
2.13.    Геометрический расчет передачи.
            Основные геометрические размеры червяка и червячного колесаопределяем по формулам, приведенным в таблице 32 [2].
Диаметрыделительных окружностей для червяка:
            d1 = m×q = 5×10 = 50 (мм)
для колеса:
            d2 = m×Z2 = 5×40 = 200 (мм)
Диаметры вершин для червяка:
            da1 = d1 + 2×m = 50 + 2×5 = 60 (мм)для колеса:            da2 = d2 + 2×m(1+ x) = 200 + 2×5(1 + 0) = 210 (мм)Высота головки витков червяка:            ha1 = m = 5 (мм)Высота ножки витков червяка:            hf1 = 1.2×m= 1.2×5 = 6 (мм)Диаметр впадин для червяка:            df1 = d1 – 2hf1 = 50- 2×6 = 38 (мм)для колеса:df2 = d2 - 2×m×(1.2+ x) = 200 — 2×5×(1.2+ 0) = 188 (мм)
Длина нарезанной частичервяка (формула из таблицы 33 [2]):
            b1 = (11 + 0.06×Z2)×m = (11 + 0.06×40)×5 = 67 (мм)Наибольший диаметр червячного колеса:
/>/> />
Ширина венца червячногоколеса:
/>
/>
b2 £ 45ммРадиус выемки поверхности вершин зубьев червячного колеса:            R = 0.5×d1 – m = 0.5×50 – 5 = 20 (мм)Межосевое расстояние (проверка):            aw = 0.5×m×(q + Z2 + 2×x) = 0.5×5×(10 +40 + 2×0) = 125 (мм)2.14.    Данные для контроля взаимного положения разноименныхпрофилей червяка (в дальнейшем указываются на рабочих чертежах)/> />
            Делительная толщина похорде витка:
           
Высота до хорды витка:/> />
            />/>/>
=  

2.15.    Силы в зацеплении червячной передачи./> />
2.15.1. Окружная сила червячногоколеса (Ft2) и осевая сила червяка (Fa1).
2.15.2.  Окружная сила червяка (Ft1) и осевая сила червячного колеса (Fa2).
Ft1 = Fa2 = Ft2×tg(g + r) = 2844.61×tg(5.7106 + 2.2) = 395.259(H)
здесь r - это угол трения, который может быть определен в зависимости отскорости скольжения Vs по таблице 34 [2]. Для нашего случая r=2.2°
2.15.3.  Радиальная сила червяка (Fr1) и червячного колеса (Fr2).Fr1 = Fr2 = 0.37×Ft2= 0.37×2844.61 = 1052.506 (H)
2.16.    Тепловой расчет червячной передачи.
2.16.1. Приближенное значение К.П.Д. червячной передачи.
/>

0.95 в данном случае – это множитель, учитывающий потериэнергии на перемешивание масла при смазывании окунанием.
2.16.2.  Температура масляной ванны вредукторе при естественной конвекции воздуха.
/>/>
[tм] – максимально допустимая температура нагрева масла (обычно 75…90°C);
P1=1.293кВт  – подводимаямощность (мощность на валу червяка);
КТ=8…17.5 Вт/(м2°С) – коэффициент теплопередачи корпуса(большие значения принимают при хорошей циркуляции воздуха) Примем  КТ=14Вт/(м2°С);
t0 – температура окружающеговоздуха, 20°С;/> />
A – площадь свободной поверхности охлаждениякорпуса, включая 70% площади поверхности ребер и бобышек, м2
а – межосевое расстояние червячной передачи, м;/> />
y - коэффициент, учитывающийтеплоотвод в раму или плиту (y=0.2)
tм 
2.17.    Расчет червяка на жесткость.
            Расстояние между серединами опор вала червякапри приближенном расчете можно принимать равным:
L= 0.95×d2 = 0.95×200= 190 (мм)
            Правильность зацепления червячной пары может быть обеспеченалишь при достаточной жесткости червяка. Средняя допускаемая стрела прогиба [f] червяка может быть принята:/> />
           
Стрела прогиба червяка, вал которого опирается на два радиально-упорныхподшипника определяется по формуле:
/>/>
Здесь />/>
L – расстояние между серединами опор;
Jпр – приведенный момент инерции сечения червяка, определяемый поэмпирической формуле:
/>

Найдем реальную стрелу прогиба:
/>

f
3.         ПРОЕКТНЫЙРАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА И ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ.
            Рассчитаем входной и выходной валы. Изпредыдущих расчетов редуктора известно:
а) моментыпередаваемые валами  ТI = 17.64 Н×м и ТII = 284.461 Н×м;
б) диаметры  d1 = 50 мм  и  d2 = 200 мм;
3.1.      Входнойвал червячного редуктора.
3.1.1.   Выбор материала вала.            Назначаем материал вала — сталь 40ХН. Принимаем по таблице 3 [3]:sВ =  820 МПа, sТ = 650 МПа.
3.1.2.   Проектный расчет вала./> />
            Приближеннооценим диаметр консольного участка вала при [t]=15МПа.
  По стандартномуряду принимаем dв=18 мм, тогда по таблице 2 из [3]  t =2 мм, r = 1.6 мм,
f =1.
3.1.3.   Определимдиаметры участков вала.
            Диаметрыучастков вала рассчитаем в соответствии с рекомендациями пункта 4 таблицы 1 [3].
            Диаметрыподшипниковых шеек:
dп1 = dв+2×t = 18+2×2 = 22 (мм);
Значения dп  должны быть кратны 5, поэтому принимаем dп1 = 25 мм
dбп1 = dп1+3.2×r = 25+5.12 = 30.12 (мм)
  По стандартному ряду принимаем dбп1 = 30 мм
Здесь (по таблице 2 из [3]) t = 2.2 мм,  r = 2 мм,  f = 1.
Параметрынарезанной части: df1 = 38 мм; d1 = 50 мм  и  da1 = 60 мм
Расстояние междуопорами червяка примем равным диаметру червячного колеса, то есть
l1 » 2­10 мм
Расстояние отсередины выходного конца до ближайшей опоры f1 = 70 мм
3.2.      Выходной вал.
3.2.1.   Выбор материала вала.
            Выберем сталь 45/> />
3.2.2.   Приближенно оценим диаметр выходного конца вала при [t] = 30 МПа.
По стандартномуряду принимаем dв=36 мм, тогда по таблице 2 из [3]  t =2.5 мм, r = 2.5 мм, f=1.2
3.2.3.   Определимдиаметры участков вала.
            Диаметрыучастков вала рассчитаем в соответствии с рекомендациями пункта 4 таблицы 1 [3].
            Диаметрыподшипниковых шеек:
dп2 = dв+2×t = 36+2×2.5 = 41 (мм);
Значения dп  должны быть кратны 5, поэтому принимаем dп2 = 40 мм
dбп2 = dп2+3.2×r = 40+3.2×2.5 = 45 (мм)
  По стандартному ряду принимаем dбп2 = 45 мм
Здесь (по таблице 2 из [3]) t = 2.8 мм,  r = 3 мм,  f = 1.6
dк > dп, примем  dк = 48 мм. Для 48 мм принимаем t = 2.8 мм, r = 3 мм, f = 1.6, тогда
dбк = dк + 3f = 48 + 3×1.6 » 52 (мм)
Диаметр ступицычервячного колеса:
dст2 = (1.6…1.8)dбп2 = (1.6…1.8)×45 = 72…81 (мм)
Принимаем dст2 = 76 мм.
Длина ступицычервячного колеса:
lст2 = (1.2…1.8)dбп2 = (1.2…1.8)×45 = 54…81 (мм)
Принимаем  lст2 = 60 мм.
3.3.      Подборподшипников.
3.3.1.   Подборподшипников для червяка.
            Длячервяка примем предварительно подшипники роликовые конические 7205 легкой серии.Схема установки подшипников – враспор. Из таблицы 19.24 [4] выписываем: d = 25 мм, D = 52 мм, Т = 16.25 мм, e = 0.36. Расстояние между заплечиками вала по компоновочной схеме lT=200 мм. Тогда расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников:
lП = lТ + 2Т = 200 + 2×16.25 = 232.5(мм)/> />
Смещениеточки приложения радиальной реакции от торца подшипника:
Искомое расстояние l3 равно:
l3 = lП – 2а = 232.5 — 2×12.745 » 208 (мм)
3.3.2.   Подбор подшипников для вала червячного колеса.
            Длявала червячного колеса примем подшипники роликовые конические 7208 легкойсерии. Схема установки подшипников – враспор. Из таблицы 19.24 [4] выписываем: d = 40 мм, D = 80 мм, Т = 19.25 мм, e = 0.38. Расстояние между заплечиками вала по компоновочной схеме lT=80 мм. Тогда расстояние между широкими торцами наружных колец подшипников:
lП = lТ + 2Т = 80 + 2×19.25 = 118.25(мм)/> />
Смещениеточки приложения радиальной реакции от торца подшипника:
Искомое расстояние l3 равно:
l6 = lП – 2а = 118.25 — 2×17.225 » 84 (мм)
Другие линейные размеры, необходимые дляопределения реакций, берем по компоновочной схеме: l1 = мм, l2 = 104 мм, d1 = 50 мм, l4 = мм, l5 = мм, d2 = 200 мм.
4.         КОНСТРУКТИВНЫЕРАЗМЕРЫ ЧЕРВЯКА И ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА.
4.1.      Размеры червяка.
            Червяк выполняем за одно целое с валом.Размеры вала и червяка были определены ранее, поэтому только выпишем их дляудобного дальнейшего использования:
-     диаметрделительной окружности        d1  = 50 мм;
-     диаметрвершин                                      da1 =60мм;
-     диаметрвпадин                                       df1  =38мм;
-     длинанарезанной части червяка          b1  = 67 мм;
-     диаметрвала                                            dбп1 = 30 мм.
4.2.      Расчетконструктивных размеров червячного колеса.
Все расчеты в данном пункте ведемв соответствии с методикой приведенной в [4] §6 главе 4.Основные геометрическиеразмеры  червячного колеса были нами определены ранее. Для удобства дальнейшегоиспользования выпишем их:
-     диаметрделительной окружности        d2  = 200 мм;
-     диаметрвершин                                      da2 =210мм;
-     диаметрвпадин                                       df2  =188мм;
-     ширинавенца червячного колеса         b2   =  45 мм;
-     диаметротверстия под вал                    d    =  48 мм;
-     диаметрступицы червячного колеса   dст2 = 76 мм;
-     длинаступицы червячного колеса       lст2  = 60 мм.  Колесо конструируем отдельно от вала. Изготовимчервячное колесо составным (рис.4.1.): центр колеса из серого чугуна, зубчатыйвенец – из бронзы БрА9ЖЗЛ. Соединим зубчатый венец с центром посадкой снатягом. Так как у нас направление вращения постоянное, то на наружнойповерхности центра сделаем буртик. Такая форма центра является традиционной.Однако наличие буртика усложнит изготовление и центра, и венца.
  Червячное колесо вращается с небольшой скоростью,поэтому нерабочие поверхности обода, диска, ступицы колеса оставляемнеобработанными и делаем конусными с большими радиусами закруглений.
  Острые кромки на торцах венца притупляем фасками  f » 0.5m, где  m –модуль зацепления.
f= 0.5×5 = 2.5 (мм)
  В зависимости от диаметра отверстия червячного колесапринимаем стандартное значение фасок по таблице 4.1 из [4], то есть f = 1.6 мм
  Рассчитаем основные конструктивные элементы колеса:
h » 0.15b2 = 0.15×45= 7 (мм);
t = 0.8h = 0.8×7= 5.6 (мм);
Sч= 2×m= 2×5 = 10 (мм);
Sо = 1.3×Sч = 1.3×10 = 13 (мм);
C = 1.25×So= 1.25×13 » 16 (мм).
5.РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА РЕДУКТОРА.
5.1.      Конструирование корпуса.
Конструкцию корпуса червячного редукторапринимаем по рис.11.15 из [4]. Для червячного редуктора с межосевым расстояниемменьшим 160 мм рекомендуется неразъемный корпус с двумя окнами на боковыхстенках, через которые при сборке вводят внутрь корпуса комплект вала счервячным колесом./> />
            Боковыекрышки корпуса центрируем по переходной посадке и крепим к корпусу болтами.Диаметры болтов принимаем по формуле:/> />
где Т –вращающий момент на тихоходном валу, Н×м.
принимаем М8, число болтов  z = 8.
            Для удобства сборки диаметр D отверстия окнавыполняем на величину 2С = 4 мм больше максимального диаметра колеса dам2 = 210 мм. Чтобыдобиться необходимой жесткости, боковые крышки выполняем с высокимицентрирующими буртиками (Н). Соединение крышек с корпусом уплотняем резиновымикольцами круглого сечения./> />
            Толщинастенки корпуса:
принимаем d = 8 мм.
Толщины стенок боковых крышек                                     d1 = 0.9d = 0.9×8 » 7 (мм)
Диаметр отверстия под крышку                              D = dам2 + 2С = 210 + 4= 214 (мм)
Размеры конструктивных элементов крышек:     С = 2 мм, D = 214 мм,
Dк = D + (4…4.4)d = 214 + (4…4.4)×8 = 246…250 (мм),
примем  Dк  равным 248 мм;
Dф = Dк + 4 мм = 248 мм+ 4 мм =252 мм;
Н ³ 0.1×Dк = 0.1×248 = 24.8 (мм).
Примем Н равным 30 мм.
            Размер hp = 163 мм.
Диаметр dф болтов длякрепления редуктора к плите:
dф = 1.25d = 1.25×8 = 10 (мм),
Принимаем  М10, число болтов – 4.
Диаметр отверстия для болта  d0= 12 мм (потаблице 11.11 из [4]).
Толщина лапы – 15 мм.
Высота ниши  h0 = 2.5(dф + d) = 2.5(10 + 8)= 45 (мм)
Глубина ниши – 24 мм.
Ширина опорной поверхности – 32 мм.
5.2.      Конструирование стакана икрышек подшипников.
Стакан (рис. 5.1.) и крышки (рис. 5.2.)подшипников изготовим из чугуна марки СЧ15. Примем для всех подшипниковпривертные крышки, которые будем крепить к корпусу редуктора болтами.Рассчитаем все конструктивные элементы и, для удобства дальнейшего использования,занесем в таблицы 5.1 и 5.2.
                                                                                                 Таблица 5.1.
Размерыконструктивных элементов крышек подшипников (мм) D d d z
d1
d2 C
Dф для правой опоры червяка 52 6 6 4 7 5 8 88 для левой опоры червяка 52 6 8 4 7 5 14 98 для опор вала колеса 80 8 8 4 8 6 8 114
                                                                                                Таблица5.2.
Размерыконструктивных элементов стакана (мм)D
Da d
d1
d2 C
Dф t болт d z 52 66 7 7 7 8 98 2 8 4
6.         ПРОВЕРОЧНЫЙРАСЧЕТ ВАЛОВ.
Для валов основным видом разрушения является усталостное,статическое разрушение наблюдается значительно реже. Оно происходит поддействием случайных  кратковременных перегрузок. Поэтому для валов расчет насопротивление усталости является основным, а расчет на статическую прочностьвыполняется как проверочный.
6.1.       Проверочный расчет входного вала.
6.1.1.    Выбор расчетной схемы и определение опорных реакций.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
My
Н×мм   /> /> />
Mz
Н×мм  
/> />
Опорныереакции в горизонтальной плоскости:/> />
Проверка:-ZA+ Fr1 -ZB= -184.353 +1052.506 – 868.153 = 0/> />
Опорныереакции в вертикальной плоскости:/> />
Проверка:-YA+ Ft1 -YB – FM = -228.984 +395.259 – 67.46 – 98.815 = 0
6.1.2.    Построение эпюризгибающих моментов.
Изгибающиемоменты:
в горизонтальнойплоскости
           
            MYA =-ZA×104 =-90287.9 (Н×мм)
           
            MYB =-ZB×104 =-19172.7 (Н×мм)
            в вертикальной плоскости:
            MZA =-YA×104 =-23814.336 (Н×мм)
            MZB= -FM×66 = -6521.79 (Н×мм)
6.1.3.    Назначениеопасных сечений.
Основываясь на эпюрах изгибающих и крутящего моментов иэскизе вала, назначаем сечение, для которого будет выполняться расчет. Этоопасное сечение в точке С.
6.1.4.    Проверкапрочности вала в сечении С./> />
Суммарный изгибающий момент в сечении С:/> />
Моментысопротивления сечения вала-червяка (по таблице 4[3]):/> />
Напряженияизгиба:/> />
Напряжениякручения:
Пределывыносливости материала (таблица 3[3]):
s-1 = 360 МПа;           t-1 = 210 МПа.
Коэффициенты, характеризующие чувствительность материалак асимметрии цикла напряжений для стали 40ХН:
ys =0.15;           yt = 0.1
Эффективныекоэффициенты концентрации напряжений для сечения с червяком для стали 40ХН спределом прочности  sВ = 820 МПа  (потаблице 4[3]):
Ks = 2.4;      Kt = 1.8
Коэффициентвлияния абсолютных размеров поперечного сечения при d = 50 мм (потаблице 6[3]):
es = 0.70;       et = 0.70
Коэффициентвлияния шероховатости поверхности (по таблице 7[3]):
KF = 1.12
Коэффициентвлияния поверхности упрочнения (по таблице 8[3]):
KV = 1.3
Коэффициент перехода от пределов выносливости образцов кпределу выносливости деталей.
по нормальнымнапряжениям:/> />
покасательным напряжениям:/> />
Коэффициентзапаса только по нормальным напряжениям изгиба:/> />
Коэффициентзапаса только по касательным напряжениям кручения:/> />
Коэффициентзапаса сопротивлению усталости:
/>

6.2.      Проверочный расчет выходноговала.
Исходные данные, известные из предыдущих расчетов:
Fa2 = 395.259 H;
Ft2 = 2844.61 H;
Fr2 = 1052.506 H;
FM = 0.25×Ft2= 0.25×2844.61 = 711.153 H.
6.1.2.    Выбор расчетной схемы и определение опорных реакций./> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
горизонтальная плоскость   /> />
вертикальная плоскость   /> />/>/>/>/>/>/>/>/>/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/> />
Опорныереакции в горизонтальной плоскости:/> />
Проверка: ZA —  Fr1 + ZB= 996.799 — 1052.506 + 55.707 = 0/> />
Опорныереакции в вертикальной плоскости:/> />
Проверка: YA- Ft2  + YB + FM = 2099.593 –2844.61 + 33.863 + 711.153 = 0
6.2.2.    Построение эпюризгибающих моментов.
Изгибающиемоменты:
в горизонтальнойплоскости
           
            MYA =ZA×42 =41865.6 (Н×мм)
           
            MYB =ZB×42 =2339.7 (Н×мм)
            в вертикальной плоскости:
            MZA =YA×42 =88182.9 (Н×мм)
            MZB= FM×80 = 56892.2 (Н×мм)
6.2.3.    Назначениеопасных сечений.
Основываясь на эпюрах изгибающих и крутящего моментов иэскизе вала, назначаем сечение, для которого будет выполняться расчет. Этоопасное сечение в точке С.
6.2.4.    Проверкапрочности вала в сечении С./> />
Суммарный изгибающий момент в сечении С:/> />
Моментысопротивления сечения вала при наличии шпоночного паза (по таблице 4[3]):
/>
/> />
Напряженияизгиба:/> />
Напряжениякручения:
Пределывыносливости материала (таблица 3[3]):
s-1 = 250 МПа;           t-1 = 150 МПа.
Коэффициенты, характеризующие чувствительность материалак асимметрии цикла напряжений для стали 45:
ys =0.1;           yt = 0.05
Эффективныекоэффициенты концентрации напряжений для сечения со шпоночной канавкой спределом прочности  sВ = 560 МПа  (потаблице 4[3]):
Ks = 1.75;      Kt = 1.5
Коэффициентвлияния абсолютных размеров поперечного сечения при d = 48 мм (потаблице 6[3]):
es = 0.82;       et = 0.71
Коэффициентвлияния шероховатости поверхности (по таблице 7[3]):
KF = 1.05
Коэффициентвлияния поверхности упрочнения (по таблице 8[3]):
KV = 1
Коэффициент перехода от пределов выносливости образцов кпределу выносливости деталей.
по нормальнымнапряжениям:/> />
покасательным напряжениям:/> />
Коэффициентзапаса только по нормальным напряжениям изгиба:/> />
Коэффициентзапаса только по касательным напряжениям кручения:
Коэффициентзапаса сопротивлению усталости:
/>

ПРОВЕРКАДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ.
7.1.      Подшипникидля входного вала.
Для червяка примем подшипники роликовые конические 7205легкой серии. Из таблицы 19.24 [4] выписываем: d = 25 мм, D = 52 мм, Т = 16.25 мм, e = 0.36, С = 24000 Н.
            Из условия равновесия вала:/> /> /> /> /> /> />
от сил, действующих в вертикальной плоскости, Fr/> /> /> /> /> /> />
от сил,действующих в горизонтальной плоскости, Ft/> />
Полные радиальные реакции опор
/>

Выбираем Х = 0.4 и Y = 0.92 (порекомендациям [4])
Рассчитаемприведенную нагрузку первого подшипника
P1 = (V×X×Fr1 + Y×Fa1)×Kб×Kт, где
Kб = 1.3 –коэффициент безопасности (по таблице 6.3 [4]);
KТ = 1.0 –температурный коэффициент (по таблице 6.4 [4]);
Х– коэффициент радиальной нагрузки;
V – коэффициентвращения относительного вектора нагрузки внутреннего кольца подшипника.
P1 = (0.4×1×898 + 0.92×28844.61)×1.3×1.0 = 3860 (H)/> />
Ресурсподшипника:/> />
m =3.33 – показателькривой выносливости.
Lhтр = 9460.8 ч –требуемая долговечность.
Lh1 > Lhтр, подшипникиудовлетворяют поставленным требованиям.
7.2.      Подшипникидля выходного вала.
Для вала червячного колеса примем подшипники роликовыеконические 7208 легкой серии. Из таблицы 19.24 [4] выписываем: d = 40 мм, D = 80 мм, Т = 19.25 мм, e = 0.38, С = 46500 Н.
            Из условия равновесия вала:/> /> /> /> /> /> />
от сил, действующих в вертикальной плоскости, Fr/> /> /> /> /> /> />
от сил,действующих в горизонтальной плоскости, Ft/> />
Полные радиальные реакции опор
/>

Выбираем Х = 0.4 и Y = 0.86 (по рекомендациям[4])
Рассчитаемприведенную нагрузку первого подшипника
P1 = (V×X×Fr1 + Y×Fa1)×Kб×Kт, где
Kб = 1.3 –коэффициент безопасности (по таблице 6.3 [4]);
KТ = 1.0 –температурный коэффициент (по таблице 6.4 [4]);
Х– коэффициент радиальной нагрузки;
V – коэффициентвращения относительного вектора нагрузки внутреннего кольца подшипника.
P1 = (0.4×1×2324.12 + 0.86×65.191)×1.3×1.0 = 1281.426 (H)/> />
Ресурсподшипника:/> />
m =3.33 – показателькривой выносливости.
Lhтр = 9460.8 ч –требуемая долговечность.
Lh1 > Lhтр, подшипникиудовлетворяют поставленным требованиям.
8.         ПРОВЕРКАПРОЧНОСТИ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ И ПОСАДКИ ВЕНЦА ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА.
8.1.      Рассчитаем шпоночное соединение для входноговала с муфтой. Шпонку выбираем призматическую по ГОСТ 23360-78. Размеры шпонкивыбираем по таблице 19.11 из [4]:
— сечение                               b ´ h = 6 ´ 6 мм;
— фаска                                    0.3мм;
— глубина пазавала              t1 = 3.5 мм;
— глубина пазаступицы        t2 = 2.8 мм;
— длина                                    l = 32 мм./> />
Шпонкапризматическая со скругленными торцами. Материал шпонки – сталь 45нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности определяем по формуле:
При чугунной ступице [s]см =70…100 МПа./> />
Передаваемыймомент Т = 17.64 Н×м.
sсм
8.2.      Рассчитаем шпоночные соединения для выходного вала.
8.2.1.    Соединениевал-колесо.
 Шпонку выбираем призматическую по ГОСТ 23360-78. Размерышпонки выбираем по таблице 19.11 из [4]:
— сечение                               b ´ h = 14 ´ 9 мм;
— фаска                                    0.5мм;
— глубина пазавала              t1 = 5.5 мм;
— глубина пазаступицы        t2 = 3.8 мм;
— длина                                    l = 48 мм./> />
Шпонкапризматическая со скругленными торцами. Материал шпонки – сталь 45нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности определяем по формуле:
При чугунном центре колеса [s]см =70…100 МПа./> />
Передаваемыймомент Т = 284.461 Н×м.
sсм
8.2.2.    Соединениевала с муфтой.
 Шпонку выбираем призматическую по ГОСТ 23360-78. Размерышпонки выбираем по таблице 19.11 из [4]:
— сечение                               b ´ h = 10 ´ 8 мм;
— фаска                                    0.4мм;
— глубина пазавала              t1 = 5 мм;
— глубина пазаступицы        t2 = 3.3 мм;
— длина                                    l = 50 мм./> />
Шпонкапризматическая со скругленными торцами. Материал шпонки – сталь 45нормализованная. Напряжения смятия и условия прочности определяем по формуле:
При чугунной ступице [s]см =70…100 МПа./> />
Передаваемыймомент Т = 284.461 Н×м.
sсм
8.3.      Выбор посадки для венца червячного колеса.
Мощность, передаваемаячервячным колесом  Р2 = 0.512 кВт;
Частота вращения  n2 = 17.189 об/мин;
Вращающий момент, передаваемыйчервячным колесом  Т = 284.461 Н×м.
 
Венец выполнен из бронзы БрА9ЖЗЛ отливка в кокиль (sТ = 245 МПа), чугунный центр — изсерого чугуна СЧ20  (sпч.р =118 МПа; n = 0.25) Колесо изображено нарис.4.1./> />
Минимальное контактное давление, которое должно быть создано по поверхностямсопрягаемых деталей для передачи момента Т:
Определим величину минимального расчетного натяга:
/>

Принимаем для материала охватываемой детали (чугуна)  Е1= 1.3×105 МПа  и  m = 0.25; для материала венца -  Е1= 1.1×105 МПа  и  m = 0.33./> />
            Вычислим коэффициенты с1  и  с2:
/>

Вычислим минимальный табличный натяг с учетом поправок:
DТ min= Dmin + u = 306 + 14.4 »320 мкм
По таблицам допусков и посадок [6] выбираем посадку всистеме отверстия: DТ min = 330 мкм; DТmax = 420 мкм.
            Проверку прочности соединяемых деталейпроизводим при контактном давлении, соответствующем максимально возможнойвеличине натяга:
/>
/> />
Для опасных точек внутренней поверхности венца червячного колеса при n = 1.0 получаем:/> />
Коэффициент запаса прочности:
Такой коэффициент запаса достаточен./> />
            Для опасных точек колесного центра:/> />
 Таким образом, колесный центр имеет весьма большой запас прочности.
9.         ВЫБОРСМАЗКИ РЕДУКТОРА И УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.
9.1.      Выбор системы и вида смазки.
            Скорость скольжения взацеплении VS = 1.842 м/с.Контактные напряжения sН = 142.58 Н/мм.По таблице 8.2 из [4] выберем масло  И-Т-Д-220.
            Используем картерную системусмазывания. В корпус редуктора заливаем масло так, чтобы венец червячного колесабыл в него погружен на глубину hм:
hм max £ 0.25d2 = 0.25×200 = 50 (мм);
hм min= 2×m = 2×5 = 10 (мм)
При вращении колеса масло будет увлекаться его зубьями,разбрызгиваться, попадать на внутренние стенки корпуса, откуда стекать в нижнююего часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которымпокрываются поверхности расположенных внутри корпуса деталей, в том числе иподшипники.
Объем масляной ванны    V = 0.65×Pпот= 0.65×1.306 = 0.85 л.
9.2.      Выборуплотнений.
И для червяка, идля червячного колеса выберем манжетные уплотнения по ГОСТ 8752-79. Установим ихрабочей кромкой внутрь корпуса так, чтобы обеспечить к ней хороший доступмасла.
10.       ВЫБОРМУФТ.
10.1.    Выбормуфты для входного вала.
Исходные данныеизвестные из предыдущих расчетов:
-     вращающиймомент на валу  Т = 17.64 Н×м;
-     частотавращения входного вала  n = 700 об/мин;
-     диаметрконсольного участка вала  d1 = 18 мм;
-     диаметрконсольного участка двигателя d2 = 28 мм.
Так как диаметрыконсольного участка вала (18 мм) и консольного участка двигателя (28 мм) неодинаковы,то муфта, соединяющая их, будет нестандартная. Правую полумуфту выберем по ГОСТ21424-75 для d = 28 мм:  D = 120 мм;  l = 42 мм. Левуюполумуфту изготовим сами для  d = 18 мм:  D = 120 мм;  l = 42 мм. Длинавсей муфты  L = 89 мм.
Тип муфты – сцилиндрическими отверстиями (рис. 10.1.).
10.2.    Выбормуфты для выходного вала.
Исходные данныеизвестные из предыдущих расчетов:
-     вращающиймомент на валу  Т = 284.461 Н×м;
-     частотавращения выходного вала  n = 17.189 об/мин;
-     диаметрконсольного участка вала  d = 36 мм.
Для данныхпараметров наиболее подходящая муфта упругая с торообразной оболочкой (рис10.2.). Размеры этой муфты возьмем по таблице 15.4 из [4] (ГОСТ 20884-75):
d = 36 мм;  D = 250 мм;  L = 240 мм;  l = 60 мм;  nmax = 2000 об/мин.
Номинальныйвращающий момент  Т = 315 Н×м.
Максимальныймомент при кратковременной перегрузке  1000 Н×м.
11.       ОПИСАНИЕКОНСТРУКЦИИ РАМЫ.
Для изготовлениярамы используются швеллера по ГОСТ 8240-72. Швеллера соединяются между собойпосредством сваривания плавящими электродами.
 Два продольныхшвеллера №12 длиной по 565 мм скрепляются между собой с левой части швеллером№12 длиной 45 мм, справа встык к ним приваривается швеллер №30 длиной 180 мм. Вправой же части сверху устанавливается швеллер №18 длиной 180 мм параллельношвеллеру №30.  Редуктор крепится на 2 продольных швеллера №12, а двигатель на 2поперечных швеллера №18 и №30. В местах их крепления привариваются пластины исверлятся отверстия диаметром 12 мм, а снизу привариваются косые шайбы. Нанижних полках швеллеров №12 и №30 в местах крепления рамы к фундаментусверлятся отверстия диаметром 12 мм и привариваются косые шайбы.
 Габаритныеразмеры рамы: длина 665 мм, высота 310 мм, ширина 180 мм.Формат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Приме-чание Документация ДМ 2501.100.000 СБ Редуктор червячный ДМ 2501.100.000 ПЗ Расчетно-пояснительная записка Сборочные единицы 1 ДМ 2501.110.000 Червяк 2 ДМ 2501.120.000 Вал выходной Детали 3 ДМ 2501.100.001 Корпус 1 4 ДМ 2501.100.002 Крышка смотровая 1 5 ДМ 2501.100.003 Крышка смотровая 1 6 ДМ 2501.100.004 Крышка подшипника 1 7 ДМ 2501.100.005 Крышка подшипника 1 8 ДМ 2501.100.006 Крышка подшипника 1 9 ДМ 2501.100.007 Крышка подшипника 1 10 ДМ 2501.100.008 Стакан 1 11 ДМ 2501.100.009 Прокладка 1 12 ДМ 2501.100.010 Прокладка 1 13 ДМ 2501.100.011 Прокладка регулировочная 2 14 ДМ 2501.100.012 Прокладка регулировочная 2 15 ДМ 2501.100.013 Маслоуказатель 1 16 ДМ 2501.100.014 Отдушина 1 17 ДМ 2501.100.015 Винт грузовой 2 ДМ 2501.100.000 СП Изм Лист № документа Подпись Дата Разработал Неупокоев Д.А. Редуктор Лит. Лист Листов Проверил Слесарев Е.Н. у 1 2 КГУ  группа М-3115 Н. контр. Утв /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> Формат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Приме-чание 18 ДМ 2501.100.016 Кольцо уплотнительное 2 19 ДМ 2501.100.017 Пробка коническая 1 Стандартные изделия Болты ГОСТ 7798-70 21 М6 ´ 6g ´ 25.5.8 4 22 M8 ´ 6g ´ 25.5.8 16 23 M8 ´ 6g ´ 30.5.8 12 Винты ГОСТ 1491-80 24 М6 ´ 6g ´ 18.5.8 4 25 M8 ´ 6g ´ 22.5.8. 4 Манжеты ГОСТ 8752-79 26 1 – 24 ´ 38 1 27 1 – 40 ´ 56 1 Шайбы ГОСТ 6402-70 28 665Г 4 29 865Г 28 ДМ 2501.200.000 СП Лист 2 Изм. Лист № документа Подпись Дата /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> Формат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Приме-чание Документация ДМ 2501.200.000.СБ Сборочный чертеж Детали 1 ДМ 2501.200.201 Пластина 4 2 ДМ 2501.200.202 Пластина 4 3 ДМ 2501.200.203 Швеллер 18 ГОСТ 8240-72 ст 3 ГОСТ 535-58 L = 180 1 4 ДМ 2501.200.204 Швеллер 12 ГОСТ 8240-72 ст 3 ГОСТ 535-58 L = 565 1 5 ДМ 2501.200.205 Швеллер 12 ГОСТ 8240-72 ст 3 ГОСТ 535-58 L = 565 1 6 ДМ 2501.200.206 Швеллер 12 ГОСТ 8240-72 ст 3 ГОСТ 535-58 L = 45 1 7 ДМ 2501.200.207 Швеллер 30 ГОСТ 8240-72 ст 3 ГОСТ 535-58 L = 180 1 8 ДМ 2501.200.208 Косые шайбы 12 12 ДМ 2501.200.000 СП Изм Лист № документа Подпись Дата Разработал Неупокоев Д.А. Рама сварная Лит. Лист Листов Проверил Слесарев Е.Н. у 1 1 КГУ  группа М-3115 Н. контр. Утв /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> Формат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Приме-чание Документация ДМ 2501.300.000 СБ Сборочный чертеж Сборочные единицы 1 ДМ 2501.100.000 СБ Редуктор 1 2 ДМ 2501.200.000 СБ Рама сварная 1 3 ДМ 2501.300.000 СБ Муфта 1 Стандартные изделия Болты ГОСТ 7798-70 4 М10 ´ 6g ´ 38.5.8 4 5 M10 ´ 6g ´ 50.5.8 4 Гайки ГОСТ 5915-70 6 М10 8 Муфта торообразная 7 250 – 36 – 1.1 ГОСТ 20884-75 1 Шайбы 8 1065Г ГОСТ 6402-70 8 9 10 ГОСТ13371-68 8 Электродвигатель 10 4А1008УЗ ГОСТ 19523-74 1 ДМ 2501.300.000 СП Изм Лист № документа Подпись Дата Разработал Неупокоев Д.А. Привод Лит. Лист Листов Проверил Слесарев Е.Н. у 1 1 КГУ  группа М-3115 Н. контр. Утв /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
СПИСОКИСПОЛЬЗАВАННОЙ ЛИТЕРАРУРЫ.
1.         СмолинА.И.  Кинематический расчет привода.  Методические указания. Курган: 1989. 22 с.
2.         РатмановЭ.В. Расчет передач зацеплением. Учебное пособие. Курган, 1995. 78 с.
3.         КолесниковВ.Н. Расчет валов. Методические указания. Курган, 1996. 25 с.
4.         ДунаевП.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: Высшая школа,1990. 400 с.
5.         ЧернавскийС.А., Ицкович Г.М. и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.:Машиностроение, 1979. 351 с.
6.         ФедоренкоВ.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. Л.:Машиностроение, 1981. 416 с.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.