--PAGE_BREAK--Подготовка исходных данных для расчета редуктора на ЭВМ и выбор электродвигателя
Требуемая мощность асинхронного электродвигателя:
, где
— общий КПД привода;
— ориентировочное значение КПД редуктора;
— КПД упругой муфты;
— КПД пары подшипников приводного вала
Частота вращения приводного вала :
Частота вращения тихоходного вала редуктора :
Предварительная частота вращения электродвигателя:
где u’ = 30 – предварительное передаточное отношение редуктора.
Выбираем двигатель исходя их условий:
1. Рэ£Pэл
2. n’э ~ nэ
Исходя из наших данных выбираем двигатель 100S4/1410
Pэл= 3 кВт
nсинх.= 1500 мин-1
nэл.= 1410 мин-1
dэл.= 28 мм
Расчёт действительного передаточного отношения редуктора:
Расчёт момента на приводном валу:
Подготовка данных для расчёта на ЭВМ
Зубчатый цилиндрический двухступенчатый редуктор по соосной схеме с тихоходной ступенью внутреннего зацепления.
- Вращающий момент на тихоходном валу, Н*м ТТ = 519,1 Н*м
- Частота вращения тихоходного вала, мин-1 nТ= 48,53 мин-1
- Расчётный ресурс работы, час 10000 часов
- Режим нагружения III
- Передаточное отношение механизма U= 29,05
- Коэффициент ширины венца 0,250
- Степень точности 8
- Коэффициент запаса по изгибной прочности 2,2
- Твёрдость поверхности шестерни, HRCэ варьируется
колеса, HRCэ варьируется
- Минимально допустимое число зубьев шестерни 12
- Отношение передаточных чисел ступеней варьируется
- Угол наклона зубьев тихоходной передачи 0
продолжение
--PAGE_BREAK--Расчет цилиндрического двухступенчатого редуктора
Расчетредукторабыл проведен с помощью ЭВМ. При проектировании двухступенчатого редуктора необходимо решить вопрос о распределении известного общего передаточного числа uред. между быстроходной uби тихоходной uт ступенями редуктора (uред. = uб*uт). Поэтому в программе предусматривается проведение расчетов при различных отношения uб/uт. В программе также варьируется термообработка колес, которая очень существенно влияет на массу редуктора и его стоимость.
По рассчитанным данным ищется оптимальный вариант конструкции, учитывающий минимальную массу редуктора, минимальную стоимость и габариты. Также необходимо учитывать следующие требования: диаметр шестерни быстроходной ступени не должен снижать жесткость вала; возможность размещения в корпусе подшипников валов быстроходной и тихоходной ступеней; зубчатое колесо быстроходной ступени не должно задевать за тихоходный вал; зубчатые колеса обоих ступеней должны погружаться в масляную ванну примерно на одинаковую глубину.
Материалы и термообработка деталей передач.
В качестве типа обработки передач был выбран II. Шестерни – закалка ТВЧ, колёса – улучшение.
Выбор материалов деталей:
Быстроходный вал-шестерня и промежуточный вал-шестерня – Сталь 40Х
Тихоходный вал – Сталь 45
Колесо быстроходное в сборе:
· Материал основы колеса – Сталь 40Х
· Материал упругих элементов (пружины растяжения сжатия) – Сталь 40Х13
Определение диаметров валов
Быстроходный вал :
Принимаем: d= 32 мм, чтобы не ослаблять шестерню входного вала.
dБД= 42 мм – диаметр полой части вала для сопряжения в выходным валом электродвигателя.
Промежуточный вал :
Принимаем:
Диаметры вала для посадки подшипников из сборочных соображений принимаем:
Тихоходный вал :
Принимаем:
Расчёт диаметров и длин ступиц Быстроходное колесо
Определение длины ступицы.
Определения диаметра ступицы.
Материал колеса – Сталь
Тихоходное колесо
Определение длины ступицы.
Определения диаметра ступицы.
Материал колеса – Сталь
Расчет соединений с натягом, шпоночных и шлицевых соединений Шпоночные соединения
Шпоночное соединение для передачи вращающего момента с электродвигателя на быстроходный вал.
Диаметр вала:
Передаваемый момент:
Тип шпонки: призматическая
Окончательно выбираем:
«Шпонка 8х7х28 ГОСТ 23360-78»
Шпоночное соединение для передачи вращающего момента с тихоходного вала на муфту.
Диаметр вала:
Передаваемый момент:
Тип шпонки: призматическая
Окончательно выбираем:
«Шпонка 10х8х63 ГОСТ 23360-78»
продолжение
--PAGE_BREAK--Соединения с натягом
а). Соединения с натягом промежуточного вала с колесом
1. Среднее контактное давление (Н/мм2 )
2. Деформация деталей (мкм)
3. Поправка на обмятие микронеровностей :
4. Потребный измеренный натяг (мкм), с учётом смятия микронеровностей:
5. Максимальный натяг (мкм), допускаемый прочностью деталей
6. Выбор посадки
Из таблицы для и выбираем посадку H7/u7
7. Температура нагрева колеса
Для диаметра d=33 мм Zсб=10 мкм. Коэффициент линейного расширения для стали
, что является допустимым
б). Соединения с натягом тихоходного вала с колесом
1. Среднее контактное давление (Н/мм2 )
2. Деформация деталей (мкм)
3. Поправка на обмятие микронеровностей :
4. Потребный измеренный натяг (мкм), с учётом смятия микронеровностей:
5. Максимальный натяг (мкм), допускаемый прочностью деталей
6. Выбор посадки
Из таблицы для и выбираем посадку H7/u7
7. Температура нагрева колеса
Для диаметра d=56 мм Zсб=10 мкм. Коэффициент линейного расширения для стали
, что является допустимым
Расчёт корпуса
Материал корпуса – серый чугун не ниже марки СЧ15.
Метод изготовления – литьё.
Толщину стенки корпуса рассчитываем через приведённый габарит N.
N, м
0.4
0.6
1.0
1.5
2.0
d, мм
7
8
10
12
14
Принимаем d=8 мм.
Диаметр винтов для крепления частей корпуса.
Расстояние между деталями.
Между подвижными и неподвижными.
Между подвижными деталями
Между дном корпуса и поверхностью колёс
продолжение
--PAGE_BREAK--Расчет валов и подшипников качения Определение сил реакций в опорах валов Тихоходный вал редуктора
а) Сила, действующая на выходной конец вала со стороны муфты :
Силы реакций в опорах вала:
б) Силы реакций в опорах вала от радиальной и осевой нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости XZ:
в) Силы реакций в опорах вала от окружной нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости YZ:
г) Суммарные силы реакций в опорах тихоходного вала :
Промежуточный вал редуктора
а) Силы реакций в опорах вала от радиальной осевой нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости XZ:
б) Силы реакций в опорах вала от окружной нагрузки :
Данные силы реакций находятся в плоскости YZ:
в) Суммарные силы реакций в опорах промежуточного вала :
Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов
Расчет валов на прочность по на статическую прочность и сопротивление усталости
Тихоходный вал
Наиболее нагруженным является тихоходный вал редуктора, таким образом проведем для него следующие расчеты:
— расчет на статическую прочность;
— расчет на сопротивление усталости;
Исходные данные для расчета :
Марка стали
Твердость (не ниже)
Механические характеристики Н/мм2
45
270
900
650
390
410
230
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно совместного изгиба и кручения является сечение 1 :
, где Кп – коэффициент отношения максимального вращающего момента электродвигателя к номинальному. (Для большинства электродвигателей Кп=2,2)
Осевой момент сопротивления сечения :
Момент сопротивления сечения при кручении :
Касательное и нормальное напряжение:
Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Общие коэффициент запаса прочности:
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно усталостной прочности является сечение 1 :
Амплитуда напряжений цикла в опасном сечении :
Коэффициенты концентрации напряжений в рассматриваемом сечении
Пределы выносливости вала :
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Расчетный коэффициент запаса прочности :
Таким образом условие сопротивления усталости для сечения 1 выполнено.
Промежуточный вал
Проведем для промежуточного вала следующие расчеты:
— расчет на статическую прочность
Исходные данные для расчета :
Марка стали
Твердость (не ниже)
Механические характеристики Н/мм2
40Х
270
900
750
450
410
240
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно совместного изгиба и кручения является сечение 1 :
Осевой момент сопротивления сечения :
Момент сопротивления сечения при кручении :
Касательное и нормальное напряжение:
Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Общие коэффициент запаса прочности:
Быстроходный вал
Проведем для промежуточного вала следующие расчеты:
— расчет на статическую прочность
Исходные данные для расчета :
Марка стали
Твердость (не ниже)
Механические характеристики Н/мм2
40Х
270
900
750
450
410
240
Предположительно, наиболее опасным сечением относительно совместного изгиба и кручения является сечение 1 :
Осевой момент сопротивления сечения :
Момент сопротивления сечения при кручении :
Касательное и нормальное напряжение:
Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Общие коэффициент запаса прочности:
продолжение
--PAGE_BREAK--Подбор подшипников
Подбор подшипников качения для опор тихоходного вала
Исходные данные для расчета :
Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 211 :
Размеры
Грузоподъемность (кН)
d
D
b
r
Cr
C0r
211
55
100
21
2,5
43,6
25
продолжение
--PAGE_BREAK--
Наиболее нагруженной является опора Б, следовательно расчет будем проводить для нее. Таким образом, получаем :
Для типового режима нагружения IIIкоэффициент эквивалентности
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как , то выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
Таким образом, окончательно выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 211
Подбор подшипников качения для опор промежуточного вала
Исходные данные для расчета :
Предварительно принимаем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой/средней серии 207/306 :
Размеры
Грузоподъемность (кН)
d
D
b
r
Cr
C0r
207
35
72
17
2
25,5
13,7
Размеры
Грузоподъемность (кН)
d
D
b
r
Cr
C0r
306
30
72
19
2
28,1
14,6
Расчёт опоры А. Подшипник 306.
Для типового режима нагружения IIIкоэффициент эквивалентности
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как , то выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
Таким образом, окончательно выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 306
Расчёт опоры Б. Подшипник 207.
Для типового режима нагружения IIIкоэффициент эквивалентности
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка при
Требуемая динамическая грузоподъемность :
Так как , то выбранный подшипник подходит.
Ресурс подшипника :
Таким образом, окончательно выбираем подшипники шариковые радиальные однорядные легкой серии 207
продолжение
--PAGE_BREAK--