Содержание
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.
2. Расчет клиноременной передачи.
3. Расчет двухступенчатого цилиндрического редуктора.
4. Предварительный расчет валов
5. Конструктивные размеры корпуса редуктора
6. Определение реакций в подшипниках
7. Проверочный расчет подшипников
8. Проверочный расчет шпонок
9. Уточненный расчет валов
10. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.
Расчет требуемой мощности двигателя.
;
,
- КПД ременной передачи; - КПД зубчатой косозубой передачи с цилиндрическими колесами; - КПД подшипников качения. Тогда .
Расчет требуемой частоты вращения.
;
,
; ; - передаточные числа. Тогда .
По таблице принимаем мощность двигателя Р = 5,5 кВт; частоту вращения 3000 об/мин. Синхронная частота вращения двигателя равна 2880 об/мин. Модель электродвигателя: 100L2.
Определение передаточных чисел.
Фактическое передаточное число привода: .
Передаточные числа редуктора:
; ; ; полученные значения округляем до стандартных: ; .
Расчет частот вращения.
; ;
; ;
; ;
; .
Расчет крутящих моментов.
; ;
; .
I
II
III
18
33
126
33
126
430
2880
1440
360
1440
360
100
300
150
38
150
38
11
2
4,0
3,55
2. Расчет клиноременной передачи.
Выбираем сечение клинового ремня, предварительно определив угловую скорость и номинальный вращающий момент ведущего вала:
При таком значении вращающего момента принимаем сечение ремня типа А, минимальный диаметр . Принимаем.
Определяем передаточное отношение i без учета скольжения
.
Находим диаметр ведомого шкива, приняв относительное скольжение ε = 0,02:
.
Ближайшее стандартное значение . Уточняем передаточное отношение i с учетом ε:
.
Пересчитываем:
.
Расхождение с заданным составляет 1,9%, что не превышает допустимого значения 3%.
Определяем межосевое расстояние а: его выбираем в интервале
принимаем близкое к среднему значение а = 400 мм.
Расчетная длина ремня:
.
Ближайшее стандартное значение L = 1250 мм, .
Вычисляем
и определяем новое значение а с учетом стандартной длины L:
Угол обхвата меньшего шкива
Скорость
По таблице определяем величину окружного усилия , передаваемого клиновым ремнем: на один ремень.
.
Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня:
.
Коэффициент режима работы при заданных условиях , тогда допускаемое окружное усилие на один ремень:
.
Определяем окружное усилие:
.
Расчетное число ремней:
.
Определяем усилия в ременной передаче, приняв напряжение от предварительного натяжения
Предварительное натяжение каждой ветви ремня:
;
рабочее натяжение ведущей ветви
;
рабочее натяжение ведомой ветви
;
усилие на валы
.
Шкивы изготавливать из чугуна СЧ 15-32, шероховатость рабочих поверхностей .
3. Расчет двухступенчатого цилиндрического редуктора.
Для обеих ступеней принимаем:
Колесо: материал – сталь 40Х, термообработка – улучшение; .
Шестерня: материал – сталь 40Х, термообработка – улучшение; .
Передача реверсивная.
Для расчета принимаем: , .
Коэффициент долговечности при длительной эксплуатации принимаем ; коэффициент запаса прочности ; .
Рассчитаем допускаемые контактные напряжения:
, .
Рассчитаем допускаемые напряжения изгиба:
, .
Коэффициент на форму зуба ; коэффициент нагрузки ; коэффициент ширины венцов ; коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении; коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями
Расчет третьей (тихоходной) ступени.
Межосевое расстояние:
,
принимаем значение из стандартного ряда: а = 140 мм.
Нормальный модуль:
,
принимаем среднее значение, соответствующее стандартному: m = 2 мм.
Принимаем предварительно угол наклона зубьев β = 15˚ и определяем числа зубьев шестерни и колеса:
Уточняем значение угла β:
.
Основные размеры шестерни и колеса:
диаметры делительные:
;
,
проверка: .
Диаметры вершин зубьев:
;
,
диаметры впадин:
;
.
Ширина колеса:
.
Ширина шестерни:
.
Окружная скорость колеса тихоходной ступени:
.
При данной скорости назначаем 9-ю степень точности.
Коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:
.
Проверяем контактные напряжения:
,
;
.
Проверяем изгибные напряжения:
,
.
.
Силы, действующие в зацеплении тихоходной ступени:
окружная:
Определим тип используемых подшипников:
;
следовательно, будем использовать радиально-упорные шарикоподшипники.
Расчет второй (быстроходной) ступени.
Межосевое расстояние равно 140 мм из условия соосности, значения всех коэффициентов, используемых в расчете третьей ступени справедливы при расчете данной ступени.
Принимаем угол наклона зубьев β = 12˚50΄19˝, а модуль m = 1,5 мм и определяем числа зубьев шестерни и колеса:
Основные размеры шестерни и колеса:
диаметры делительные:
;
,
проверка: .
Диаметры вершин зубьев:
;
,
диаметры впадин:
;
.
Ширина колеса:
.
Ширина шестерни:
.
Окружная скорость колеса быстроходной ступени:
.
При данной скорости назначаем 9-ю степень точности.
Коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:
.
Проверяем контактные напряжения:
,
;
.
Проверяем изгибные напряжения:
,
.
.
Силы, действующие в зацеплении быстроходной ступени:
окружная:
Определим тип используемых подшипников:
;
следовательно, будем использовать радиально-упорные шарикоподшипники.
4. Предварительный расчет валов.
Расчетная формула:
Вал 1
Диаметр вала:
.
Диаметр вала под колесо:
.
Диаметр вала под подшипник:
.
Вал 2
Диаметр вала под колесо:
.
Диаметр вала под подшипник:
Вал 3
Диаметр вала:
.
Диаметр вала под колесо:
.
Диаметр вала под подшипник:
.
5. Конструктивные размеры корпуса редуктора.
Параметр
Расчетная формула и значение, мм
Толщина стенки корпуса
Толщина стенки крышки
Толщина фланца корпуса
Толщина фланца крышки
Толщина основания корпуса без бобышки
Толщина ребер основания корпуса
Толщина ребер крышки
Диаметр фундаментных болтов
Диаметр болтов у подшипников
Диаметр болтов, соединяющих основание и крышку
6. Определение реакций в подшипниках.
проверка:
.
проверка:
.
проверка:
.
7. Проверочный расчет подшипников.
Подшипник № 36207, d = 35 мм.
.
; тогда Х = 1; У = 0; .
Долговечность:
.
Подшипник № 36209, d = 45 мм. .
; тогда Х = 1; У = 0; .
Долговечность:
.
Подшипник № 36211, d = 55 мм.
.
; тогда Х = 1; У = 0; .
Долговечность:
.
Все подшипники удовлетворяют условию долговечности.
8. Проверочный расчет шпонок.
Материал шпонок – сталь 45. Проверим шпонки под зубчатыми колесами и шкивом на срез и смятие. .
Условия прочности:
Шпонка под шкивом:
Шпонка под колесом быстроходной ступени:
Шпонка под колесом тихоходной ступени:
Все шпонки удовлетворяют условию прочности на срез и смятие.
9. Уточненный расчет валов.
Материал валов – сталь 40Х улучшенная, . Определим коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях.
Вал 1, Сечение 1
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 1, Сечение 2
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 2, Сечение 1
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 2, Сечение 2
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 3, Сечение 1
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
10. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников.
Зацепления смазывают окунанием зубчатых колес в масло. Уровень масла должен обеспечивать погружение колес на высоту зуба. Объем масляной ванны равен 2,75 литра. Подшипники смазываются тем же маслом за счет разбрызгивания. Используемое масло марки И-100А.