Проектирование привода пропеллерной мешалки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: «Проектирование привода пропеллерной мешалки»

Введение

Современное общество отличается от первобытного использованием машин.

Применение предметов, усиливающих возможности рук (палки, камни), и особенно освоение дополнительных источников энергии (костёр, лошадь) не только позволило человечеству выжить, но и обеспечило в дальнейшем победу над превосходящими силами природы.

Жизнь людей, даже самых отсталых племён, теперь немыслима без различных механических устройств и приспособлений (греч. "механа" - хитрость).

История использования машин начинается с глубокой древности. Известно применение пружин в луках для метания стрел, катков для перемещения тяжестей.

Такие простые детали машин, как металлические цапфы, примитивные зубчатые колеса, винты, кривошипы были известны до Архимеда (3-й век до новой эры). В эпоху возрождения Леонардо да Винчи (в 15 веке) создал новые механизмы: зубчатые колеса с перекрещивающимися осями, шарнирные цепи, подшипники качения. Уже тогда применялись канатные и ременные передачи, грузовые винты, шарнирные муфты.

Всерьёз говорить о применении машин можно лишь с эпохи промышленной революции XVIII века, когда изобретение паровой машины дало гигантский технологический рывок и сформировало современный мир в его нынешнем виде. Здесь важен энергетический аспект проблемы.

С тех же пор наметились основные закономерности устройства и функционирования механизмов и машин, сложились наиболее рациональные и удобные формы их составных частей - деталей. В процессе механизации производства и транспорта, по мере увеличения нагрузок и сложности конструкций, возросла потребность не только в интуитивном, но и в научном подходе к созданию и эксплуатации машин.

Развитие промышленности и, особенно, самой передовой техники того времени - железнодорожного транспорта, потребовало большого количества инженеров-механиков. Поэтому в ведущих университетах Запада уже с 30-х годов XIX века, а в Санкт-Петербургском университете с 1892 года читается самостоятельный курс "Детали Машин". Без этого курса теперь невозможна подготовка инженера-механика любой специальности.

Развитие теории и расчета деталей машин связаны с многими именами русских ученных. П.Л.Чебышев, математик и механик, изобретатель более 40 различных механизмов, в том числе и арифмометра. Н.Е. Жуковский, автор исследований по механике твердого тела, гидро- и аэродинамике. Л.В. Ассур, создатель рациональной классификации плоских шарнирных механизмов. В.Л. Кирпичев, автор первого учебника по деталям машин.

Исторически сложившиеся в мире системы подготовки инженеров при всех национальных и отраслевых различиях имеют единую четырёхступенчатую структуру:

1. На младших курсах изучаются ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ, которые представляют собой системы знаний о наиболее общих законах и принципах нашего мира. Это - Физика, Химия, Математика, Информатика, Теоретическая механика, Философия, Политология, Психология, Экономика, История и т.п.

2. Далее изучаются ПРИКЛАДНЫЕ НАУКИ, которые изучают действие фундаментальных законов природы в частных областях жизни, таковыми являются Техническая термодинамика, Теория прочности, Материаловедение, Сопротивление материалов, Теория механизмов и машин, Прикладная механика, Вычислительная техника и т.п.

3. На старших курсах (3-й и выше) студенты приступают к изучению ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН, таких как НАШ КУРС, а также "Основы стандартизации", "Технология обработки материалов" и т.п.; отраслевые различия здесь ещё сравнительно невелики.

4. Обучение завершается освоением СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН, таких как, например, "Расчет элементов сельскохозяйственных машин" и т.п., которые и составляют квалификацию инженера-механика соответствующей специальности.

При этом подлинно высококвалифицированным специалистом, способным решать конкретные инженерно-технические проблемы становится лишь тот, кто усвоит взаимосвязь и преемственность между фундаментальными, прикладными, общетехническими и специальными знаниями.

Курс "Детали машин" непосредственно опирается на курсы "Сопротивление материалов" и "Теория механизмов и машин", которыми, мы надеемся, студенты овладели в совершенстве. Кроме того, для успешного выполнения расчётно-графических работ и курсового проекта необходимы хорошие знания правил и приёмов курса "Инженерная графика".

Задание

Спроектировать привод к пропеллерной мешалке

Р₂=1,8 кВт

n₂=250 об/мин

Т=700 час

1. Выбор двигателя

1.1 Общий КПД привода

1.2 Требования мощности двигателя

мешалка мощность двигатель

1.3 Номинальная мощность двигателя

Таблица 1

№	Рном, кВт	Синхронная частота, об/мин	Номинальная частота, об/мин
1	2,2	750	700
2	2,2	1000	950
3	2,2	1500	1425
4	2,2	3000	2850

1.4 Частота вращения вала 2

1.5 Передаточное число привода

1.6 Передаточное число конической передачи

Рассмотрим 4 варианта привода:

Таблица 2

	Варианты привода
	1	2	3	4
Передаточное число привода	2,8	3,8	5,7	11,4

Выбираем вариант 2

Принимаем передаточное число (ГОСТ 2185-86)

Отклонение от заданного передаточного числа:

?5%, что допустимо

Таким образом, выбираем двигатель 4А100L6,

1.7 Кинематические и силовые характеристики на валах привода

Таблица 3

Тип двигателя 4А100L6
	Передача зубчатая коническая		Вал
			Двигатель	Редуктор
				Быстроходный	Тихоходный
Передаточное число	4	Р, кВт	2,2	2,13	2,02
КПД	0,96	щ, рад/с	99,4	99,4	24,9
	n, об/мин	950	950	238
	Т, НЧм	22	21	81

2. Выбор материалов зубчатых колес

Шестерня - сталь 45, твердость поверхности зубьев 269 ... 302 НВ

Колесо - сталь 45, твердость поверхности зубьев 235 … 262 НВ

Где и - цикл переменных напряжений

Фактические числа циклов переменных напряжений шестерня:

Вал -

Коэффициенты долговечности:

Шестерня -

Колесо -

Допускаемые контактные напряжения:

Шестерня -

Колесо -

Расчетное допускаемое напряжение:

Допускаемые напряжения изгиба:

Шестерня -

Колесо -

3. Расчет зубчатой конической передачи

Внешний делительный диаметр колеса:

Принято

По рекомендации принято число зубьев шестерни

Число зубьев колеса

Принято

Фактическое передаточное число

Отклонение от заданного :

< 4%, что допустимо

Внешний окружной модуль:

Внешний делительный диаметр шестерни:

Углы делительных конусов:

Внешнее конусное расстояние и длина зуба:

Принято .

Среднее конусное расстояние:

Средние делительные диаметры шестерни и колеса:

Основные геометрические размеры шестерни и колеса (по ГОСТ 19624-74):

Внешние диаметры вершин зубьев -

Диаметры впадин -

Средний окружной модуль:

Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру:

Окружная скорость колес:

Назначена 8 степень точности

Определим коэффициент нагрузки:

Коэффициент нагрузки:

Расчетное контактное напряжение:

Недогрузка составляет

Условие контактной выносливости выполняется

Силы, действующие в зацеплении:

Окружная -

Радиальная для шестерни, равная осевой для колеса -

Осевая для шестерни, равная радиальной для колеса -

Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

Определим коэффициент нагрузки:

Коэффициент нагрузки:

Эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса:

Определим коэффициенты формы зуба:

Отношения:

Проверяем зубья колеса:

Проверим пригодность заготовок шестерни и колеса

Предельный размер заготовки шестерни:

Фактический размер заготовки:

Предельный размер заготовки колеса:

Фактический размеры заготовки:

4. Предварительный расчет валов

Валы рассчитываем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям

Вал 1:

Принято:

Вал 2:

5. Определение реакций подшипников быстроходного вала

Реакции от сил в плоскости yz:

Проверка:



Реакции от сил в плоскости xz:

Проверка:

Реакции от консольной силы F_к:



Проверка:

Суммарные радиальные реакции:

6. Определение реакций подшипников тихоходного вала

Реакции от сил в плоскости yz:

Проверка:



Реакции от сил в плоскости xz:

Проверка:

Реакции от консольной силы F_к:



Проверка:

Суммарные радиальные реакции:

7. Проверка подшипников вала 1 на долговечность

Выбраны конические роликоподшипники 7206 (ГОСТ 333-79):

Радиальные реакции:

Осевая сила направлена влево. Подшипники установлены врастяжку

Осевые составляющие реакций:

Осевые нагрузки подшипников:

Рассмотрим подшипник 1 -

Отношение

Эквивалентная нагрузка:

Рассмотрим подшипник 2 -

Отношение

Эквивалентная нагрузка:

Расчетная долговечность более нагруженного подшипника 2:

Условие выполняется

Здесь

8. Проверка подшипников вала 2 на долговечность

Выбраны конические роликоподшипники 7106 (ГОСТ 333-79):

Радиальные реакции:

Осевая сила направлена влево. Подшипники установлены враспор

Осевые составляющие реакций:

Осевые нагрузки подшипников:

Рассмотрим подшипник 1 -

Отношение

Эквивалентная нагрузка:

Рассмотрим подшипник 2 -

Отношение

Эквивалентная нагрузка:

Расчетная долговечность более нагруженного подшипника 2:

Условие выполняется

Здесь

9. Проверка тихоходного вала на сопротивление усталости

Материал вала - сталь 45:

Пределы выносливости:

Проверяем сечение вала по шпоночной канавке под колесом:

Изгибающие моменты:

Результирующий изгибающий момент:

Вращающий момент

Диаметр вала , сечение шпонки

Моменты сопротивления сечения вала:

- осевой

- полярный

Амплитуды напряжений цикла в этом сечении:

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности вала в сечении по шпоночной канавке под колесом (допускаемый коэффициент запаса прочности ):

Условие выносливости выполняется

Проверяем сечение вала под подшипником 1 -

Изгибающий момент

Вращающий момент

Моменты сопротивления сечения вала ():

- осевой

- полярный

Амплитуды напряжений цикла в этом сечении:

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

Где

Коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности вала в сечении под подшипником 1 (допускаемый коэффициент запаса прочности ):

Условие выносливости выполняется

10. Расчет корпуса редуктора

Толщина стенки редуктора:

Принимаем

По рекомендации принимаем:

Диаметр фундаментных болтов

Выбираем болт

Диаметры болтов, соединяющих корпус с крышкой

Выбираем болт

11. Выбор и проверка муфт

Быстроходный вал

Выбрана муфта упругая 125-28-1.1Ч20-1.1 (ГОСТ 21424-75)

Допускаемый вращающий момент

Расчетный момент:

Условие выполняется

Тихоходный вал:

Выбрана муфта цепная 250-25-1.2 (ГОСТ 20742-81)

Допускаемый вращающий момент

Расчетный момент:

Условие выполняется

12. Проверка шпоночных соединений

Материал шпонок - сталь 45, нормализованная

Быстроходный вал:

Параметры шпонки:

Материал муфты чугун: Напряжение смятия:

Условие выполняется

Тихоходный вал (шпонка под колесом):

Параметры шпонки:

Материал колеса сталь:

Напряжение смятия:

Условие выполняется

Тихоходный вал (шпонка на конце вала):

Параметры шпонки:

Материал муфты сталь:

Напряжение смятия:

Условие выполняется

13. Смазывание редуктора

Смазывание зубчатого зацепления производится разбрызгиванием масла через сопло, которое присоединяется к трубопроводу общей смазочной системы нескольких редукторов

Сорт масла И-Г-А-46 ГОСТ 17479.4-87

Камеры подшипников заполняют пластичным смазочным материалом УТ-1 (ГОСТ 1957-73)

14. Допуски и посадки

Поля допусков:

Заключение

Редуктор собираем по сборочному чертежу и спецификации к нему. Принимаем наиболее прогрессивный метод сборки - поузловой. На сборку идут детали, соответствующие требованиям рабочих чертежей и нормативно-технической документации и принятые техническим контролем. Узел смотровой крышки. В отверстие крышки смотрового люка с наружной стороны выступающая часть отдушины приваривается к крышке сплошным угловым швом ручной электродуговой сваркой ГОСТ 5264-80 или полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа ГОСТ 11472-80. Узел быстроходного вала. На посадочные цапфы вала с обеих сторон в упор до заплечиков шестерни устанавливаются мазеудерживающие кольца. Подготовленные к установке подшипники - нагретые в масляной ванне устанавливаются на вал по схеме «в распор». Узел ведомого вала. В шпоночный паз вала устанавливается призматическая шпонка и напрессовывается косозубое колесо в упор до бурта. Затем со стороны бурта устанавливается мазеудерживающее кольцо. Аналогично у быстроходного вала устанавливаются шарикоподшипники. Узлы валов. В подготовленный к сборке корпус редуктора, (окрашенный изнутри маслостойкой краской красного цвета) в гнезда подшипников устанавливаются собранные узлы валов. Плоскость разъем корпуса и крышки покрываются герметиком и устанавливается крышка корпуса. Устанавливают 2 цилиндрических штифта фиксирующих положение крышки. Затягиваются фланцевые и у подшипников узлы. Масло. В резьбовое окно корпуса устанавливается маслоспускная пробка. Устанавливается глазок фонарного маслоиспускателя. Заливается масло. Смотровой люк. Смотровой люк закрывают крышкой и прокладке и закрепляют 4 болтами.

Регулировка. Редуктор подвергается регулировке и обкатке согласно требований технических усилий.

Литература

1) Иванов М. Н. Детали машин. Курсовое проектирование. Учеб. Пособие для машиностроительных вузов. М., «Высшая школа», 1975 - 551с.

2) Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование по деталям машин. Учеб. Пособие для техникумов. - «Высшая школа» 1991 - 432с.

3) Воробьёв Ю. В., Ковергин А. Д., Родионов Ю. В., Галкин П. А. «Детали машин» Учебно-методическое пособие. Тамбов. 2004 - 96с.

4) Курсовое проектирование по деталям машин. С. А. Чернавский. Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов. - М.: Машиностроение, 1988 - 416с.

5) Атлас конструкций.

6) В. И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя, тома 2 и 3. М.: Машиностроение, 1980.

Размещено на Allbest.ru