Привод мешалки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Срок службы приводного устройства

Где - срок службы привода, лет.

- коэффициент годового использования.

Принимаем число дней работы в году = 344

- продолжительность смены (принимаем - 8 часов); - число смен (принимаем - 2 смена); - коэффициент сменного использования; Принимаем число часов работы в смену = 7 ч.

Lh = 365•0,94•5•8•2•0,875=24 017

Профилактику принимаю равную 20%

Lh -20% = 19 213,6 часов

Принимаем Lh=20 000 часов

1.2 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Определяем требуемую мощность рабочей машины , кВт:

где F - значение тяговой силы;

? - линейная скорость тягового органа рабочей машины.

Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

где - КПД закрытой передача;

- КПД открытой передачи;

- КПД муфты;

- КПД подшипников качения;

- КПД подшипников скольжения;

n - число пар подшипников.

=0.97*0,97*0,98*0,9952*0,99=0,90

Определяем требуемую мощность двигателя:

Pде=2.2/0.9=2.4 кВт

Определяем номинальную мощность двигателя , кВт:

Выбираем тип двигателя:

Таблица 1

вариант	Тип двигателя	Номинальная мощность , кВт	Частота вращения, об/мин
			синхронная	номинальная
1 2 3 4	4АМ90L2Y3 4АМ100S4УЗ 4АМ112MA643 4АМ112МB8УЗ	3 3 3 3	3000 1500 1000 750	2850 1435 957 700

электродвигатель привод редуктор вал

Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины для ленточных конвейеров, грузоподъемных и прочих машин:

где ? - скорость тягового органа, м/с;

Определяем передаточное число привода для всех применяемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности ;

;

U1 =2850/70=40,7

U2=965/70=13,7

U3=1435/70=20,5

U4=700/70=10

Определяем передаточные числа ступеней привода:

Для этого необходимо определить из чего складывается передаточное число привода ()



где - передаточное число закрытой передачи (редуктора);

- передаточное число открытой передачи (цилиндрической, ременной).

Т.к. должно быть от 2 до 4, то принимаем

Окончательно выбираем электродвигатель марки: 4АМ112MA643,

где: ,

Определение силовых и кинематических параметров привода для каждого вала:

А) Мощность (учитывая КПД).

Б) Угловая скорость.

В) Частота вращения.

Г) Вращающий момент.

;



Кинематические параметры

Таблица 2

Вал	Частота вращения n, об/мин	Угловая скорость рад /сек	Мощность P, кВт	Вращающий момент T, Нм
Двигатель	955	100	2.4	24
1	289.2	16	2,1	21,8
2	64,2	8	2	41,8
Рабочая машина	64,2	8	1,9	40

1.3 Расчет цилиндрического редуктора

Выбор твердости, термообработки материала зубчатых передач.

Материал для шестерни сталь 45 с последующей термической обработкой улучшение. Твердость материала в пределах 269…302 НВ.

Средняя твердость зубьев шестерни для стали 45 находится по формуле:

Предельное значение шестерни:

Заготовка шестерни =80мм.

Материал для колеса сталь 45X с последующей термической обработкой улучшение. Твердость материала в пределах 235…262 НВ.



Средняя твердость зубьев колеса для стали 45X находится по формуле:

Предельное значение колеса:

Заготовка шестерни =125мм.

Определение допускаемых напряжений.

1. Определяем допускаемое контактное напряжение.

Шестерня:

где - коэффициент долговечности для зубьев шестерни.

где N - число циклов перемены напряжений за весь срок службы.

- число циклов перемены напряжений.

где угловая скорость соответствующего вала.

- срок службы привода.

Колесо:

где - коэффициент долговечности для зубьев шестерни.

где - число циклов перемены напряжений.

- число циклов перемены напряжений за весь срок службы.

где - угловая скорость соответствующего вала.

- срок службы привода.

N2 = 573•8•5•103=23•103

=1,8*248,5+67=514,3

Определяем среднее допускаемое контактное напряжение:

=492,8

2. Определяем допускаемые значения изгиба.

Шестерня:

где - коэффициент долговечности для зубьев шестерни.

Колесо:

где - коэффициент долговечности для зубьев шестерни.

Проектный расчет.

1. Определить главный параметр - межосевое расстояние , мм:

где - вспомогательный коэффициент. Для косозубых передач принимаем = 43.

- коэффициент ширины венца колеса. Принимаем 0,3.

u - передаточное число редуктора или открытой передачи.

- вращающий момент на тихоходном валу редуктора или на приводном валу рабочей машины для открытой передачи, H * м.

- допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом или среднее допускаемое контактное напряжение, H/.

- коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба.

Принимаем = 1

Принимаем

2. Определить модуль зацепления m, мм:

где - вспомогательный коэффициент. Принимаем равное 5,8.

- делительный диаметр колеса, мм.

- ширина венца колеса, мм.

- допускаемое напряжение изгиба материала колеса с менее прочным зубом, H/

Принимаем m=1,5

3. Определить угол наклона зубьев для косозубых передач:

4. Определить суммарное число зубьев шестерни и колеса:

5. Уточнить действительную величину угла наклона зубьев для косозубых передач:

6. Определить число зубьев шестерни:

7. Определить число зубьев колеса:

8. Определить фактическое передаточное число и проверить его отклонение от заданного:

Uф = = = 2,04; ДU = * 100% = 2%

9. Определить фактическое межосевое расстояние:

aw = =

10. Определить основные геометрические параметры передачи:

Шестерня:

d1 = = 1,5*21 *0,96 = 29,3 мм

da1 = d1 + 2m = 29,3+2*1,5 = 32,2 мм

df1 = d1 - 2.4m = 29,3-2,4*1,5 = 25,6 мм

b1 = b2 + 2 =18 + 2 = 20 мм

Колесо:

Проверочный расчет:

11. Проверить межосевое расстояние:

aw = (d1+d2)/2 = (29,3+60)/2 = 49,6 мм

12. Проверить пригодность заготовок:

Шестерня: Колесо:

Dз = da1 + 6 = 31,3+6=37,3 мм; Cз = 0,5 * b2 = 0,5*18,06 = 9,03 мм

Dз ? Dпред = 37,3? 80 Cз ? Sпред = 9,03? 125

13. Проверить контактные напряжения:

где К - вспомогательный коэффициент. К=376

 - окружная сила в зацеплении.

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями.

- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колеси степени точности передачи.

? = 162,8 492,8

14. Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса:

= YF2 * Yв * * KFб * KFв * KFv ?

= 3,65 * 0.85 * 1393,3/(18,06 * 1,5) * 1 * 1 * 1.04 = 166 H/мм2;

= *

= 166* = 256 Н/мм2;

Параметры зубчатой цилиндрической передачи

Таблица 3

Проектный расчет
Параметр	Значение	Параметр	Значение
Число зубьев: шестерни z1 колеса z2	21 43	Диаметр окружности вершин: шестерня da1 колесо da2	32,2 63
Вид зубьев	Косозубые	Диаметр окружности впадин: шестерня df1 колесо df2	25,6 56,3

Таблица 4

Проверочный расчет
Параметр	Допускаемые значения	Расчетные значения	Примечания
Контактные напряжения H/мм2	492.8	303,2
Напряжения изгиба H/мм2		276.8	256
		140.6	166

1.4 Расчет клиноременной передачи

1.Так как и = 955 принимаем клиновой ремень узкого сечения с диаметром ведущего шкива от 63 до 100 мм.

2.Так как и узкое сечение ремня, принимаем

3. Принимаем мм

4. Определить диаметр ведомого шкива , мм:

,

где u - передаточное число открытой передачи.

коэффициент скольжения.

мм.

5. Определить фактическое передаточное число и проверить его отклонение от заданного u:

6.Определить ориентировочное межосевое расстояние a, мм:

 мм

7. Определить расчетную длину ремня l, мм:

Принимаем l=1800 мм

8. Уточнить значение межосевого расстояния по стандартной длине:

9. Определить угол обхвата ремнем ведущего шкива , град:

10. Определить скорость ремня ??, м/с:

где - соответственно диаметр ведущего шкива и его частота вращения.

11. Определить частоту пробегов ремня U, :

где [U] - допускаемая частота пробегов.

12. Определить допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем с десятью клиньями , кВт:

где С - справочные коэффициенты.

13. Определить количество клиновых ремней z:

где - номинальная мощность двигателя, кВт;

[ - допускаемая мощность, передаваемая ремнями, кВт.

14. Определить силу предварительного натяжения , Н:

15. Определить окружную силу, передаваемую комплектом клиновых ремней , Н:

16. Определить силы натяжения ведущей и ведомой ветвей, Н:

17. Определить силу давления на вал , H:

Проверочный расчет

18. Проверить прочность одного клинового ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви , Н/мм:

где - напряжения растяжения, Н;

- напряжения изгиба, ;

Здесь - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней;

h - высота сечения клинового ремня.

- напряжения от центробежных сил, :

 - допускаемое напряжение растяжения,

Таблица 5

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Тип ремня	Узкий клиновой	Число пробегов ремня U, 1/c	2,2
Сечение ремня	УО 1600	Диаметр ведущего шкива	80
Количество ремней z	4	Диаметр ведомого шкива	500
Межосевое расстояние a	387,8	Максимальное напряжение	10
Длина ремня l	1800	Начальное напряжение ремня	203,57
Угол обхвата малого шкива ??, град	120	Сила давления ремня на вал	1872,8

1.5 Нагрузки валов редуктора

Редукторные валы испытывают два вида деформации - изгиб и кручение.

Деформация кручения на валах возникает под действием вращающих моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов вызывается силами в зубчатом(червячном) зацеплении закрытой передачи и консольными силами со стороны открытых передач и муфт.

Определение сил в зацеплении закрытых передач:

В проектируемом цилиндрическом косозубом редукторе угол наклона зубьев ??=. Угол зацепления принят ??=.

Определяем окружную силу в зацеплении:

На шестерне:



На колесе:

где - вращающий момент на тихоходном валу.

- делительный диаметр.

Определяем радиальную силу в зацеплении:

На шестерне:

На колесе:

где угол наклона зубьев цилиндрических колес.

Определяем осевую силу в зацеплении:

На шестерне:

На колесе:



Определяем консольную силу клиноременной передачи:

1.6 Разработка чертежа общего вида редуктора

Выбор материала валов:

В проектируемых редукторах рекомендуется применять термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х, одинаковые для быстроходного и тихоходного вала. Материал для вала шестерни и колеса сталь 45, с последующей термообработкой улучшение.

Выбор допускаемых напряжения на кручение.

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т.е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными: . При этом меньшие значения - для быстроходных валов, большие для тихоходных.

Определение геометрческих параметров ступеней валов.

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество би размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей.

1-я ступень под элемент открытой передачи или полумуфту:

Диаметр вала 1-я ступень , мм - шестерня цилиндрическая:

где - крутящий момент равный вращающему моменту на быстроходном валу, Н*м;

- допускаемое напряжение на кручение на быстроходном валу.

Диаметр вала 1-я ступень , мм - колеса:

где - крутящий момент равный вращающему моменту на тихоходном валу, Н*м; .

- допускаемое напряжение на кручение на тихоходном валу.

Найдем длину 1-й ступени , мм под шкив на быстроходном валу:

где - диаметр вала 1-й ступени шестерни в мм.

Найдем длину 1-й ступени , мм под шкив на тихоходном валу:

где - диаметр вала 1-й ступени колеса в мм.

2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник:

Диаметр вала 2-я ступень , мм - шестерня цилиндрическая:

где - диаметр вала 1-й ступени шестерни, мм;

t - высота буртика шестерни примем, t=2,2.

Диаметр вала 2-я ступень мм - колеса:

где - диаметр вала 1-й ступени колеса;

t - высота буртика колеса примем, t=2,5

Найдем длину 2-й ступени мм под уплотнение крышки с отверстием и подшипник на быстроходном валу:

где - диаметр вала на 2-й ступени шестерни, мм.

Найдем длину 2-й ступени мм под утопление крышки с отверстием и подшипник на тихоходном валу:

где - диаметр вала 2-й ступени колеса, мм;

3-я ступень под шестерню, колесо:

Диаметр вала 3-я ступень мм - шестерня цилиндрическая:

где - диаметр вала2-й ступени шестерни;

r - фаска подшипника, для шестерни; r = 1,6.

Диаметр вала 3-я ступень мм - колеса:

где - диаметр вала 2-й ступени колеса;

r - фаска подшипника, для колеса; r = 2.

Длину 3-й ступени вала мм под шестерню и колесо определить графически на эскизной компоновке.

4-я ступень под подшипник:

Диаметр вала 4-я ступень мм - шестерня цилиндрическая:

где - диаметр вала 2-й ступени шестерни;

Диаметр вала 4-я ступень мм колеса:



Найдем длину 4-й ступени мм под подшипник на быстроходном валу:

Где B - ширина подшипника для быстроходного вала; B = 15

Найдем длину 4-й ступени мм под подшипник на тихоходном валу:

где B - ширина подшипника для тихоходного вала; B = 23.

5-я ступень упорная или под резьбу:

Диаметр вала 5-я ступень мм - колеса:

где - диаметр вала 3-й ступени шестерни;

f - фаска ступицы для колеса; f = 1

Длину 5-й ступени вала мм определить графически на эскизной компановке.

Предварительный выбор подшипников.

Выбираем подшипник для шестерни:

Тип подшипника: радиальный шариковый однорядный средней серии 304.

Данные подшипника:

d=20

D=52 размеры

B=15 в мм

r=2

=15,9 грузоподъемность

=7,8 в кН

Выбираем подшипник для колеса:

Тип подшипника: радиальный шариковый однорядный средней серии 307.

Данные подшипника:

d=40

D=90 размеры

B=23 в мм

r=2,5

=41 грузоподъемность

=22,4 в кН

1.7 Компоновка редуктора

Выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД на миллиметровой бумаге соответствующего формата.

Расчет основных параметров для выполнения компоновки редуктора:

Диаметр ступицы d, мм:

где d - внутренний диаметр ступицы, равный диаметру 3-й ступени

вала мм

Длина ступицы:

Контур внутренней поверхности стенок корпуса редуктора с зазором х в нем, от вращающихся поверхностей колеса для предотвращения задевания:



где L - расстояние от вершин зубьев шестерни до колеса, мм; L=190,5

Расстояние от оси шестерни до внутренней поверхности корпуса, мм:

где D - диаметр наружного кольца.

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колеса, мм:

y = 4x

y = 4*9 = 36мм

1.8 Проверочный расчет шпонок

Условие прочности на зубчатом колесе:

где - окружная сила на шестерне или колесе, Н;

- площадь смятия, ;

Условие прочности на шестерне:



Условие прочности на полумуфте:

1.9 Расчет технического уровня редуктора

Определяем массу редуктора, кг:

где ц - коэффициент заполнения. ц=0,5;

плотность чугуна, кг/; 7,4*

V - условный объем редуктора, .

V=L*B*H

где L - длина редуктора, мм;

B - ширина редуктора, мм;

H - высота редуктора, мм.

V=0,19*0,105*0,071=1,4

Определяем критерий технического уровня редуктора, кг/Н*м:

где - вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н*м.



Г=0,12кг/Н*м - означает, что технический уровень - средний; в большенсте случаев производство экономически неоправданно.

Таблица 6

Тип редуктора	Масса m, кг	Момент , Н*м	Критерий г
Цилиндрический одноступенчатый	5,18	41,8	0,12

1.10 Выбор смазки

Смазывание зубчатых и червячных зацепления и подшипников применяют в целях защиты от коррозии, снижения коэффициента трения, уменьшения износа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей, снижения шума и вибраций.

Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием).

Определяю сорт масла:

Так как и ?? = 1,07 м/с, то сорт масла будет И-Г-А-68.

где И - индустриальное

Г - для гидравлических систем

А - масло без присадок

68 - класс кинематической вязкости.

Определить количество масла:

Объем масляной ванны определяется из расчета 0,4…0,8 масла на 1 кВт передаваемой мощности. Передаваемая мощность 2,3 кВт - объем масляной ванны 1,8 л.

Определяю уровень масла:

Уровень масла желательно чтобы проходил через центр подшипников.



Контроль уровня масла:

Уровень масла находящегося в корпусе редуктора, контролируют жезловым маслоуказателем, так как он удобен для осмотра, конструкция проста и достаточно надежна.

Слив масла.

Слив масла производится через пробку с цилиндрической резьбой.

d1	D	D1	L	i	b	S	t	d2	D2	b2
M16x1,5	25	21,9	26	3	3	19	1,9	16	28	3

1.11 Сборка редуктора

Перед сборкой, внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно отчищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с валов. На ведущий вал шестерни устанавливаем торцевые уплотнения стальными шайбами, затем насаживаем подшипники, предварительно нагретые в масле до 80…С. Затем для облегчения сборки и разборки, вне корпуса редуктора и удобства регулировки подшипников устанавливаем стакан, набиваем стакан пластинчатой смазкой.

На ведомый вал закладываем шпонку и запрессовываем зубатое колесо до упора в пятую ступень вала. Устанавливаем подшипники, предварительно нагретые в масле, аналогично быстроходному валу. Затем надеваем манжетное уплотнение и закрываем крышками.

Собранные валы укладываем в основание корпуса. Проверяем проворачивание валов, валы должны проворачиваться от руки.

Устанавливаем крышку корпуса, предварительно положив прокладку. Для центровки устанавливаем крышку на корпусе с помощью двух штифтов, закручиваем винты, крепящие крышку корпуса и стакан.

После этого заливаем в корпус масло и закручиваем щуп и отдушину, затем устанавливаем крышку на тихоходный вал.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.



Рис. 1 - Схема нагружения валов цилиндрического одноступенчатого редуктора

Размещено на http://www.allbest.ru/

СПИСОК ЛЕТИРАТУРЫ

1. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов «Детали машин курсовое проектирование», издательство «Высшая школа», 1984.

2. С.А. Чернявский, К.Н. Боков «Курсовое проектирование деталей машин», издательство «Машиностроение», 1979.

3. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. Калининград. Янтарный сказ, 1999 г.

Размещено на Allbest.ru