Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТНО - ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Детали машин»

«Проектирование привода конвейера»



Оглавление

• Введение
• Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода
• Расчет червячных передач
• Расчет тихоходной ступени червячного редуктора
• Выбор типа и схемы установки подшипников
• Проверочный расчет валов
• Проверочный расчет подшипников качения
• Расчет шпоночных соединений
• Расчет муфт
• Список литературы


Введение

Редуктор - это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключенный в отдельный закрытый корпус. Редукторпредназначен для понижения числа оборотов и, соответственно, повышения крутящего момента.

Редукторы делятся по следующим признакам:

- по типу передачи - на зубчатые, червячные или зубчато-червячные:

- по числу ступеней - на одноступенчатые (когда передаче осуществляется одной парой колес), двух-, трех- или многоступенчатые:

- по типу зубчатых колес - на цилиндрические, конические, или коническо-цилиндрические;

- по расположению валов редуктора в пространстве - на горизонтальные, вертикальные, наклонные:

по особенностям кинематической схемы " на развернутую, соосную с раздвоенной ступенью.



Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода

Потребляемая мощность

Определяем общий КПД двигателя:

где -КПД муфты;

-КПД червячной передачи;

-КПД подшипников качения (одной пары).

Определяем требуемую мощность электродвигателя:

Определяем частоту вращения приводного вала:

где

-передаточное число быстроходной ступени редуктора

-передаточное число тихоходной ступени редуктора.

По полученным данным подбираем электродвигатель. Тип электродвигателя АИР71В2\2805 ()

Определяем вращающее моменты на валах привода:

Определяем вращающий момент на приводном валу:

Определяем вращающий момент валу колеса тихоходной ступени:

Определяем вращающий момент на валу колеса быстроходной ступени:

Определяем вращающий момент на валу червяка быстроходной ступени:

Расчет червячных передач

Выбираем материал со средними механическими характеристиками. Для червяка: сталь 45, термическая обработка - улучшение, закалка HRC 45-50, .

Выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения:

где

- частота вращения колеса;

- передаточное число;

- вращающий момент на колесе.

Быстроходная ступень:

Выбираем материал со средними механическими характеристиками. Для колеса: БрА9ЖЗЛ, для которого ; .

Коэффициент эквивалентности:

Допускаемые контактные напряжения:

- для червяков с HRC ? 45;

Допускаемое напряжение изгиба для материала зубьев червячного колеса:

где

, где - эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи.

Суммарное число циклов перемены напряжений:

Коэффициент эквивалентности:

К_FL - коэффициент долговечности

Допускаемое напряжение изгиба:

Придельные допускаемые напряжения:

Межосевое расстояние передачи:

где - для эвальвентных, архимедовых и конволютных червяков.

- коэффициент концентрации нагрузки, при переменном режиме нагружения.

где находится по графику.

Принимаем - из стандартного ряда.

Основные параметры передачи.

Число зубьев колеса:

Модуль передачи:

Коэффициенты диаметра червяка:

Коэффициент смещения:

Угол подъема линии витка червяка на делительном цилиндре:

на начальном цилиндре:

Фактическое передаточное число:

Размеры червяка и колеса.

Диаметр делительный червяка:

Диаметр вершин витков:

Диаметр впадин

Длина нарезной части червяка:

конвейер вал подшипник привод

Диаметр делительный колеса:

Диаметр вершин зубьев:

Диаметр впадин

Диаметр колеса наибольший:

где k = 2 - для передач с эвольвентным червяком.

Ширина венца:

где при

Проверочный расчет передачи на прочность.

Определим скорость скольжения в зацеплении:

где

Расчетное напряжение:

- коэффициент нагрузки.

- коэффициент концентрации нагрузки.

- коэффициент деформации червяка.

X - коэффициент, учитывающий влияние режима работы передачи на приработку зубьев червячного колеса и витков червяка.

КПД передачи.

где - приведенный угол трения определяемый экспериментально

Силы в зацеплении.

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе:

Радиальная сила:

при

Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба.

где - коэффициент формы зуба колеса

Тепловой расчет.

В связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты необходима проверка на нагрев.

Мощность на червяке:

Температура нагрева масла (корпуса) при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения:

где - коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора.

- максимально допускаемая температура нагрева масла (зависит от марки масла).

А - поверхность охлаждения корпуса ().

Приблизительно принимаем А = 0,16 , при по рекомендациям

, принимаем .

Расчет тихоходной ступени червячного редуктора

Выбираем материал со средними механическими характеристиками.

Для червяка: сталь 40Х,

Для колеса: С420, .

Скорость скольжения:

Допускаемые контактные напряжения:

- для червяков с HRC ? 45;

Межосевое расстояние передачи:

при

Принимаем - из стандартного ряда.

Основные параметры передачи.

Число зубьев колеса:

Модуль передачи:

Коэффициенты диаметра червяка:

Коэффициент смещения:

Угол подъема линии витка червяка на начальном цилиндре:

Размеры червяка и колеса

Диаметр делительный червяка:

Диаметр вершин витков:

Диаметр впадин

Длина нарезной части червяка:

Диаметр делительный колеса:

Диаметр вершин зубьев:

Диаметр впадин

Диаметр колеса наибольший:

где k = 2 - для передач с эвольвентным червяком.

Ширина венца:

где при

Силы в зацеплении.

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе:

Радиальная сила:

при

Температура нагрева масла (корпуса) при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения:

где - мощность на червяке.

Для компоновки двухступенчатого червячного редуктора пользуемся рекомендациями.

Предварительные размеры валов.

Быстроходный вал:

усредненная величина диаметра вала

промежуточный вал

Размещение между деталями передач

Значение величины a = 11 мм рекомендуемое.

Окончательные размеры зазоров могут отличатся от расчетного значения.



Выбор типа и схемы установки подшипников

Опоры червяка нагружены значительными осевыми силами, поэтому для их опоры в основном применяют конические роликовые подшипники.

Быстроходный вал. Фиксирующая опора - два конических роликовых подшипника 7205А ГОСТ 27365-87, плавающая опора - подшипники 305 ГОСТ 8338-75. Фиксирующая - воспринимает радиальную и осевую силы, плавающая - только радиальную.

Промежуточный вал. Аналогичная схема установки.

Подшипники: 2 7212А ГОСТ 27365-87 и 310 ГОСТ 8338-75.

Проверочный расчет валов.

Проверим на прочность промежуточный вал.

a = 70 мм; b = 160 мм; c = 150 мм;

Сечение 1:

Сечение 2:

Сечение 1:

Сечение 2:

Расчет на сопротивление усталости.

где - запас выносливости по кручению.

где - предел выносливости по кручению

Принимаем

- амплитуда переменной составляющей циклов нагружения при изгибе.

d = 0,045м.

Наиболее опасное сечение 1.

Напряжение кручения:

Напряжение изгиба в сечении 1:

Статическая прочность:

Вывод: промежуточный вал с данными размерами работоспособен.

Проверка на прочность тихоходного вала

- наружная сила муфты.

Напряжение изгиба в опасном сечении:

Напряжение кручения:

Статическая прочность:

Вывод: тихоходный вал с данными размерами работоспособен.

Проверочный расчет подшипников качения

Промежуточный вал - червяк.

Проверим на работоспособность правую опору вала (см. выше). Подшипник 310 ГОСТ 8338 - 75.

Осевая сила:

По таб. 16.5 находим l = 0,35 и далее при V = 1 находим , где

В расчетах принимаем, что осевая нагрузка приходится на левую опору (27212А). Ресурс подшипника

По формуле 16.32

При (см. таб. 16.3)

где (рекомендации к формуле).

- реальная сила.

- потребная грузоподъемность.

Условие выполняется.

Проверка опор тихоходного вала.

Проверим левую опору (наиболее нагруженную).

Подшипник 7212А ГОСТ 27365 - 87

Условие выполняется, подшипник 7212А работоспособен.

Расчет шпоночных соединений

Быстроходный вал (вал - муфта).

T = 3,5 Н*м; d = 20мм;

Размер шпонки: h = 6 мм; l = 40 мм;

по ГОСТ 23360 - 78 - шпонки призматические.

Условие прочности на смятие:

где

условие выполняется.

Промежуточный вал

T = 45 Н*м; d = 45мм;

Размер шпонки: h = 9 мм; l = 50 мм;

условие выполняется.

Тихоходный вал

T = 824 Н*м; d = 70мм;

Размер шпонки: h = 12 мм; l = 80 мм;

условие выполняется.

Выходной вал - муфта

T = 824 Н*м; d = 50мм;

Размер шпонки: h = 9 мм; l = 70 мм;

условие выполняется.

Все шпоночные соединения работоспособны.

Расчет муфт

Для выходного вала редуктора по рекомендации выбираем муфту с резиновым упругим элементом. Муфта допускает радиальное смещение осей ; перенос осей ; компактна и надежна.

Работоспособность резиновой звездочки определяется напряжением смятия.

где z - число зубьев звездочки. Принимаем z = 4.

d - посадочный диаметр полумуфты на выходной вал редуктора.

Ориентировочно d = 50 мм.

K = 1,4 - коэффициент перегрузки (циклограмма)

условие выполняется.

Для соединения редуктора с электродвигателем выбираем муфту с торообразной упругой оболочкой. Муфта обладает большой энергоемкостью, высокими упругими и компенсирующими свойствами.

Рассчитывается муфта по напряжениям сдвига:

Т.к. крутящий момент на входном валу редуктора невелик T = 3,5 Н*м, то расчет не выполняется.



Список литературы:

1. М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.

2. Дунаев П. Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высшая школа, 1985.

3. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин . М.: Машиностроение , 1988.

4. Д.Н. Решетов - Детали машин. Атлас конструкций. М.: «Машиностроение», 1970.

5. М.И. Анфимов - Редукторы. Конструкции и расчет. М.: «Машиностроение», 1972.

Размещено на Allbest.ru