Привод палубной лебёдки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ФГОУ ВПО «ДАЛЬРЫБВТУЗ»

Кафедра «Основы конструирования»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

На выполнение курсового проекта

По дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

Привод палубной лебёдки



Рис. 1. Кинематическая схема привода

1 - электродвигатель; 2 - муфта; 3 - двухступенчатый горизонтальный косозубый цилиндрический редуктор; 4 - кулачковая муфта; 5 - барабан.

Исходные данные:

Тяговое усилие на барабане………………..…

Скорость выборки ……………………………

Диаметр барабана………………………………

Срок службу привода…………………………

Перечень отчётной конструкторской документации к курсовому проекту

1. Пояснительная записка

2. Сборочный чертёж сборочной единицы (редуктор)

3. Рабочие чертежи деталей

1. Выбор электродвигателя

Мощность на барабане:

Общий КПД привода:

,

где: - КПД муфты;

- КПД цилиндрической зубчатой пары;

;

- КПД пары подшипников качения.

Требуемая мощность электродвигателя:

По таблице 2.27(2) примем электродвигатель марки 4А280М8 , для которого:

-

-синхронная частота вращения

- расчётная (фактическая) частота вращения с учётом скольжения

- диаметр вала

- длина вала

Номинальная угловая скорость электродвигателя:

Частота вращения барабана:

Угловая скорость барабана:

Общее передаточное отношение редуктора:

Разбиваем передаточное отношение по ступеням:

Тихоходная ступень

Быстроходная ступень



Примем стандартные значения передаточных отношений по СТ СЭВ 221-75 :

; ; .

Расхождение с раннее принятым не должно превышать 3%.

Кинематические параметры:

Силовые параметры:

Мощность

Крутящий момент

Таблица 1

Параметры привода по валам
№ вала	Частота вращения,	Угловая скорость,	Мощность	Крутящий момент,
Вал эл.двигателя	740	74,31	69,8	939
Быстроходный вал	740	74,31	67,72	911
Промежуточный вал	148	15,5	65,03	4195
Тихоходный вал	38,2	4	65,45	16363
Вал барабана	38,2	4	60	15000

2. Расчёт зубчатых колёс редуктора

2.1 Быстроходная ступень

2.1.1 Выбор материалов и расчёт допустимых напряжений

Для уменьшения габаритов редуктора выберем по таблице 3.3. [1] сталь 40ХН, термообработка - поверхностная закалка , твёрдость для шестерни 50HRC и для колеса 45HRC .

Допускаемые контактные напряжения , где предел контактной выносливости при базовом числе циклов по таблице 3.2. [1]: .

Для шестерни:

Для колеса:

Коэффициент долговечности при длительной эксплуатации редуктора , коэффициент безопасности .

Для косозубых колёс расчётное допускаемое контактное напряжение:

- для шестерни:

- для колеса:

Требуемое условие выполнено

Допускаемое напряжение изгиба:

где для шестерни и колеса

Коэффициент безопасности:

где

- для поковок и штамповок

Допускаемое напряжение:

2.1.2 Проектировочный расчёт

Межосевое расстояние из условия контактной прочности:

,

где: - для косозубой передачи,

Ближайшее значение межосевого расстояния согласно СТ СЭВ 229 - 75 : .

Нормальный модуль зацепления:

Согласно СТ СЭВ 267 - 76 принимаем:

Предварительно примем угол наклона зубьев:

Число зубьев шестерни и колеса:

Уточнённое значение угла наклона зубьев:

;

Основные размеры шестерни и колеса:

- делительный диаметр

Проверка:

- диаметр вершин зубьев:

- диаметр впадин:

Ширина колеса:

Ширина шестерни:

Коэффициент ширины шестерни:

Окружная скорость колеса :

При такой скорости принимаем 8 - ю ступень точности.

2.1.3 Проверочный расчёт зубьев на контактную выносливость

Расчётное контактное напряжение :

Коэффициент нагрузки:

Где ; ; .

Недогруз не должен превышать 5%

2.1.4 Усилия в зацеплении

- окружное:

- радиальное:

- осевое:

2.1.5 Проверочный расчёт зубьев на выносливость при изгибе

Расчётное напряжение изгиба:

Коэффициент нагрузки: ; ;

Эквивалентное число зубьев:

- у шестерни:

- у колеса:

Коэффициент формы зуба: ;

Отношение : - для шестерни

- для колеса

Дальнейший расчёт ведём для зубьев шестерни, так как для неё найденное отношение меньше:

;

Условие прочности выполнено.

2.2 Тихоходная ступень

Материалы и допускаемее напряжения примем такие же как и для быстроходной ступени.

Проектировочный расчёт.

Согласно СТ СЭВ 229 - 75 принимаем :

Согласно СТ СЭВ 267 - 76 принимаем :

Число зубьев:



Уточнённое значение угла наклона:

;

Основные размеры :

- делительный диаметр:

Проверка:

- диаметр вершин зубьев:

- диаметр впадин:

Ширина колеса и шестерни:



Коэффициент ширины колеса по диаметру:

Окружная скорость:

Принимаем 8 - ю ступень точности.

Проверочный расчёт на контактную выносливость.

Коэффициент нагрузки:

где: ; ;

Недогруз не должен превышать 5%

Усилия в зацеплении:

- окружное:

- радиальное:

- осевое:

Проверочный расчёт зубьев на изгиб

Коэффициент нагрузки : ; где ;

Эквивалентное число зубьев:

- у шестерни:

- у колеса:

Коэффициенты формы зуба : ; .

Отношение : - для шестерни:

- для колеса:

Расчёт ведём по шестерне:

Условие прочности выполнено.

проектировочный редуктор колесо вал

3. Проектировочный расчёт валов

Расчёт ведём по пониженным допускаемым напряжениям кручения:

3.1 Быстроходный вал

- диаметр входного конца:

Вал соединяется с двигателем муфтой, поэтому его диаметр должен быть в пределах одного типоразмера. Выбираем муфту упругую втулочно - пальцевую МУВП 1000 - 60 - 1,1 - 70, у которой одна полумуфта на , другая - на (на электродвигатель).

- диаметр вала под манжетное уплотнение:

- диаметр вала по подшипниками примем:

Шестерня выполнена заодно с валом.

3.2 Промежуточный вал

- диаметр под колесом:

Принимаем из стандартного ряда:

Шестерню выполним заодно с валом.

- диаметр вала под подшипниками:

3.3 Тихоходный вал

- диаметр выходного конца:

Принимаем из стандартного ряда

- диаметр вала под манжетным уплотнением:

- диаметр вала под подшипниками:

- диаметр вала под колесом:

4. Конструктивные размеры колёс

Колёса кованные

4.1 Колесо быстроходной ступени

- диаметр ступицы:

- длина ступицы:

Принимаем

- толщина обода

Принимаем

- толщина диска:

- диаметр центровой окружности:

- диаметр облегчающих отверстий:



4.2 Колесо тихоходной ступени

- диаметр ступицы:

- длина ступицы:

Принимаем:

- толщина обода:

Принимаем:

- толщина диска:

- диаметр центровой окружности:

- диаметр облегчающих отверстий:

5. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки:

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки: - верхнего пояса корпуса:

- нижнего пояса корпуса:

Диаметр болтов: - фундаментных:

Принимаем болты М24 - крепления крышки к корпусу у подшипников:

Принимаем болты М18. - соединения крышки к корпусу:

Принимаем болты М12

6. Эскизная компоновка

Выберем для опор быстроходного, промежуточного и тихоходного валов подшипники роликовые конические однорядные ГОСТ 27365 - 87 . Габариты подшипников подбираем по диаметру посадочных мест.

Так как окружная скорость быстроходной ступени , то по рекомендациям смазывание подшипников осуществляется маслом в картере за счёт брызг при работе редуктора. Зазор от внутренней стенки корпуса до торцов колёс .

Таблица 2

Параметры подшипников

Условное Обозначение подшипника
	мм	кН
27613А	65	140	48	233	176
7318А	90	190	43	308	236
2007932А	160	220	38	305	270

7. Проверочный расчёт долговечности подшипников

7.1 Быстроходный вал

; ; ; ; ; .

Давление на вал от муфты:

Реакции опор:

- в плоскости x - z

Проверка:

- в плоскости y - z

Проверка:

Изгибающие моменты в сечениях:

- в плоскости x - z:

- в плоскости y - z:

Суммарные реакции опор:

Расчётная и схема и эпюры силовых факторов быстроходного вала

Эквивалентная нагрузка:

где: - вращается внутреннее колесо;

- коэффициент безопасности;

- температурный коэффициент.

Отношение , этой величине соответствует .

Опора 1:

, поэтому осевую нагрузку учитываем: ; .

Опора 2:

, поэтому осевую нагрузку учитываем: ; .

Проверяем опору 1 .

Расчётная долговечность в млн. оборотов

Расчётная долговечность в часах должна быть не менее 10 000 часов.

7.2 Промежуточный вал.

; ; ; ; ;

; ; ;

Определим реакции опор:

- в плоскости x - z

Проверка:

- в плоскости y - z

Проверка:

Изгибающие моменты в сечениях:

- в плоскости x - z



- в плоскости y - z

Суммарные реакции опор:

Отношение , этой величине соответствует .

Опора 3:

, поэтому осевую нагрузку учитываем: ; .

Опора 4:

, поэтому осевую нагрузку учитываем: ; .

Расчётная схема и эпюры силовых факторов промежуточного вала

Проверяем опору 4:

Расчётная долговечность в млн. оборотов

Расчётная долговечность в часах должна быть не менее 10 000 часов.

7.3 Тихоходный вал

; ; ; ; ; ; .

Реакции опор:

- в плоскости x - z

Проверка:

- в плоскости y - z

Проверка:

Изгибающие моменты в сечениях:

- в плоскости x - z

- в плоскости y - z

Суммарные реакции опор:

Отношение , этой величине соответствует .

Опора 5:

, поэтому осевую нагрузку учитываем: ; .

Опора 6:

, поэтому осевую нагрузку учитываем: ; .

Дальнейший расчёт ведём по опоре 6:

Расчётная схема и эпюры силовых факторов тихоходного вала

8 Проверочный расчёт шпоночных соединений

Шпонки призматические со скруглёнными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360 - 78 . Материал шпонок - сталь 45, нормализованная.

Условие прочности:

Допускаемые напряжения смятия:

- при стальной ступице (зубчатое колесо):

- при чугунной ступице (полумуфта):

8.1 Быстроходный вал

Шпонка на входном конце вала

; ; ; ; .

8.2 Промежуточный вал

Шпонка под колесом

; ; ; ; .

Берём две шпонки, каждая из которых берёт половину нагрузки (шпонки под 180⁰):

8.3 Тихоходный вал

Шпонка под колесом

; ; ; ; .

Шпонка на выходном конце вала под полумуфтой

; ; ; ;

9 Проверочный расчёт валов

Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения - по отнулевому циклу.

Расчёт произведём для предположительно опасных сечений валов. Допускаемый коэффициент запаса прочности : .

Расчётный коэффициент запаса прочности:

- по нормальным напряжениям:

- по касательным напряжениям: , где .

- по результирующей:

9.1 Быстроходный вал

Материал вала такой же как и у шестерни - сталь 45ХН.

Предел прочности при термообработке - улучшение .

Предел выносливости:

- при изгибе:

- при кручении:

Сечение А - А можно не проверять, так как диаметр вала намного больше расчётного.

Рассмотрим сечение вала Б - Б, где концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с натягом. Изгибающий момент в сечении: .

Моменты сопротивления:

- осевой:

- полярный:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Амплитуда и среднее значение напряжения цикла касательных напряжений:

;

Коэффициент запаса прочности:

9.2 Промежуточный вал

Материал вала и напряжения те же, что и для быстроходного вала.

Рассмотрим сечение в В - В,

где концентрация напряжения обусловлена наличием шпоночного паза.

; ; ; ; .

Изгибающий момент в сечении:

Моменты сопротивления сечения:

- осевой:

- полярный:

Амплитуда нормальных напряжений:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности:

9.3 Тихоходный вал

Рассмотрим сечение вала Е - Е в месте посадки подшипника в районе выходного конца, где концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с натягом. Изгибающий момент в сечении:

Моменты сопротивления:

- осевой:

- полярный:

Амплитуда нормальных напряжений:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности:



10 . Выбор посадок сопряжений основных деталей

Посадки:

- зубчатые колёса на вал: по ГОСТ 25347 - 82

- распорная втулка на вал:

- шейки валов под подшипником:

- отверстия в корпусе под наружные кольца подшипников:

- шпонки в паз вала:

-шпонки в паз втулки:

11. Выбор смазочных материалов

Так как окружная скорость колёс тихоходной ступени , а смазывание зубчатых зацеплений производится окунанием зубчатых колёс обеих ступеней в масло, заливаемое во внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса быстроходной ступени на 10 мм . При этом глубина погружения колеса тихоходной ступени равна : , что меньше предельно допустимой глубине погружения равной : . Максимальный объём масляной ванны определяется из расчёта на передаваемой мощности : . Вязкость масла - при контактном напряжении и окружной скорости до - , выберем масло индустриальное маркой И - 20А ГОСТ 20799-75.

12. Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса очищают и покрывают масляной краской. Сборку производить в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

- на быстроходный вал напрессовывают подшипники предварительно нагретые в масле до 80…100°С;

- в промежуточный и тихоходный валы закладывают шпонки и напрессовывают зубчатые колёса до упора в бурт вала, затем надевают распорные втулки и устанавливают подшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и устанавливают крышку корпуса , предварительно покрывая поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком . Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.

После этого ставят крышки подшипников с комплектом прокладок дл регулировки зубчатого зацепления.

Перед постановкой сквозных крышек устанавливают манжетные уплотнения. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания крышки винтами.

Затем вворачивают пробку маслоспускового отверстия с прокладкой и маслоуказатель.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе установленной ТУ.

Литература

1. Дунаев П.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование. «Машиностроение». 1990 г.

2. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. «Машиностроение». 1980 г.

3. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. «Машиностроение». 1988г.

4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. «Машиностроение». 1985г.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 - х томах. «Машиностроение». 1982г.

Размещено на Allbest.ru