Определяем требуемую мощность двигателя

Задание: Рассчитать одноступенчатый редуктор с прямозубой конической передачей. Начертить сборочный чертёж редуктора, рабочие чертежи зубчатого колеса и ведомого вала.

Назначение и сравнительная характеристика привода

 Данный привод используется в картофелеочистительной машине. Привод включает в себя электрический двигатель, открытую цилиндрическую косозубую передачу, одноступенчатый конический редуктор, который требуется рассчитать и спроектировать в данном курсовом проекте.

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ремённую. Назначение редуктора понижение угловой скорости и повышение вращательного момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи - зубчатые колёса, валы подшипники и т.д.

Зубчатые передачи

Наиболее часто используют цилиндрические и конические передачи с прямыми и косыми зубьями. Кроме этих передач используют винтовые, и передачи с шевронными и криволинейными зубьями.

Преимущества зубчатых передач

1. Постоянство передаточного числа (для прямозубой цилиндрической U=2¸4, косозубой цилиндрической U=4¸6, для конической U=2¸3)

2. Высокая нагрузочная способность

3. Высокий КПД (0.96¸0.99)

4. Малые габариты

5. Большая долговечность, прочность, надёжность, простота в обслуживании

6. Сравнительно малые нагрузки на валы и опоры

Недостатки зубчатых передач

1. Невозможность без ступенчатого изменения скорости.

2. Высокие требования к точности изготовления и монтажа.

3. Шум при больших скоростях.

4. Плохие амортизационные свойства, что отрицательно сказывается на компенсацию динамических нагрузок.

5. Громоздкость при больших межосевых расстояниях.

6. Потребность в специальном оборудовании и инструменте для нарезания зубьев.

7. Зубчатые передачи не предохраняют от опасных нагрузок        

Конические передачи по сравнению с цилиндрическими наиболее сложны в изготовлении и монтаже т.к. для них требуется большая точность.

 

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт.

Определяем требуемую мощность двигателя

   N=N*w (Вт)                  Т=Твых=Т3

   N=56*18=1008 Bт

 

Определяем КПД

   h=hр*hоп*пк                                        р-редуктора

   h=0,97*0,96*0,9 =0,679                      оп-открытой передачи

                                                                      пк-подшипников качения

 

Определяем мощность двигателя

                                        

 

Выбираем эл. Двигатель из условия

   Nн ³ Nдв         Nн=1.5 кВт 4А80А2У3    Nн=1.5 кВт           nс=3000

Номинальной мощности 1.5 кВт соответствует четыре вида двигателей (таблица 1)

таблица 1

N°	Типоразмер	nc, об/мин
1	4А80А2У3	3000
2	4А80В493	1500
3	4A90L693	1000
4	4A100L893	750

 

Задаёмся передаточным отношением открытой передачи

   u = 2¸3             

      

Выбираем материал

   Для шестерни и колеса выбираем сталь углеродистую качественную 45; Ст 45, для которой допускаемое напряжение при изгибе для нереверсивных нагрузок [s0]=122 МПа, допускаемое контактное напряжение [s]=550 МПа

 

Внешний окружной модуль

                                  [1]

Предварительный расчёт валов редуктора.

Расчёт выполняем на кручение по пониженным допускаемым                                         напряжениям

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

     ведущего Тк1=Т1=9000 Нм

     ведомого Тк2=Т2=24000 Нм

Диаметр выходного конца вала dв1 (см. рис. 3) определяем при допускаемом напряжении [tк]=25 МПа

                                         [1]

диаметр под подшипниками примем dп1=17 мм; диаметр под шестерней   dк1=20 мм.

Диаметр выходного конца вала dв2 (см. рис. 4) при допускаемом напряжении [tк]=25 МПа

                                  

диаметр под подшипниками примем dп2=20 мм; диаметр под зубчатым колесом dк2=25 мм.

 

Компоновка редуктора

Проводим посередине листа горизонтальную осевую линию - ось ведущего вала. Намечаем положение вертикальной осевой линии - оси ведомого вала. Из точки пересечения проводим под d1 = 20° осевые линии делительных конусов и откладываем на них отрезки Re = 53 мм.

Конструктивно оформляем по найденным выше размерам шестерню и колесо. Вычерчиваем их в зацеплении. Подшипники валов расположим стаканах.

Предварительно намечаем для валов роликоподшипники конические однорядные. Учитывая небольшие размеры редуктора принимаем лёгкую серию подшипников

 

Условное обозначение подшипника	d мм	D  мм	B мм	C кН	Co кН
7203	17	40	12	14.0	9.0
7204	20	47	14	21.0	13.0

 

Наносим габариты подшипников ведущего вала, наметив предварительно внутреннюю стенку корпуса на расстоянии 10 мм от торца шестерни и отложив зазор между стенкой корпуса и центром подшипника 10 мм (для размещения мазеудерживающего кольца). Второй подшипник размещаем на расстоянии от первого равном 2.5*dв1=2,5*13=32.5 мм [2], где dв1 - диаметр выходного конца ведущего вала.

Размещаем подшипники ведомого вала, наметив предварительно внутреннюю стенку корпуса на расстоянии 10 мм от торца ступицы колеса и отложив расстояние между стенкой корпуса и центром подшипника 10 мм.

Замером определяем расстояния

a1=30 мм; a2=48 мм; a3=33 мм; a4=64 мм

Уточнённый расчёт валов.

Нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения по пульсирующему

Выбор материала вала

Предварительно примем углеродистую сталь обычного качества, Ст5, для которой предел временного сопротивления db=500 Мпа

 

Ведущий вал

У ведущего вала определять коэффициент запаса прочности в нескольких сечениях нецелесообразно, достаточно выбрать одно сечение с наименьшим коэффициентом запаса, а именно сечение в месте посадки подшипника, ближайшего к шестерне (см. Рис.3). В этом опасном сечении действуют максимальные изгибающие моменты My и Mx и крутящий момент Mz = Т2. Концентрация напряжений вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал.

a1=14 мм;      

а2=48 мм

Рr=203,5 Н;

Ра=74 Н;     

Р=1678,3 Н

Vа=308,5 Н;     

Vв=105 Н;

Hа=2727,2 Н;      

Hв=1048,9 Н;

Ma=10,582 Н*м

Построение эпюры М y (рис. 5)

0£y£a1 My=-Pa*x+Ma;

y=0 My=Ma

y=a1 My=- Pr*a+Ma=-50,468 Н*м

0£y£a2 My=-Vв*y=-50,468 Н*м

Построение эпюры М x (рис. 5)

0£x£a1 Mx=-P*x

0£x£a2 Mx=-Hв*x

x=0    Mx=0

x=a1 Mx=- P*a1=-50,349 Н*м

x=0    Mx=0

рис. 5 Эпюры моментов             x=a2 Mx=- Hв*a2=-50,349 Н*м

Ведомый вал

а3=33 мм;      

а4=64 мм

Рr=74 Н;        

Ра=203,5 Н;       

Р=595,5 Н

Vа=133,4 Н;     

Vв=-59,4 Н;

Hа=393,9 Н;      

Hв=202 Н;

Ma=82,0105 Н*м    

Построение эпюры М y (рис. 6)

0£y£a3 My=Vв*y

y=0 My=0

y=a3 My=Va*a3=44,022 Н*м

0£y£a4 My=Vв*y

y=0 My=0

y=a4 My=Va*a4=-38,016 Н*м

Построение эпюры М x (рис. 6)

0£x£a3 Mx=-Ha*x

x=0    Mx=0

x=a3 Mx=- Ha*a3=-129,657 Н*м

0£x£a4 Mx=-Hв*x

x=0    Mx=0

 рис. 6 Эпюры моментов              x=a4 Mx=- Hв*a4=-129,657 Н*м

 

Расчёт соединений.

Выбор материала

В качестве материала шпонки примем сталь углеродистую обыкновенного качества Ст6, для которой допускаемое напряжение на смятие [s]см=70¸100 МПа, допускаемое напряжение на срез [t]ср=0,6*[s]см=42 Мпа

 

Проверка шпонки на смятие

               , где Т3 - крутящий момент на валу С, Н*м (таблица 2);

dк - диаметр вала под колесо, мм;

h - высота шпонки, мм;

b - ширина шпонки, мм;

lш - длина шпонки, мм

             

 возьмём с закруглёнными концами

                 lp=28-5=23 мм      берём 20 мм

 

Проверка шпонки на срез

Выбор и анализ посадок

Выбираем посадки

Примем посадки согласно таблице 4

таблица 4

Распорная втулка на вал
Торцевые крышки на ПК
Внутренние кольца ПК на валы
Наружные кольца ПК в корпусе
Уплотнения на валы

 

Определение допусков

7.6.1. на отверстие

      ТD=ES=EI=21-0=21 мкм

7.6.2 на вал

Тd=es-ei=21-8=13 мкм

Построим схему допусков

Выбор муфты

Возьмём муфту упругую втулочно-пальциевую (МУВП). Эта муфта является наиболее распространённой муфтой с неметаллическими упругими элементами - резиной; обладает хорошей эластичностью, демпфирующей электроизоляционной способностью

8.1.1 Вращающий момент на валу электродвигателя

                                                      

8.1.2 При ударной нагрузке принимаем коэффициент режима работы муфты К=4

8.1.3 Расчётный вращающий момент

                                                

8.1.4 По нормали МН-2096-64 выбираем муфту МУВП-16 (см. табл. 5)

 таблица 5

d, мм	D, мм	L, мм	D1, мм	z	dп, мм	lп,   мм	lв, мм	[Мрас] Н*м	w,. рад/с
13	90	84	58	4	10	19	15	31.4	660

8.1.5 Проверяем пальцы на изгиб

        

8.1.6 Проверяем резиновые втулки на смятие

            

Выбранная муфта удовлетворяет условию прочности

 

Выбор уплотнений

Выберем уплотнение подшипников качения в зависимости от окружной скорости валов.

Ведущий вал    

                         , где w - угловая скорость ведущего вала, рад/с; d - диаметр выходного конца ведущего вала, мм

Так как u1<2 м/с, то примем войлочное уплотнение по ГОСТ 6308-71, со следующими параметрами

dв1	d	D	b	D1	d1	b1	b2
13	12	21	2.5	22	14	2	3.0

Ведомый вал

                     , где w - угловая скорость ведомого вала, рад/с; d - диаметр выходного конца ведомого вала, мм

u2<2 м/с, принимаем войлочное уплотнение со следующими параметрами:

dв1	d	D	b	D1	d1	b1	b2
17	16	25	3	26	18	2.5	3.2

 

Сборка редуктора

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

Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов:

 на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и устанавливают роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100° С;

 в ведомый вал закладывают шпонку 5´5´28 и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают подшипники, предварительно нагретые в масле.

Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора, регулируют зубчатое зацепление и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно 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 в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок; регулируют тепловой зазор. Перед установкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны прокручиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.

Затем ввёртывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и привинчивают фонарный маслоуказатель.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

 

Список использованной литературы

1. Анурьев В.И. - Справочник конструктора - машиностроителя: в 3-х томах. Том 3 - М.: Машиностроение, 1980. - 398 с.

2. Анурьев В.И. - Справочник конструктора - машиностроителя: в 3-х томах. Том 1 - М.: Машиностроение, 1979. - 483 с.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. - Детали машин. Курсовое проектирование. - Высшая школа, 1990. - 523 с.

4. Чернавский С.А. - Курсовое проектирование деталей машин. - М.: Машиностроение, 1988. - 416.с

Задание: Рассчитать одноступенчатый редуктор с прямозубой конической передачей. Начертить сборочный чертёж редуктора, рабочие чертежи зубчатого колеса и ведомого вала.

Назначение и сравнительная характеристика привода

 Данный привод используется в картофелеочистительной машине. Привод включает в себя электрический двигатель, открытую цилиндрическую косозубую передачу, одноступенчатый конический редуктор, который требуется рассчитать и спроектировать в данном курсовом проекте.

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ремённую. Назначение редуктора понижение угловой скорости и повышение вращательного момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи - зубчатые колёса, валы подшипники и т.д.

Зубчатые передачи

Наиболее часто используют цилиндрические и конические передачи с прямыми и косыми зубьями. Кроме этих передач используют винтовые, и передачи с шевронными и криволинейными зубьями.

Преимущества зубчатых передач

1. Постоянство передаточного числа (для прямозубой цилиндрической U=2¸4, косозубой цилиндрической U=4¸6, для конической U=2¸3)

2. Высокая нагрузочная способность

3. Высокий КПД (0.96¸0.99)

4. Малые габариты

5. Большая долговечность, прочность, надёжность, простота в обслуживании

6. Сравнительно малые нагрузки на валы и опоры

Недостатки зубчатых передач

1. Невозможность без ступенчатого изменения скорости.

2. Высокие требования к точности изготовления и монтажа.

3. Шум при больших скоростях.

4. Плохие амортизационные свойства, что отрицательно сказывается на компенсацию динамических нагрузок.

5. Громоздкость при больших межосевых расстояниях.

6. Потребность в специальном оборудовании и инструменте для нарезания зубьев.

7. Зубчатые передачи не предохраняют от опасных нагрузок        

Конические передачи по сравнению с цилиндрическими наиболее сложны в изготовлении и монтаже т.к. для них требуется большая точность.

 

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт.

Определяем требуемую мощность двигателя

   N=N*w (Вт)                  Т=Твых=Т3

   N=56*18=1008 Bт

 

Определяем КПД

   h=hр*hоп*пк                                        р-редуктора

   h=0,97*0,96*0,9 =0,679                      оп-открытой передачи

                                                                      пк-подшипников качения