Описание конструкции проектируемого редуктора

Описание конструкции проектируемого редуктора

В данном разделе необходимо описать конструкцию проектируемого редуктора, указать его достоинства, недостатки, конструктивные особенности, а так же область применения.

 

Кинематический и энергетический расчет привода

Определение общего КПД привода, выбор электродвигателя

Для определения общего КПД привода необходимо определить основные его элементы, в которых будет происходить потеря мощности на трение. Для привода состоящего из электродвигателя, редуктора, рабочего органа и соединительных муфт общий КПД привода будет равен

 

(2.1)

 

где - КПД упругой муфты [3. С.15];

- КПД зубчатой муфты [3. С.15];

- КПД редуктора.

Для одноступенчатого цилиндрического редуктора КПД определяется по формуле:

(2.2)

 

- КПД подшипников качения [3. С.15];

- количество пар подшипников качения;

- КПД закрытой зубчатой передачи [3. С.15];

Определение мощности на валу электродвигателя

 

кВт (2.3)

 

где – мощность на валу рабочего органа машины, кВт.

Выбор электродвигателя

По таблице 2 (приложения 1) [3. С.126] необходимо выбрать электродвигатель ближайшей большей мощности , выписать характеристики двигателя: марку, мощность кВт, частоту вращения вала электродвигателя мин^-1 , диаметр вала электродвигателя мм.

Угловая скорость электродвигателя

 

, с^-1 (2.4)

 

Определение передаточного отношения редуктора

Передаточное число редуктора

 

(2.5)

 

где - угловая скорость вала машины.

По таблице 8 приложения [3. 130], или по [2. С.36] принять ближайшее стандартное значение передаточного отношения редуктора

Отклонение фактического передаточного отношения редуктора от стандартного

(2.6)

 

Если выполнено условие , то передаточное отношение редуктора выбрано верно.

 

Определение частот вращения и угловых скоростей валов редуктора

, мин^-1,

 

, мин^-1 (2.7)

 

с^-1

 

с^-1 (2.8)

 

2.4. Определение мощностей на валах редуктора, кВт

 

, (2.9)

 

, (2.10)

 

2.5.Определение вращающих моментов на валах редуктора, Н·м

, (2.11)

 

, (2.12)

 

Расчет зубчатой передачи редуктора

Определение суммарного срока службы редуктора в часах

 

(3.1)

 

- коэффициент использования привода в году,

- коэффициент использования привода в сутки,

- срок службы редуктора, годы

Выбор материала зубчатых колес

В качестве материала зубчатых колес используются углеродистые и легированные стали.

По табл. 3.2, 3.3.[2. С. 34, 35], по табл. 3.12 [3. С.61-64] принимаем материалы зубчатых колес, а так же способы упрочнения зубьев колес. Способы термической обработки назначают в зависимости от твердости колес (НВ или HRC). Указать марку стали, ГОСТ, механические характеристики (предел прочности, предел текучести, твердость), размер сечения заготовки.

В случае, когда твердость для выравнивания долговечности шестерни и колеса необходимо твердость шестерни назначать на 20-50 единиц выше, чем твердость колеса. . В случае, когда твердость необходимость в этом отпадает, так как износ рабочих поверхностей зубьев происходит практически равномерно.

 

Определение допускаемых напряжений изгиба

Допускаемые напряжения изгиба определяются раздельно для шестерни и колеса

 

(3.42)

 

- предел выносливости зубьев при изгибе

 

(3.43)

 

- базовый предел выносливости при изгибе, по таблице 3.19 [3. С.74]:

Мпа для

 

- коэффициент долговечности зубьев колес

 

(3.44)

- базовое число циклов перемен напряжений для зубьев колес

Эквивалентные числа циклов перемен изгибных напряжений действующих на зубья колес редуктора

для шестерни

 

циклов – (3.45)

 

- коэффициент, учитывающий график нагрузки;

(3.46)

 

для колеса

циклов (3.47)

 

- параметр кривой усталости,

при ,

при .

Значения При условии принимают .

- коэффициент учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки, таблица 3.20 [3. С. 75]

- коеффициент учитывающий чувствительность свойств материала к концентрации напряжений и градиент напряжений

 

(3.48)

 

- коэффициент, учитывающий влияние убчатихх размеров убчатих колес;

(3.49)

 

- коэффициент шероховатости,

при зубофрезеровании и шлифовании

при полировании ; (большие значения при улучшении и закалке)

- минимальный коэффициент запаса прочности

 

(3.50)

 

- коэффициент учитывающий нестабильность свойств материала, по табл. 3.19 [3. С.74]

- коэффициент учитывающий способ получения заготовки табл. 3.21 [3. С.75]

 

Эскизное проектирование

Предварительный расчет валов

Быстроходный вал

Диаметр выходного участка вала мм,

 

Мпа – допускаемое напряжение на курчение материала вала.

Так как выходной участок вала редуктора соединен с пмощью муфты с выходным участком вала электродвигателя, то необходимо выполнение условия мм

Принимаем мм, длину выходного участка назначаем по табл. 5.4 [4. С.47]

Диаметр вала под подшипником мм кратен 5

Диаметр вала под шестерней мм

 

Тихоходный вал

Диаметр выходного участка вала мм,

Принимаем мм

Диаметр вала под подшипником мм

Диаметр вала под колесом мм

Предварительный выбор подшипников

Быстроходный вал

Предварительно ппо диаметру вала ринимаем подшипники шариковые радиальные или радиально-упорные однорядные, выписываем, номер подшипника, его габаритные размеры динамическую и статическую грузоподъемность (например № 36209 (ГОСТ 8338-75), у которых d×D×В = 45×85×19мм, С = 31,2 кН, С₀ = 25,1 кН) [4. Приложение С 120].

 

Тихоходный вал

На тихоходном валу подшипники выбираются аналогично

 

Шестерня

 

Выписываем основные размеры шестерни:

Модуль мм, ширину мм, диаметр вала под шестерней мм, мм

Диаметр окружности выступов мм

Диаметр окружности впадин мм

Шестерню выполняем за одно целое с валом.

 

Колесо быстроходной ступени

 

Выписываем для колеса ранее расчитанные параметры модуль мм, ширину мм, диаметр вала под колесом мм, делительный диаметр мм, угол наклона зуба.

Диаметр окружности выступов мм

Диаметр окружности впадин мм

Диаметр ступицы мм

Длина ступицы мм

Принимаем мм

Толщина обода колеса мм

Принимаем мм

Толщина диска колеса мм

Принимаем мм

Диаметр центровых окружностей

мм

Диаметр отверстий

мм

 

Расчет шпоночных соединений

Выбираем шпонки призматические обыкновенные (ГОСТ 23360-78), изготовленные из стали 45 (ГОСТ 1050-88). Шпонки проверяем по напряжениям смятия. Табл.5.19 [4. С. 60]

,

Т – вращающий момент на валу,

d – диаметр вала на котором установлена шпонка,

l – длина шпонки,

b – ширина шпонки,

h – высота шпонки,

t₁ – глубина паза вала,

МПа – допускаемое напряжение на смятие.

Быстроходный вал

Например: на выходном участке вала мм, мм устанавливаем шпонку , мм, мм.

Мпа <

 

Тихоходный вал

На тихоходном валу устанавливаем две шпонки: на выходном участке вала и под колесом.

Быстроходный вал

Строим эпюры изгибающих моментов:

В плоскости xz

Нм

В плоскости yz

Нм

Нм

Суммарные изгибающие моменты

Нм

Нм

Z_A Z_B

F_r1

Y_A F_a1

F_t1 Y_B

 

 

Z_A F_t Z_B

 

 

 

 

 

Y_A М_Z Y_B

 

 

F_а F_r

 

 

M_Y1

 

 

M_Y

 

 

M_Σ

 

 

 

 

Т₁

 

 

По табл. 5.1 [4. С.38] выбираем материал вала, так как шестерня выполнена за одно целое с валом то в качестве материала вала принимаем материал шестерни. Выписываем из таблицы все данные. Наиболее опасное сечение вала под шестерней в этом сечении действуют наибольший изгибающий момент, крутящий момент, но так как размеры вала были увеличены из-за соответствия с валом двигателя, то уточненный расчет вала шестерни можно не проводить.

 

Тихоходный вал

Строим эпюры изгибающих моментов:

В плоскости xz

Нм

 

В плоскости yz

Нм

Нм

 

Суммарные изгибающие моменты

Нм

Нм

 

Наиболее опасное сечение вала под колесом тихоходной ступени, в этом сечении действуют наибольший изгибающий момент, крутящий момент и сечение ослаблено шпоночным пазом. Назначаем материал вала.

Определим на этом участке коэффициент запаса прочности вала S при одновременном действии нормальных и касательных напряжений и сравним его с допускаемым коэффициентом запаса прочности .

.

 

– предел выносливости материала вала по касательным напряжениям, МПа

– предел выносливости материала вала по нормальным напряжениям, МПа

 

 

F_t

Y_C Z_C F_a Y_D Z_D

 

F_r

 

 

Z_C F_t Z_D

 

 

 

 

 

Y_C F_r F_a Y_D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т₂

 

, - эффективные коэффициенты концентрации напряжений для детали, при отсутствии упрочнения

 

, - эффективные коэффициенты концентрации напряжений для полированного образца, по табл. 5.12. [4. С.53]

- коэффициент шероховатости, табл. 5.14. [4. С.53]

, - масштабный коэффициент табл. 5.16. [4. С.54]

, - амплитудные значения напряжений при кручении и при изгибе

 

МПа

МПа

 

- нетто-момент сопротивления сечения при кручении ослабленного шпоночным пазом

мм³

- осевой момент сопротивления сечения ослабленного шпоночным пазом

мм³

 

, - средние напряжения при кручении и изгибе, для нереверсивных передач МПа,

, - коэффициент, учитывающий влияние ассиметрии цикла напряжений, табл. 5.1. [4. С.38]

 

Выбор соединительных муфт

Для соединения вала электродвигателя и вала редуктора используем муфту МУВП, которую выбираем по расчетному вращающему моменту:

 

Н·м;

 

K_Э = 1,4 – коэффициент эксплуатации, по табл. 11.3 [2]

Принимаем муфту МУВП

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Решетов Д.Н. Детали машин. – М: Машиностроение, 1989. – 496 с.

2. Курсовое проектирование деталей машин / С.А. Чернавский, К.Н.Боков, И.М.Чернин – М.Машиностроение. 1988. – 416 с.

3. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин. Часть 1 – Харьков: Вища школа, 1987. – 136 с.

4. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин. Часть 2 – Харьков: Вища школа, 1988. – 142 с.

5. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 1985. – 416 с.

6 Шейнбилт А.Е. Куросвое проектирование деталей машин. – М.: Высшая школа, 1991. – 432 с.

 

 

Описание конструкции проектируемого редуктора

В данном разделе необходимо описать конструкцию проектируемого редуктора, указать его достоинства, недостатки, конструктивные особенности, а так же область применения.