Файл: Изм. Лист докум. Подпись Дата Лист.pdf

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
3
БНТУ.303163.002 ПЗ
Разраб.
Болотова
Провер.
Розанова
Реценз. Н. Контр.
Утверд. Механический привод Пояснительная записка Лит. Листов
38 Гр Содержание Введение ………………4 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт……………………………5 1.1. Выбор электродвигателя 1.2. Частота вращения валов 2. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов 2.1. Мощности на валах 2.2. Крутящие моменты на валах 3. Расчёт передач проектный и проверочный расчеты. ......…..………………...7 3.1. Расчет червячной передачи 3.2. Расчет клиноременной передачи Предварительный расчёт диаметров валов Предварительный расчет Конструирование валов Подбор и проверочный расчёт муфт Предварительный подбор подшипников Компоновочная схема и выбор способа смазывания передачи подшипников, определение размеров корпусных деталей …..…………………………………19 7.1 Выбор сорта масла 7.2 Расчет размеров корпуса 7.3 Компоновочная схема Расчет валов по эквивалентному моменту …………...……………………….21 Подбор подшипников по динамической грузоподъемности Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений Назначение посадок, шероховатости поверхностей, выбор степеней точности и назначение допусков формы и расположения поверхностей ...…..30 11.1. Допуски, посадки, отклонения формы и взаимного расположения поверхностей 11.2. Шероховатость поверхностей 12.Расчёт валов на выносливость Описание сборки редуктора Литература Приложение 1.Расчёт передачи на ЭВМ Приложение 2. Спецификация

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
4
БНТУ.303163.002 ПЗ
Введение Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного органа и служащий для передачи вращения отвала двигателя к валу рабочей машины. Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению сведущим. Редуктор состоит из корпуса, в котором размещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе размещают также устройства для смазывания или устройства для охлаждения. Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного задания. Корпус чаще всего выполняют литым чугуном, реже сварным стальным. Валы монтируются на подшипниках качения или скольжения. Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для редукторов всех типов обусловлен общей компоновкой привода. Спроектированный в настоящем курсовом проекте редуктор соответствует условиям технического задания. Редуктор не реверсивный. Конструкция редуктора отвечает требованиям техническими сборочным. Конструкции многих узлов и деталей редуктора учитывают особенности крупносерийного производства. В работе широко применялась стандартизация и унификация.
Механический привод конвейера состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, червячного редуктора и цепной муфты. Крутящий момент от электродвигателя через клиноременную передачу передается редуктору, от редуктора приводным валам транспортеров, при этом частота вращения с вала навал понижается в число раз, равное передаточному числу каждой передачи, а крутящий момент возрастает пропорционально передаточному числу передач с учетом КПД.

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
5
БНТУ.303163.002 ПЗ
1.Выбор электродвигателя и кинематический расчёт, (стр) Выбор электродвигателя Требуемая мощность электродвигателя
????
тр
=
????
вых.
Ƞ
общ
=
3,36 0,723
= 4,647 кВт, (1.1)
????
вых
= ????
????
∙ ???? = 2,8 ∙ 1,2 = 3,36 кВт, (1.2)
общ м под ред Ƞ
рем.
= 0,98 ∙ 0,99 3
∙ 0,8 ∙ 0,95 = 0,
723 с) (1.3) Общее передаточное число
????
общ.
=
????
эл
????
вых
, (1.4)
???? =
????∙????∙????
вых
60∙1000
, => ????
вых
=
60∙1000∙????
????∙????
=
60∙1000∙1,2 110∙11
= 59,50 мс, (
1.5
) По табл примем электродвигатель 90L4/1425 примем ред, тогда
????
общ.
=
????
эл
????
вых
=
1435 59,5
= 24,117,
????
рем.
=
????
общ.
????
ред.
=
24,117 16
= 1,057, (1.6)
1.2 Частота вращения валов
????
1
= ????
эл
= 1435 об/мин,
????
2
=
????
1
????
рем.
=
1425 2,538
= 561,466 об/мин, (1.7)
????
3
= ????
3
′ ред 20
= 28,073 об/мин, (1.8)
2. Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов
2.1 Мощности на валах
????
1
= ????
тр
= 4,55 кВт,
????
2
= ????
1
∙ ????
рем
∙ под 4,55 ∙ 0,95 ∙ 0,99 = 4,37 кВт, (2.1)
????
3
= ????
2
∙ ред под 4,37 ∙ 0,8 ∙ 0.99 = 3,46 кВт, (2.2)

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
6
БНТУ.303163.002 ПЗ
????
3
′
= ????
3
∙ м под 3,38 ∙ 0,98 ∙ 0,99 = 3,36 кВт, (2.3)
2.2 Крутящие моменты на валах
???? = 9,55 ∙
????
????
, [???? ∙ м, (2.4)
????
1
= 9,55 ∙
????
1
????
1
= 9,55 ∙
4,55∙10 3
1435
= 30,28 Нм Нм Нм Нм. Таблица 2.1- Кинематический расчет
№ вала n, об/мин
P, кВт
T
, H ∙ м
1 1435 4,55 39,28 ред 16 2
952,2 4,37 43,82 3
59,5 3,46 555,32
????
рем.
= 1,057

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
7
БНТУ.303163.002 ПЗ
3.Расчёт передач проектный и проверочный расчеты
3.1. Расчет червячной передачи Ожидаемая скорость скольжения в зацеплении
????
????
= 0,45 ∙ 10
−3
∙ ????
3
∙ ред √????
3 3
,,
(3.1)
????
????
= 0,45 ∙ 10
−3
∙ 59,5 ∙ 20 ∙ √555,32 3
= 3,52 мс. Определение допускаемых напряжений По таблице 2.9 [2] примем материал для венца червячного колеса бронза марки БрА9ЖЗЛ, отливка в кокиль т 195 Н/мм
2
, в 490 Н/мм
2
Материал червяка – сталь марки 35ХН, закалка витков червяка с нагревом
ТВЧ, поверхностная твердость 45…53 HRC. Для материалов группы при закаленных витках червяка (Н HRC) исходное допускаемое напряжение Н 300 Н/мм
2
Допускаемое контактное напряжение
[????
????
] = [????
????0
] −
25
∙
????
????
= 300 − 25 ∙ 3,52 = 212 Н/мм
2
, (3.2) Общее число циклов нагружений:
N = 60
∙
n
3
∙
L
h
=60
∙59,5∙10000=3,57∙10 7
, (3.3) где
????
ℎ
- срок службы. Коэффициент долговечности
????
????????
= √
10 6
????
9
= √
10 6
3,57∙10 7
9
= 0,67,
(3.4) Исходное допускаемое напряжение изгиба для материала группы II венца червячного колеса
[????]
????0
= т в 0,25 ∙ 195 + 0,08 ∙ 490 = 87,95 Н/мм
2
, (3.5) Допускаемое напряжение изгиба
[????]
????
= ????
????????
∙ [????]
????0
= 0,67 ∙ 87,95 = 58,92 Н/мм
2
,
(3.6)
Межосевое расстояние передачи
????
????
≥ 610 ∙ √
????
3
[????]
????
2 3
= 610 ∙ √
532,73 248,75 2
3
= 141, 02 мм, (3.7) где [
????]
????
- допускаемое контактное напряжение
????
3
- вращающий момент на червячном колесе, Н ∙ мм. Округляем до значения стандартного ряда
????
????
= 140 мм. Подбор основных параметров передачи Число заходов
????
1
червяка назначаем в зависимости от передаточного числа u, (табл [1]):
U = 16;

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
8
БНТУ.303163.002 ПЗ
????
1
= 2. Число зубьев колеса
????
2
= ????
1
∙ ???? = 2 ∙ 16 = 32, (3.8) Предварительные значения
− Модуля передачи
???? =
(1,4…1,7)????
????
????
2
=
1,5∙125 40
= 6,3 мм, (3.9) Принимаем m = 5 мм. Из табл.
− Коэффициента диаметра червяка
???? =
2????
????
????
− ????
2
=
2∙10 6,3
− 32 = 12,44,
(3.10) Принимаем q = 12,5 из табл. 7.6[1]. Минимально допустимое значение q из условия жесткости червяка
????
????????????
= 0,212 ∙ ????
2
= 0,212 ∙ 32 = 8,48, (3.11)
10 > 8,48 − условие выполняется. Коэффициент смещения
???? =
????
????
????
− 0,5(????
2
+ ????) =
140 6,3
− 0,5 ∙ (32 + 12,5) = −0,028
(3.12) Пределы значений коэффициента смещения
-0,7≤0 ≤0,7. Фактическое передаточное число ф 2
= 20 . Отклонение от заданного передаточного числа не должно быть больше 4% те.
∆???? ф =
|20−20|100 20
= 0% ≤ 4%. Геометрические размеры червяка и колеса Диаметр делительный червяка
????
1
= ???? ∙ ???? = 6,3 ∙ 12,5 = 78,75 мм,
(3.13)
Диаметр начальный червяка
????
????1
= (???? + 2 ∙ ????) ∙ ???? = (12,5 + 2 ∙ (−0,028)) ∙ 6,3 = 79,1 мм,
(3.14)

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
9
БНТУ.303163.002 ПЗ
Диаметр окружности вершин витков червяка
????
????1
= ????
1
+ 2 ∙ ???? = 78,75 + 2 ∙ 6,3 = 91,35 мм,
(3.15) Диаметр окружности впадин
????
????1
= ????
1
− 2,4 ∙ ???? = 78,75 − 2,4 ∙ 6,3 = 63,63 мм,
(3.16) Длина нарезанной части червяка при коэффициенте смещения x ≥0, табл [1]):
????
1
≥ (10 + х + ????
1
) ∙ ???? = (10 + 5,5 ∗ (−0,028) + 2) ∙ 5 = 101,57 мм,
(3.17) Так как
???? ≤ 10 , значение ????
1
увеличивают на мм и округляют в сторону ближайшего значения. Принимаем
????
1
= 100 мм. Диаметр делительный колеса
????
2
= ????
2
∙ ???? = 32 ∙ 6,3 = 201,6 мм,
(3.18) Диаметр окружности вершин зубьев
????
????2
= ????
2
+ 2 ∙ ???? ∙ (1 + ????) = 201,6 + 2 ∙ 6,3 ∙ (1 − 0,028) = 213,84 мм,
(3.19) Диаметр окружности впадин
????
????2
= ????
2
− 2 ∙ ???? ∙ (1,2 − ????) = 213,84 − 2 ∙ 6,3 ∙ (1,2 + 0,028) = 198 мм,
(3.20) Диаметр колеса наибольший
????
????????2
≤ ????
????2
+
6????
????
1
+2
= 210 +
6∙6,3 2+2
= 365,04 мм,
(3.21) Ширина венца
????
2
≤ а ????
????
= 0,355 ∙ 125 = 49,7 мм, (3.22)

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
10
БНТУ.303163.002 ПЗ
????
2
округляют до ближайшего значения из ряда нормальных значений, принимаем
????
2
= 50 мм. Угол охвата червяка червячным колесом
2????:
???????????????? =
????
2
????
????1
−0,5∙????
=
50 60−0,5∙5
= 0,78, (3.23)
????????????0,78 = 52°; Условие 2???? ≥ 90° выполняется. Определяем силы в зацеплении ( с [3]): Рис. 3.1 – Силы в зацеплении Окружная силана червяке равна осевой силе на колесе
|????
????1
| = |????
????2
| =
2∙????
1
????
1
=
2∙33,627∙10 3
50
= 1345,08 ????, (3.24) Окружная силана колесе равна осевой силе на червяке
|????
????2
| = |????
????1
| =
2∙????
2
????
2
=
2∙532,73∙10 3
200
= 5327,3 Н, (3.25) Радиальные силы на червяке и колесе
|????
????1
| = |????
????2
| = ????
????2
∙ ????????20° = 5327,3 ∙ ????????20° = 1938,98 Н (3.26) Проверочный расчёт передачи на контактную прочность Действительное значение окружной скорости на начальном диаметре червяка
????
1
=
????∙????
1
∙????(????+2????)
60000
=
3,14∙561,466∙5(10+2∙0)
60000
= 3,94 мс (3.27)

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
11
БНТУ.303163.002 ПЗ
Угол подъема линии витка червяка на начальном цилиндре
???? = ???????????????????? (
????
1
????+2∙????
) = ???????????????????? (
2
(10+2∙0)
) = 0,157°, (3.28) Скорость скольжения в зацеплении
????
????
=
????
1
????????????????
=
1,469 0,98
= 3,98 мс, (3.29) Уточняем значение допускаемого контактного напряжения для найденной скорости скольжения Н = Н − 25 ∙ ????
????
= 300 − 25 ∙ 1,498 = 200,5 Н/мм
2
, (3.30) Окружная скорость на колесе
????
2
= ???? ∙ ????
2
∙
????
2 60000
= 3.14 ∙ 28,073 ∙
200 60000
= 0,627 мс Проверка контактного напряжение (с [3]): Коэффициенты
????
????????
, ????
????????
определяем по таблице 4.6 с
[3]: Н √
????
3
∙????
????????
∙????
????????
(
????2
????
+1)
3
????
????
3
=
170 40 10
∙ √
532,73∙1∙1∙(
40 10
+1)
3 125 3
= 199,7 Н/мм
2
,
(3.32)
199,7
Н/мм
2
< 248,75 Н/мм
2
– условие выполняется. Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб. Эквивалентное число зубьев.
????
????
=
????
2
????????????
3
????
=
40
(????????????11,309)
3
=
40 0,94
= 42,55, (3.33) Расчетное напряжение изгиба
????
????
=
1,2∙????
????
∙????
2
∙????
????????
∙????
????????
????
2∙????
2
∙????
2
=
1,2∙532,73
∙10 3
∙
2,22∙1∙1 40∙45∙5 2
= 31,54
Н/мм
2
, (где
Y
F
– 2,22 ( табл.
4.5 с
[3]);
????
????????
– 1;
????
????????
– 1, при
υ
2
≤ мс
3.2 Расчет клиноременной передачи. Исходные данные Передаваемая мощность P
1
=4,55 кВт. Частоты вращения валов n
1
=1435 мин n
2
=952,2 мин
-1

Передаточное число u = 1,507. Вращающий момент на быстроходном валу Т Нм.

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
12
БНТУ.303163.002 ПЗ
Расчет будет произведен по [3]. По номограмме рис. 7.3 [3] выбираем профиль сечения A. Скольжение ремня
ε
= 0,015. Диаметр меньшего шкива
????
1
= (3÷4) √????
3
=(3÷4)
√14,087 3
∙ 10 3
= 72,45 ÷ 96,6 мм, (3.35) Принимаем стандартное значение
????
1
= 125 мм. Диаметр большего шкива
????
2
=
р ????
1
∙ (1 −
ε
) = 2,538
∙ 90 ∙ (1 - 0,015) = 102,075 мм,
(3.36) По таблице 7.8 [3] принимаем стандартное значение
????
2
= 200 мм. Уточняем передаточное отношение
????
????
=
????
2
????
1
∙(1−
????
)
=
200 90(1− 0,015)
=
1,62, (3.36)
Межосевое расстояние
????
????????????
= 0,55(
????
1
+ ????
2
) +
????
0
= 0,55∙ (90 + 224) + 8 = 189,25 мм,
(3.37) где Т по таблице 7.7 [3].
????
????????????
=
????
1
+ ????
2
= 125 + 200 = 325 мм. Принимаем a p
=300 мм. Расчетная длина ремня р 2
????
????
+ 0,5
???? ( ????
1
+ ????
2
) +
(????
1
+????
2
)
2 4????
????
= 2 ∙ 300 + 0,5 ∙ 3,14 (90 +
224)=1344,68 мм, (3.38) Примем стандартное значение р 1400 мм. Уточняем значение межосевого расстояния
????
????
с учетом р : w = 0,5
???? ∙ (????
1
+ ????
2
) = 0,5
????(224 + 90)
2
= 510,25 мм, (3.39) y =
(????
1
− ????
2
)
2
=
(224 − 90)
2
=5625, (3.40)
????
????
= 0,25
[(1120 − 492,93) + √(1120 − 492,98) − 2 ∙ 17950]
= 534 мм (При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01
∙ L = 0,01∙ 1120 = 11,2 мм для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на
0,025
∙ L = 0,025 ∙1120 = 28 мм для увеличения натяжения ремней. Угол обхвата меньшего шкива
????
1
= 180 - 57∙
(????
2
−????
1
)
????
=
(224−90)
306,18 165
°, (3.42) Число ремней в передаче z =
????∙????
????
????
0
∙????
????
∙????
????
∙????
????
=
2,102∙1,1 1,45∙1∙0,95∙0,95
= 1,767, (3.43) Примем стандартное значение z = 2.

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
13
БНТУ.303163.002 ПЗ
Коэффициент, учитывающий число ремней в передаче
????
????
= 0,95; Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня
????
????
= 0,9; Коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата
????
????
= 0,56; Коэффициент, учитывающий режим работы р 1. Натяжение ветвей клинового ремня
????
0
=
850∙ ????∙ р ????
????
????∙ ν∙ ????
????
+ θ???? ∙
2
=
850∙ 2,102∙ 1,1∙ 1 2∙ 6,71∙ 0,95
+ 0,1 ∙ 6,71 2
= 196,85 H, (3.44) где θ – коэффициент, учитывающий центробежную силу θ = 0,1 м =
π∙ ????
1
∙ ????
1 60∙ 1000
=
3,14 ∙ 90 ∙ 1425 60∙ 1000
= 6,71 мс, (3.45) Давление на валы в = 2
∙ ????
0
∙ z sin
????
1 2
= 2
∙158,66∙ 2∙sin
155°
2
= 964,7 H, (3.46) Ширина шкивов ш = (z-1)
∙ e + 2 ∙ f = (2-1) ∙15 + 2∙ 10 = 65 мм, (3.47) Долговечность ремня
????
ℎ
=
10 7
7200 ∙ ????
∙ (
σ ∙ N
σ
????????????
)
2
????
1
∙ ????
2
, (3.48) где
????
1
= 1,75 ;
????
2
= 1. Максимальное напряжение в цикле для ремней
????
????????????
=
????
0
+
????
????
2
+ ????
????
+ ц
, (3.49) где
????
0
= 1,2 при
????=5-10 с
−1
Частота пробега ремня =
????
1
????∙10
−3
=
6,71 1120∙10
−3
= 5,98 с,
(3.50) Окружное усилие
????
????
=
1000 ∙ ????
1
????
1
=
1000 ∙ 2,102 6,71
= 313,26 H, (3.51) Напряжение от окружного усилия
????
????
2
=
????
????
2∙2∙????
=
313,26 2∙2∙81
= 0,96 , где A= 81. Напряжение изгиба
????
????
=
????
????
∙
????
????
????????????
=
80 ∙ 8 90
= 7,1 , (3.52) где ???? = 8 – толщина ремня
Е
и
=80-140 МПа – модуль упругости ремня при изгибе
????
????????????
=90 – диаметр меньшего шкива. Напряжение от центробежных сил ц
=
⍴ ∙ ????
2
∙ 10
−6
= 1,2
∙ 10 3
∙ 6,71 ∙ 10
−6
= 0,008 , где
⍴ = 1,2 ∙ 10 3

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
14
БНТУ.303163.002 ПЗ
????
????????????
=1,2
+0,96+ 7,1 + 0,008 = 9,268 мм =
10 7
7200 ∙ 5,98
(
9 9,268
)
8
∙ 1,75 ∙ 1 = 313 ч.

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
15
БНТУ.303163.002 ПЗ
4.Предварительный расчет диаметров валов (стр.161[3])
4.1.Предварительный расчет Определяем диаметр выходного конца ведущего вала d в d ≥ к, (4.1) где Т- крутящий момент [H
∙ мм ]; к- допускаемое напряжение на кручение (принимают 20-25 МПа) (с.
161[3]); d ≥ к √
16∙33,627∙10 3
π∙25 3
= 19 мм. Согласовываем со стандартным рядом значений в 20 мм. Определяем диаметр выходного конца ведомого вала d в d ≥ к √
16∙532,73∙10 3
π∙25 3
= 47,7 мм. Согласовываем со стандартным рядом значений????
в2
= 50 мм,
4.2 Конструирование валов Рис. 4.1- Конструкция ведущего вала Рис. 4.2 – Конструкция ведомого вала

Изм. Лист
№ докум. Подпись Дата Лист
16
БНТУ.303163.002 ПЗ
Конструктивно принятые диаметры ступеней вала Ведущего в мм п мм Ведомого п мм к мм. Для определения d в нужно согласовать с муфтой. Муфта – цепная.
Т
расч.муфты
= Т
н
∙ КН м, (4.2) где К - коэффициент режима работы, К 1,1 ... 1,4. Проверяем муфту по допустимому моменту [T] по табл. 15.2 с [2]:
Т
расч
≤ [????];
692,5 ≤ 1000 - условие выполняется, => в мм l цил
=82 мм.