Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2010 в 15:28, курсовая работа
проектирование привода ленточного транспотера.
- длительный предел изгибной выносливости шестерни, МПа;
- коэффициент безопасности;
- коэффициент долговечности.
- коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки,
Принимаем ,
,
=1
МПа .
МПа.
2.5 Определяем
допускаемые изгибные
напряжения для зубьев
колеса:
где - допускаемые изгибные напряжения для зубьев колеса, МПа;
- длительный предел изгибной выносливости колеса, МПа.
МПа .
МПа.
3. Проектный расчет закрытой цилиндрической прямозубой зубчатой передачи [2]
3.1. Определение межосевого расстояния.
,
где - межосевое расстояние, мм;
Н•м;
- коэффициент межосевого расстояния, принимаем ;
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии;
- коэффициент ширины колеса по межосевому
расстоянию;
Из условия симметричного расположения колес относительно опор в редукторе принимаем:
;
,
где - коэффициент ширины колеса по диаметру шестерни;
.
Принимаем:
=1,05;
мм;
Полученное значение межосевого расстояния округляем до ближайшего стандартного значения.
Принимаем:
мм;
3.2. Определение модуля зацепления.
где – модуль зацепления, мм;
мм;
Из диапазона найденных значений модулей принимаем стандартное:
m=3мм.
3.3. Определение числа зубьев.
где - суммарное число зубьев;
.
,
где z1- число зубьев шестерни;
.
Принимаем
где z2 - число зубьев колеса;
.
Принимаем число зубьев колеса
Уточняем передаточное число:
;
3.4 Определение геометрических параметров
Определяем делительные диаметры:
где d1 - делительный диаметр шестерни, мм;
где d2 - делительный диаметр колеса, мм;
Определяем диаметр вершин зубьев:
где - диаметр вершин зубьев шестерни, мм;
где - диаметр вершин зубьев колеса, мм;
мм.
Определяем диаметры впадин зубьев:
где - диаметр впадины зубьев шестерни, мм;
мм.
где - диаметр впадины зубьев колеса, мм
мм.
Определяем ширину колеса b2 ,мм;
мм.
Определяем ширину шестерни b1 ,мм;
мм.
Принимаем угол зацепления = 200;
Полученные геометрические параметры сводим в таблицу№ 2.
Таблица № 2
Геометрические параметры закрытой зубчатой передачи
Параметр | Значение |
Межосевое расстояние αω, мм | 133,33 |
Модуль зацепления m, мм | 3 |
Ширина
зубчатого венца b, мм:
Шестерни Колеса |
85 81 |
Число
зубьев z:
Шестерни Колеса |
27 107 |
Диаметр
делительной окружности d, мм:
Шестерни Колеса |
81 321 |
Диаметр
вершин зубьев dа, мм:
Шестерни Колеса |
87 327 |
Диаметр
впадин зубьев df, мм:
Шестерни Колеса |
73,5 313,5 |
3.5. Определяем окружную скорость колес
где V – окружная скорость колес, м/с
м/с
Выбираем
девятую степень точности
4.
Проверочный расчет
закрытой цилиндрической
зубчатой передачи[2]
4.1. Расчет сил в зацеплении.
Определяем окружное усилие;
где - окружное усилие шестерни, Н
Н
где - окружное усилие колеса, Н
Н
Определяем радиальное усилие;
где - радиальное усилие шестерни, Н;
- радиальное усилие колеса, Н;
Н
Определяем осевое усилие;
,
где - осевое усилие шестерни, Н;
- осевое усилие колеса, Н.
4.2. Проверка зубьев на контактную прочность.
Условие контактной прочности - .
где - коэффициент, учитывающий форму сопряженных зубьев.
Принимаем ;
- коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных колес;
Принимаем ;
- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактной линии.
,
,
;
.
- удельная расчетная окружная сила, Н/мм;
где - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между отдельными зубьями;
- коэффициент динамической нагрузки.
Принимаем;
=1;
=1,20
Н/мм
МПа.
Рассчитываем процент отклонения расчетных напряжений от допускаемых.
Δ
Δ
Недогрузка допустима, контактная прочность зубьев обеспечена.
4.3. Проверка зубьев на изгибную прочность.
где - изгибная прочность зубьев, МПа;
- коэффициент формы зуба;
- коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев;
- коэффициент, учитывающий наклон зубьев;
- удельная расчетная окружная сила изгиба, Н/мм.
,
где - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между отдельными зубьями;
- - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба при изгибе.
- коэффициент динамической нагрузки.
Принимаем:
=1,35; =3,6;
=1,1; =1;
=1,50; =1.
Н/мм.
МПа
В результате
расчета изгибные напряжения
значительно меньше
=87,72МПа =196МПа.
Условие прочности на изгиб:
;
.
Расчет выполнен
для наиболее слабого звена
– шестерни, так как отношение
>
.
5. Расчет открытой механической плоскоременной передачи [2]
5.1. Определяем тип ремня
Тип ремня: синтетический
тканный ремень. Допускают работу
со скоростями
м/с
5.2. Определяем диаметр ведущего шкива
δ- толщина ремня, δ=7,5мм
Число несущих прокладок i, шт 3…5,
Диаметр меньшего шкива 100…200мм,
мм
5.3. Определяем скорость ремня
n1=970 об/мин,
м/с
5.4. Определяем диаметр ведомого шкива
U=2,02
мм,
Принимаем D2=2000
мм
5.5. Находим фактическое передаточное число и его отклонение ∆U от заданного:
5.6.Определяем ориентировочное межосевое расстояние
,
Принимаем
мм
5.7.Определяем расчетную длину ремня
мм
5.8.Определяем частоту пробегов ремня
,
Соотношение условно выражает долговечность ремня и его соблюдение гарантирует срок службы 1000…5000 ч.
5.9.Уточняем значение межосевого расстояния
мм
5.10.Определяем угол обхвата ремнем ведущего шкива
Условие
5.11.Определяем допускаемую удельную окружную силу
,
-допускаемая приведенная
Сα- коэффициент угла обхвата на меньшем шкиве, Сα=0,95,
Сυ- коэффициент влияния натяжения от центробежной силы, Сυ=0,76,
Сp- коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы, Сp=1,
Сθ- коэффициент угла наклона линии центров шкивов по горизонту,Сθ=1
Н/мм
5.12.Определяем окружную силу, передаваемую ремнем
5.13.Определяем размеры поперечного сечения ремня
мм
мм.
5.14.Определяем силу давления на валы
,
F0- сила предварительного натяжения ремня
Н,
Н
5.15.Определяем ширину
шкива
мм
6.Ориентировочный расчет редуктора. Эскизная компоновка редуктора[3,4]
6.1.Выбор материала валов.
В проектируемом
редукторе рекомендуется
Dзагот=120 мм,
НВ≥240 τ-1=210
σβ =800 ψσ=0,1
σт =550 ψτ=0
τт =300
σ-1=350
6.2.Ориентироврчный расчет валов
Н•м Н•м
МПа
мм мм
Выбираем параметры валов:
II вал: dk=30 мм, III вал: dk=48мм,
dy=32мм,
dп=35мм, dп=55мм,
dзк=38мм, dзк=60мм,
dб=40мм,
dk- диаметр входного конца вала;
dy- диаметр вала под уплотнение крышки;
dп- диаметр вала под подшипником;
dзк- диаметр вала под зубчатым колесом;
dб- диаметр под буртик.
6.3.Предварительный выбор подшипников
Для цилиндрической прямозубой передачи выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники средней серии:
II вал(обозначение 307): III вал(обозначение 311):
dп=35 мм
D=80 мм
B=21 мм B=29 мм
r=2,5 мм
С=33,2 кН
Одноступенчатый
цилиндрический редуктор
с открытой плоскоременной
передачей на входном
валу
7.Проверочный
расчет валов на
статическую прочность
[3]
7.1.Определяем реакции опор в точках А и В
1)
Н
2)
Н
Проверка:
7.2.Определяем изгибные моменты по нагруженным участкам вала в вертикальной плоскости
I
Н•м
Н•м
II
Н•м
Н•м
7.3.Определяем реакции опор в плоскости YAZ
1)
Н
2)
Н
Проверка:
7.4.Рассчитываем изгибные моменты по нагруженным участкам вала в горизонтальной плоскости
I
Н•м
Н•м
II
7.5.Определяем величины суммарных изгибных моментов в сечениях вала по формуле
Н•м
Н•м
Н•м
7.6.Находим опасное сечение по величине Ми и Т на эпюрах.
Из рисунка видно, что опасное сечение расположено под колесом. Эквивалентный момент в этом сечении равен:
Н•м
7.7.Уточняем диаметр вала в опасном сечении под зубчатым колесом. Принимаем допускаемое напряжение при изгибе
мм
Расчет показал,
что диаметр вала под зубчатым колесом
меньше ранее принятого значения. Принимаем
решение оставить диаметр ранее принятым
dзк=60 мм.
8.Уточненный расчет вала на усталостную прочность[3]
8.1.Опасное сечение рассчитываемого вала- под колесом
Найдем нормальные напряжения:
,
мм; мм; мм; мм
МПа
Найдем касательные напряжения:
МПа
8.2.Концентраторами напряжений в этом сечении являются шпонка и посадка колеса на вал, поэтому:
МПа МПа
Рассчитаем:
Табличные значения:
Сравниваем расчетные
и табличные значения
и
. Так как табличные значения больше,
чем расчетные, то для дальнейших расчетов
принимаем табличные значения.
8.3.Рассчитываем
8.4.Рассчитаем коэффициент запаса прочности
Вывод:
так как диаметр вала под колесом оставили
ранее принятым dзк=60мм, а не уменьшили,
то значение коэффициента запаса прочности
получилось завышенным.
9.Расчет шпоночных соединений[3]
9.1.Условие прочности на смятие шпонки
где σсм- напряжение смятия,
Т- крутящий момент на валу,
d- диаметр вала под зубчатым колесом,
h- высота шпонки,
t1- глубина шпоночного паза вала,
lp- рабочая длина шпонки,
[σсм]- допускаемое
напряжение смятия.
9.2.Определяем рабочую длину шпонки
мм
мм
МПа
Вывод:
прочность шпонки обеспечена.
10.Выбор подшипников
10.1.Выбираем
радиальные шарикоподшипники.
11. Расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности[4]
11.1.Определяем расчетную динамическую грузоподъемность принятого подшипника и сравниваем ее с каталожной, т.е. проверяем выполнение условия.
где Pэ- эквивалентная динамическая нагрузка;
р- показатель степени,р=3;
n- частота вращения вала, об/мин;
Lh- требуемая долговечность
Где Тлет- срок службы в годах,
Кг- коэффициент годовой нагрузки,
Ксут- коэффициент суточной загрузки
ч
11.2.Определение эквивалентной динамической нагрузки для обоих подшипников
осевая нагрузка на подшипник;
коэффициент безопасности, температурный коэффициент соответственно;
V- коэффициент, учитывающий вращение колес подшипника,V=1;
R- радиальная нагрузка на подшипник;
X,Y- коэффициент радиальной и осевой нагрузок соответственно,X=1,Y=1.
Определяем радиальные нагрузки R на обоих подшипниках вала
Н
Н
Н
Н≤С
2226,44≤71500
Вывод: условие
работоспособности обеспечено. Грузоподъемность
ниже допускаемой.
12.Выбор смазки[7]
12.1.Выбор сорта масла
Рекомендуемый сорт смазочного масла для передачи И-Г-А-68,
И-индустриальное,
Г-для гидравлических систем,
А-масло без присадок,
68-класс кинематической вязкости при t ͦ =40 ͦ C 61…75мм2/с.
Выбор сорта
масла зависит от значения расчетного
контактного напряжения в зубьях
σН и фактической окружной скорости
колес υ.
12.2.Определение количества масла.
Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяется из расчета 0,4…0,8л на 1кВт передаваемой мощности.
12.3.Определение уровня масла.
Для цилиндрических редукторов при окунании в масляную ванну колеса должно выполняться условие:
m- модуль зацепления, при нижнем расположении шестерни
, при этом
мм,
мм
m=3 мм; 0,25d2=9,5
, при этом
мм
12.4.Контроль уровня масла
Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируют различными маслоуказателями.
Выбираем жезловый
маслоуказатель, т.к. он удобен для осмотра,
конструкция проста и достаточно надежна.
12.5.Слив масла
Сливное отверстие
закрывается пробкой с
12.6.Отдушины
Предусмотрена
крышка редуктора с отдушиной.
12.7.Смазывание подшипников
Смазывание пластическими материалами при υ≤2м/с.Наиболее распространенные для подшипников качения- пластические смазки типа солидол жировой.
13.Констуктивные размеры элементов корпуса и крышки редуктора[ ]
13.1.Определяем толщину стенки корпуса
принимаем толщину стенки корпуса
мм
13.2.Определяем толщину стенки крышки редуктора
Т.к.
не выполняется,,то принимаем
мм
13.3.Определяем толщину верхнего пояса корпуса редуктора
S≈9мм
13.4.Определяем толщина пояса крышки редуктора
мм
13.5.Определяем толщину нижнего пояса корпуса редуктора
мм, округляем значение до 14мм.
13.6.Определяем толщину ребер жесткости корпуса редуктора
мм, округляем значение
13.7.Определяем диаметр болтов, соединяющих корпус с крышкой редуктора около подшипников
Т.к. условие 9,4≥10 не выполняется, то принимаем мм
С=15 мм-расстояние от оси болта до стенки корпуса ,
dотв=11 мм- диаметр отверстия под болт
Выбираем болты
М10.
13.8.Определяем диаметр фундаментальных болтов
мм, принимаем мм
С=18 мм,
dотв=15 мм
Выбираем болты М14
13.9.Определяем диаметр болтов, соединяющих крышку и корпус редуктора
мм, принимаем мм,
С=18 мм
dотв=13 мм
Выбираем болты
М12
13.10.Определяем ширину нижнего пояса корпуса редуктора
мм, пинимаем
мм
13.11.Определяем ширину пояса(ширина фланца) соединение корпуса и крышки редуктора около подшипников
мм
мм
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………
1. Кинематический
расчет привода…………………………………………
2. Выбор материала для цилиндрической передачи. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений …………………………..
3. Проектный расчет
закрытой цилиндрической прямозубой зубчатой
передачи…………………………………………………………
4. Проверочный расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи…….
5. Расчет открытой механической плоскоременной передачи……………….
6. Ориентировочный расчет редуктора. Эскизная компоновка редуктора…
7. Проверочный расчет валов на статическую прочность ………..................
8. Уточненный расчет вала на усталостную прочность……………………...
9. Расчет шпоночных соединений …………………………………………….
10. Выбор подшипников…………………………………………………
11. Расчет подшипников качения по динамической грузоподъемности……
12. Выбор смазки………………………………………………
13. Констуктивные размеры элементов корпуса и крышки редуктора……..
Заключение……………………………………………………
Список используемой литературы…………………………………………….
Список используемой литературы
Свизева, Е.М . Шипко; ГАЦМиЗ. - Красноярск, 2002. -16с.
ГАЦМиЗ - Красноярск, 2000 - 100с.
Введение
Ременная передача - передача трением с гибкой связью. Она состоит из ведущего диаметром d1, ведомого диаметром d2 шкивов и ремня 1, надетого на шкивы с предварительным натяжением. Нагрузку передают силы трения между шкивами и ремнем.
После зубчатой передачи ременная - наиболее распространенная из механических передач.
В зависимости от формы поперечного сечения ремня бывают передачи: плоским, клиновым ремнем, поликлиновым ремнем, круглым ремнем. Наибольшее применение в машиностроении имеют клиновые и поликлиновые ремни.
Ремни изготовляют из прорезиненных тканей или синтетических материалов.
Передача плоским ремнем обладает повышенными работоспособностью и ресурсом (в связи с меньшими напряжениями изгиба в плоских ремнях). Ее рекомендуют применять при больших межосевых расстояниях (до 15 м) или высоких скоростях ремня (до 100 м/с).
Достоинства ремённых передач:
1.
Простота конструкции,
2. Возможность передачи движения на значительные расстояния (до 15 м).
3. Возможность работы с высокими частотами вращения.
4. Плавность и бесшумность работы вследствие эластичности ремня.
5. Смягчение вибрации и толчков вследствие упругости ремня.
6.Предохранение механизмов от перегрузок вследствие возможного проскальзывания ремня (к передачам зубчатым ремнем это свойство не относится).
Недостатки ремённых передач:
1.Большие радиальные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей.
2.Малая
долговечность ремня в
3.Большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня, необходимость устройств для натяжения ремня.
4.Непостоянное передаточное число вследствие неизбежного упругого скольжения ремня.
5.Чувствительность нагрузочной способности к наличию паров влаги и нефтепродуктов.
Применение. Ременные передачи применяют в приводах для передачи движения от электродвигателя или ДВС, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число и может быть не строго постоянным (приводы металлорежущих станков, конвейеров, транспортных, дорожных, строительных и сельскохозяйственных машин и др.). Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах требующих постоянного значения и (приборные и робототехнические устройства).
Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 кВт, хотя может достигать 2000 кВт и больше. Скорость ремня v = 5... 50 м/с, а в высокоскоростных передачах - до 100 м/с и выше.
Зубчатые передачи широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения.
Принцип действия зубчатой передачи основан на зацеплении пары зубчатых колес, зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно, что значительно снижает шум и динамические нагрузки. Чем больше угол наклона зубьев, тем выше плавность зацепления, но возникающая при этом осевая сила дополнительно нагружает подшипники. По этой причине величину угла ограничивают (рекомендуется принимать угол наклона зубьев от 8° до 18°). Косозубые передачи рекомендуется применять при повышенных скоростях и мощностях.
Выбор материала передач зубчатых колес зависит от назначения передачи и условия ее работы. В качестве материалов используют: стали, подвергнутые термическому или химико-термическому упрочнению, чугуны, пластмассы.
Зубчатые передачи применяются во всех отраслях промышленности.
К достоинствам можно отнести:
Недостатки:
Применение. Зубчатые передачи применяются во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами.
Коэффициент полезного действия зубчатой передачи:
КПД цилиндрической передачи составляет 95-97%.
Заключение
На основании производственных расчётов выбран подходящий электродвигатель, определено передаточное отношение цилиндрической передачи, мощность, частота вращения и крутящий момент на валах редуктора.
Выбран материал шестерни и колеса редуктора и определены допускаемые напряжения на них.
Произведен расчёт передач в ходе которого определены окончательные передаточные числа и размеры шестерни и колеса, а также проведен проверочный расчёт.
Разработана эскизная компоновка редуктора, позволившая принять окончательное решение о размерах деталей редуктора с учетом характера действующих в зацеплении сил и размеров валов, подобраны подшипники качения и проверена их динамическая грузоподьемность.
Выполнен расчёт валов на статическую и усталостную прочность, определены опасные сечения, прочность всех валов признана достаточной.
Подшипники проверены по динамической грузоподъемности.
По скорости колес выбрана марка для зубчатых колес и выбран уровень масла.
По размерам, полученным из расчётов, выполнены сборочный чертеж редуктора и рабочие чертежи деталей.
Спроектированный привод работоспособен и может быть предложен к внедрению в производство.