Содержание
Введение
1. Специальная часть
1.1 Краткое описание редуктора
1.2 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет
1.3 Расчет зубчатой передачи
1.4 Проектный расчет ведущего вала
1.5 Проектный расчет ведомого вала
1.6 Конструктивные размеры колеса
1.7 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора
1.8 Эскизная компоновка редуктора
1.9 Подбор шпонок и их проверочный расчёт
1.10 Проверочный расчет ведомого вала
1.11 Выбор и проверочный расчет подшипников ведомого вала
1.12 Выбор посадок
1.13 Смазка редуктора
1.14 Сборка редуктора
1.15 Краткие требования по охране труда и технике безопасности
Заключение
Введение
Настоящий курсовой проект выполнен на основе технического задания, которое включает кинематическую схему привода ковшового элеватора, а также необходимые технологические параметры:
тяговая сила цепи F = 2,5 кН,
скорость ленты υ = 2 м/с;
диаметр барабана D = 310 мм.
Новизна проекта заключается в том, что это первая самостоятельная конструкторская робота, закрепляющая навыки, полученные по дисциплине: «Детали машин», а также черчению, материаловедению, метрологии.
Объектом исследования является конический редуктор. Глубина проработки заключается в том, что расчет и проектирование основных деталей и узлов доводится до графического воплощения.
Актуализация проекта состоит в том, что умение расчета и проектирования деталей и узлов общего машиностроения востребованы в курсовых проектах по специальности, дипломном проекте, на производстве.
Основные этапы работы над проектом:
1. Кинематический и силовой расчет привода.
2. Проектные расчеты конической зубчатой передачи, волов, колеса, корпуса и крышки редуктора
3. Эскизная компоновка редуктора.
4. Выбор стандартных деталей и узлов.
5. Проверочный расчет деталей и узлов.
6. Выполнение сборочного чертежа редуктора и рабочих чертежей ведомого вала и конического колеса.
Теоретическая часть работы заключается в составлении краткого описания редуктора, разработке процесса его сборки по сборочному чертежу и назначения требований по технике безопасности и охране труда.
Специальная часть
Краткое описание редуктора
В настоящей курсовой работе спроектирован конический одноступенчатый редуктор. Он состоит из конической зубчатой передачи, заключенной в герметичный корпус. Шестерня изготовлена заодно с валом. Валы установлены в подшипники:
ведущий – роликовые конические однорядные подшипники 7209 – установлены врастяжку;
ведомый – роликовые конические однорядные подшипники 7210 – установлены враспор.
Температурный зазор регулируется с помощью набора металлических прокладок.
Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом – пресс-солидолом марки С ГОСТ 4366–76, закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже.
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колесо на всю длину зуба.
Контроль за уровнем мосла производим с помощью жезлового маслоуказателя. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней части корпуса.
Расчет зубчатой передачи
Из предыдущих расчетов вращающий момент на ведомом валу М3 = 187,9 (Н ·м);
Передаточное число редуктора
Uзуб = 3,15;
Угловая скорость ведомого вала
(р/с);
Нагрузка близка к постоянной, передача нереверсивная.
1. Так как нагрузка на ведомо валу достаточно велика, для получения компактного редуктора принимаем марку стали 35ХМ для шестерни и колеса, с одинаковой термообработкой улучшения с закалкой ТВЧ до твёрдости поверхностей зубьев 49…65 HRC, σТ = 750 МПа при предлагаемом диаметре заготовки шестерни D < 200 мм и ширине заготовки колеса S < 125 мм.
Принимаем примерно средне значение твердости зубьев 51HRC.
2. Допускаемое контактное напряжение по формуле (9.37 [6])
[σн] = (σио /[Sн]) КHL
Для материала зубьев шестерни и колеса принимаем закалку при нагреве ТВЧ по всему контуру зубьев σнo = 17 HRC + 200 (см. табл. 9.3 [6])
[SH] = 1,2; KHL = 1 (см. § 9.11 [6])
[σн]= (МПа);
3. Допустимое напряжение изгиба по формуле (9.42)
[σF]= (σFO/[SF] KFC · KFL.
Для материала зубьев шестерни и колеса: см. по табл. 9.3 [6].
σFO = 650 МПа; [SF] = 175; KFC = 1 (см. § 9.1 [6])
[σF] = (650/1,57) ·1 ·1 = 370 (МПа);
4. Коэффициент ширины зубчатого венца по формуле (9.77)
Ψd = 0,166
5. По табл. 9.5 [6] принимаем коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого венца КНВ = 1,4
Интерполирование
Ψd КНВ
0,4 – 1,25
0,15
0,2 0,55 – Δ 0,2
0,6 1,45
0,2 – 0,2 Δ =
0,15 – Δ КНВ = 1,25+0,15 = 1,4
6. Внешний делительный диаметр колеса по формуле
de2 = 165 мм
Принимаем стандартное значение
de2 = 180 мм и ширину зубчатого венца b = 26 мм (см. табл. 9.7 [6])
7. Расчетные коэффициенты
Vp = 0,85 при Ψd = 0,68
КFB = 1,64 (см. табл. 9.5 [6])
Ψd КFB
0,4 – 1,44
0,15
0,2 0,55 – Δ 0,27
0,6 1,71,
0,2 – 0,27 Δ =
0,15 – Δ КНВ = 1,44 – 0,2025 = 1,64
8. Внешний окружной модуль по формуле (9.79 [6])
me ≥ мм
9. Число зубьев колеса и шестерни
z2 = de2 /me = 180/2,72 = 66,2
z1 = z2 /u = 66,2/3,15 = 21
Принимаем: z1 = 21; z2 = 66.
10. Фактическое передаточное число
Uф = z2| z1 = 66|21 = 3,14
Отклонение от заданного
ΔU = %<4%
11. Углы делительных конусов по формуле (9.49 [6])
tgδ2 = Uф = 3,14; δ2 = 72°
δ1 = 90 – δ2 = 90 – 72° = 18°
12. Основные геометрические размеры (см. формулы 9.50 … (9.56) [6]):
de1 = me · z1 = 2,72 ·21 = 57,12 (мм);
Re = 0,5 me (мм);
R = Re – 0,5в = 94,2 – 0,5 ·26 = 81,2 (мм);
Пригодность размера ширины зубчатого венца
в = 28 < 0,285 Rе = 0,285 · 94,2 = 26,8 (мм);
Условие соблюдается
m = me R/Re = 2,72 ·81,2/94,2 = 2,34 (мм);
d1 = m z1 = 2,34 ·21 = 49,14 (мм);
d12= m z2 = 2,34 ·66 = 154,44 (мм);
dае1 = de1 +2me cos δ1 = 57,12 + 2 ·2,72 · cos 18° = 62,3 (мм);
dае2 = de2 +2me cos δ2= 180 + 2 ·2,72 · cos 72° = 181,7 (мм);
13. Средняя скорость колес и степень точности
υ = (м/с)
по табл. 9.1 принимаем 8 степень точности передачи.
14. Силы в зацеплении по формулам (9.57)… (9.59); окружная на колесе и шестерне:
Ft = 2М3/d2 = 2 · 187,9 ·103/154,44 = 2433,3 (Н);
радиальная на шестерни и осевая на колесе:
Fr1 = Fa2 = Ft · tg α ω·cos δ1 = 2433,3·tg20°·cos 18° = 832,2 (Н);
осевая на шестерни и радиальная на колесе:
Fа1 = Fr2 = Ft · tg α ω·sin δ1 = 2433,3·tg20°·sin 18° = 262,8 (Н);
15. Коэффициент динамической нагрузки
Кнυ = 1,1 (см. табл. 9.6 [6])
КНВ = 1,4
16. Расчетное контактное напряжение по формуле (9.74 [6])
σн = МПа
σН = 899 МПа = [σН] = 899 МПа
R
17. Эквивалентное число зубьев шестерни и колесо по формуле (9.46 [6])
zυ1 = z1/cos σ1 = 21 / cos 18° = 22,1 (Н);
zυ2 = z2/cos σ2 = 66 / cos 72° = 220 (Н);
Коэффициент формы зуба (см. § 9.10 [6])
YF1 = 3,977; YF2 = 3,6
Интерполируем:
zυ1 YF2
22 – 3,98
0,1
2 22,1 – Δ 0,06
24 3,92
2 – 0,06 Δ =
0,1 – Δ КНВ = 3,98 – 0,003 = 3,977
18. Принимаем коэффициенты
КFυ = 1,2 (см. табл. 9.6 [6])
КFВ = 1,64 (см. пункт 7) – остается без изменения
19. Расчетное напряжение изгиба в основании зубьев шестерни по формуле (9.78 [6])
σF1 = YF1 (МПа);
σF1 = 316,8 МПа < [σF] = 370 МПа.
Расчетное напряжение изгиба в основании зубьев колеса
σF2 = YF1 YF2/ YF1 = 316,8 · 3,6/3,9 = 286,76 (МПа);
σF2 = 286,76 МПа < [σF] = 370 МПа.
Прочность зубьев на изгиб обеспечена.
Выбор посадок
Посадки назначаем в соответствии с указаниями, данными в табл. 10.13 [2].
Посадка зубчатого конического колеса на вал по ГОСТ 25347–82.
Посадка звездочки цепной передачи на вал редуктора .
Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала К6. Отклонения отверстий в корпусе под наружное кольцо по H7. Посадка распорных колец, сальников на вал .
Посадка стаканов под подшипники качения в корпусе, распорные втулки на вал .
Смазка редуктора
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба.
По табл. 10.8 [2] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях σн = 899 МПа и средней скорости V = 2 м/с вязкость масла должна быть приблизительно равна 60· 10-6 м2/с. По табл. 10.10 [2] принимаем масло индустриальное И‑70А (по ГОСТ 20799–75). Подшипники смазывают пластичным материалом, закладываем в подшипниковые камеры, при монтаже. Сорт смазки выбираем по табл. 9.14 [2] – пресс-солидол марки С (по ГОСТ 43–66–76).
1.15 Краткие требования по охране труда и технике безопасности
Требования по технике безопасности:
а) Все вращающиеся детали должны быть закрыты защитными кожухами;
б) Корпус редуктора не должен иметь острых углов, кромок и должен быть оборудован монтажным устройством;
в) На ограждение необходимо поставить блокировку и предупредительный знак.
Требования по экологии:
а) Отработанное масло сливать в предназначенные для этого емкости;
б) Вышедшие из строя детали складировать в специальных помещениях.
Заключение
В курсовом проекте продумана конструкция конического редуктора, выполнены расчеты цепной передачи, валов, колеса, корпуса и крышки редуктора. По каталогам выбраны размеры шпоночных соединений ГОСТ 23360–78 для диаметров 30 и 40 и выбраны подшипники роликовые конические однорядные 7209 и 7210 ГОСТ 27365–87. Для деталей и узлов проведены необходимые проверочные расчеты.
Графическая часть (сборочный чертеж конического редуктора, чертеж колеса конического, чертеж ведомого вала) выполнена согласно требованиям ЕСКД. Продуманы требования по технике безопасности и охране труда; по сборочному чертежу описан процесс сборки редуктора.
Содержание
Введение
1. Специальная часть
1.1 Краткое описание редуктора
1.2 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет
1.3 Расчет зубчатой передачи
1.4 Проектный расчет ведущего вала
1.5 Проектный расчет ведомого вала
1.6 Конструктивные размеры колеса
1.7 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора
1.8 Эскизная компоновка редуктора
1.9 Подбор шпонок и их проверочный расчёт
1.10 Проверочный расчет ведомого вала
1.11 Выбор и проверочный расчет подшипников ведомого вала
1.12 Выбор посадок
1.13 Смазка редуктора
1.14 Сборка редуктора
1.15 Краткие требования по охране труда и технике безопасности
Заключение
Введение
Настоящий курсовой проект выполнен на основе технического задания, которое включает кинематическую схему привода ковшового элеватора, а также необходимые технологические параметры:
тяговая сила цепи F = 2,5 кН,
скорость ленты υ = 2 м/с;
диаметр барабана D = 310 мм.
Новизна проекта заключается в том, что это первая самостоятельная конструкторская робота, закрепляющая навыки, полученные по дисциплине: «Детали машин», а также черчению, материаловедению, метрологии.
Объектом исследования является конический редуктор. Глубина проработки заключается в том, что расчет и проектирование основных деталей и узлов доводится до графического воплощения.
Актуализация проекта состоит в том, что умение расчета и проектирования деталей и узлов общего машиностроения востребованы в курсовых проектах по специальности, дипломном проекте, на производстве.
Основные этапы работы над проектом:
1. Кинематический и силовой расчет привода.
2. Проектные расчеты конической зубчатой передачи, волов, колеса, корпуса и крышки редуктора
3. Эскизная компоновка редуктора.
4. Выбор стандартных деталей и узлов.
5. Проверочный расчет деталей и узлов.
6. Выполнение сборочного чертежа редуктора и рабочих чертежей ведомого вала и конического колеса.
Теоретическая часть работы заключается в составлении краткого описания редуктора, разработке процесса его сборки по сборочному чертежу и назначения требований по технике безопасности и охране труда.
Специальная часть
Краткое описание редуктора
В настоящей курсовой работе спроектирован конический одноступенчатый редуктор. Он состоит из конической зубчатой передачи, заключенной в герметичный корпус. Шестерня изготовлена заодно с валом. Валы установлены в подшипники:
ведущий – роликовые конические однорядные подшипники 7209 – установлены врастяжку;
ведомый – роликовые конические однорядные подшипники 7210 – установлены враспор.
Температурный зазор регулируется с помощью набора металлических прокладок.
Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом – пресс-солидолом марки С ГОСТ 4366–76, закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже.
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колесо на всю длину зуба.
Контроль за уровнем мосла производим с помощью жезлового маслоуказателя. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней части корпуса.
Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет
1) Определяем общий КПД передачи.
Из таблицы 2.2 [1] выписываем
ηкон = 0,95 – 0,97 ηм = 0,98 ηцеп = 0,90 – 0,93
КПД подшипников учтено в КПД передач, общий КПД равен
η = ηкон · ηм · ηцеп = 0,97 · 0,98 · 0,92 = 0,874
2) Определяем требуемую мощность электродвигателя.
Определяем мощность рабочей машины:
Ррм = F · V = 2,5 · 2 = 5 кВт
Требуемая мощность элеватора:
Рэл.дв.тр = кВт
3) Из таблицы К9 [1] выбираем двигатель, т. к. быстроходные двигатели имеют низкий ресурс и тихоходные имеют большие габариты, выбираем средне скоростной двигатель, имеющий ближайшую большую мощность:
Эл. двигатель 4АМ132М6УЗ
Рдв. = 7,5 кВт ηдв = 870 об/мин
4) Определяем общее передаточное число передачи и передаточные числа ступеней, воспользуемся рекомендацией табл. 2.3 [1].
Uзуба = 2…7,1 Uцепи = 2…4
Определяем частоту вращения вала рабочей машины:
ηр.м = об/мин
Uобщ =
Назначаем Uзуб = 3,15, тогда
Uцеп = передаточное число ступеней удовлетворяет рекомендациям [1].
5) Определяем угловые скорости валов
(р/с);
(р/с);
Uзуб = => (р/с);
Uцеп = => (р/с);
6) Определяем мощности по валам передач:
Рдв.тр = 5,72 (кВт);
Р2 = Рдв.тр · ηм = 5,72 · 0,98 = 5,6 (кВт);
Р3 = Р2 · ηкон = 5,6 · 0,96 = 5,43 (кВт);
Р4 = 5 (кВт);
7) Определяем моменты на валах передач:
М1 = (Н·м);
М2 = (Н·м);
М3 = (Н·м);
М4 = (Н·м);
Расчет зубчатой передачи
Из предыдущих расчетов вращающий момент на ведомом валу М3 = 187,9 (Н ·м);
Передаточное число редуктора
Uзуб = 3,15;
Угловая скорость ведомого вала
(р/с);
Нагрузка близка к постоянной, передача нереверсивная.
1. Так как нагрузка на ведомо валу достаточно велика, для получения компактного редуктора принимаем марку стали 35ХМ для шестерни и колеса, с одинаковой термообработкой улучшения с закалкой ТВЧ до твёрдости поверхностей зубьев 49…65 HRC, σТ = 750 МПа при предлагаемом диаметре заготовки шестерни D < 200 мм и ширине заготовки колеса S < 125 мм.
Принимаем примерно средне значение твердости зубьев 51HRC.
2. Допускаемое контактное напряжение по формуле (9.37 [6])
[σн] = (σио /[Sн]) КHL
Для материала зубьев шестерни и колеса принимаем закалку при нагреве ТВЧ по всему контуру зубьев σнo = 17 HRC + 200 (см. табл. 9.3 [6])
[SH] = 1,2; KHL = 1 (см. § 9.11 [6])
[σн]= (МПа);
3. Допустимое напряжение изгиба по формуле (9.42)
[σF]= (σFO/[SF] KFC · KFL.
Для материала зубьев шестерни и колеса: см. по табл. 9.3 [6].
σFO = 650 МПа; [SF] = 175; KFC = 1 (см. § 9.1 [6])
[σF] = (650/1,57) ·1 ·1 = 370 (МПа);
4. Коэффициент ширины зубчатого венца по формуле (9.77)
Ψd = 0,166
5. По табл. 9.5 [6] принимаем коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зубчатого венца КНВ = 1,4
Интерполирование
Ψd КНВ
0,4 – 1,25
0,15
0,2 0,55 – Δ 0,2
0,6 1,45
0,2 – 0,2 Δ =
0,15 – Δ КНВ = 1,25+0,15 = 1,4
6. Внешний делительный диаметр колеса по формуле
de2 = 165 мм
Принимаем стандартное значение
de2 = 180 мм и ширину зубчатого венца b = 26 мм (см. табл. 9.7 [6])
7. Расчетные коэффициенты
Vp = 0,85 при Ψd = 0,68
КFB = 1,64 (см. табл. 9.5 [6])
Ψd КFB
0,4 – 1,44
0,15
0,2 0,55 – Δ 0,27
0,6 1,71,
0,2 – 0,27 Δ =
0,15 – Δ КНВ = 1,44 – 0,2025 = 1,64
8. Внешний окружной модуль по формуле (9.79 [6])
me ≥ мм
9. Число зубьев колеса и шестерни
z2 = de2 /me = 180/2,72 = 66,2
z1 = z2 /u = 66,2/3,15 = 21
Принимаем: z1 = 21; z2 = 66.
10. Фактическое передаточное число
Uф = z2| z1 = 66|21 = 3,14
Отклонение от заданного
ΔU = %<4%
11. Углы делительных конусов по формуле (9.49 [6])
tgδ2 = Uф = 3,14; δ2 = 72°
δ1 = 90 – δ2 = 90 – 72° = 18°
12. Основные геометрические размеры (см. формулы 9.50 … (9.56) [6]):
de1 = me · z1 = 2,72 ·21 = 57,12 (мм);
Re = 0,5 me (мм);
R = Re – 0,5в = 94,2 – 0,5 ·26 = 81,2 (мм);
Пригодность размера ширины зубчатого венца
в = 28 < 0,285 Rе = 0,285 · 94,2 = 26,8 (мм);
Условие соблюдается
m = me R/Re = 2,72 ·81,2/94,2 = 2,34 (мм);
d1 = m z1 = 2,34 ·21 = 49,14 (мм);
d12= m z2 = 2,34 ·66 = 154,44 (мм);
dае1 = de1 +2me cos δ1 = 57,12 + 2 ·2,72 · cos 18° = 62,3 (мм);
dае2 = de2 +2me cos δ2= 180 + 2 ·2,72 · cos 72° = 181,7 (мм);
13. Средняя скорость колес и степень точности
υ = (м/с)
по табл. 9.1 принимаем 8 степень точности передачи.
14. Силы в зацеплении по формулам (9.57)… (9.59); окружная на колесе и шестерне:
Ft = 2М3/d2 = 2 · 187,9 ·103/154,44 = 2433,3 (Н);
радиальная на шестерни и осевая на колесе:
Fr1 = Fa2 = Ft · tg α ω·cos δ1 = 2433,3·tg20°·cos 18° = 832,2 (Н);
осевая на шестерни и радиальная на колесе:
Fа1 = Fr2 = Ft · tg α ω·sin δ1 = 2433,3·tg20°·sin 18° = 262,8 (Н);
15. Коэффициент динамической нагрузки
Кнυ = 1,1 (см. табл. 9.6 [6])
КНВ = 1,4
16. Расчетное контактное напряжение по формуле (9.74 [6])
σн = МПа
σН = 899 МПа = [σН] = 899 МПа
R
17. Эквивалентное число зубьев шестерни и колесо по формуле (9.46 [6])
zυ1 = z1/cos σ1 = 21 / cos 18° = 22,1 (Н);
zυ2 = z2/cos σ2 = 66 / cos 72° = 220 (Н);
Коэффициент формы зуба (см. § 9.10 [6])
YF1 = 3,977; YF2 = 3,6
Интерполируем:
zυ1 YF2
22 – 3,98
0,1
2 22,1 – Δ 0,06
24 3,92
2 – 0,06 Δ =
0,1 – Δ КНВ = 3,98 – 0,003 = 3,977
18. Принимаем коэффициенты
КFυ = 1,2 (см. табл. 9.6 [6])
КFВ = 1,64 (см. пункт 7) – остается без изменения
19. Расчетное напряжение изгиба в основании зубьев шестерни по формуле (9.78 [6])
σF1 = YF1 (МПа);
σF1 = 316,8 МПа < [σF] = 370 МПа.
Расчетное напряжение изгиба в основании зубьев колеса
σF2 = YF1 YF2/ YF1 = 316,8 · 3,6/3,9 = 286,76 (МПа);
σF2 = 286,76 МПа < [σF] = 370 МПа.
Прочность зубьев на изгиб обеспечена.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 183.