Проверочный расчёт валов на прочность

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Содержание

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

2. Расчет редуктора

3. Эскизное проектирование

4. Выбор и проверка долговечности подшипников качения

Проверочный расчёт валов на прочность

6. Проверка прочности шпоночного соединения

7. Посадки зубчатых колёс и подшипников

8. Выбор смазки редуктора

9. Конструирование корпусных деталей

10. Расчет муфты

Список используемой литературы

Выбор электродвигателя и кинематический расчет

1.Нахождение момента на тихоходной ступени:

Р_ВЫХ = F_t_*V;где

Р_вых - мощность на выходном валу,

F_t - окружная сила,

V – cкорость ленты,

Р_ВЫХ = 5300_*0.8=4020Вт;

n_вых=60_*V/p_*D_б;где

D_б – диаметр барабана

n_вых=60_*0.8/3.14_*0.4=38мин^-1;

Т₃=Т_вых=F_t_*D/2;где Т₃ –крутящий момент на тихоходном валу;

Т₃= 5300_*0.4/2=1060Н_*м;

Определение общий КПД привода:

h _{привода} = h _рем × h ² _зуб × h ² _подш × h ² _муфты ,

где: h _рем – КПД ременной передачи;h _зуб – КПД зубчатой передачи; h _подш – КПД подшипников; h _муфты – КПД муфты.

h_муфты = 0,98; h_зуб = 0,96; h_подш = 0,99; h_рем=0.95

h_{привода}= 0.95× 0,96² × 0,99² × 0,98² = 0,82.

Определение мощность двигателя:

Р_эд= Р_ВЫХ/h_{привода}

Р_эд=4020/0.82=4460Вт

Выбор электродвигателя:

Из найденной необходимой мощности выбирают электродвигатель.

Принимаем электродвигатель АИРC100L4

Мощность Р=4,5кВт; n=1430мин^-1

Определение крутящего момента быстроходного вала:

Т₁=Т_эд= Т₃/n

Т₁=9550×6.3/1430=38Н×м

Определение общего передаточного числа привода и разбиение его между ступенями:

U_общ= n/ n_вых;

U_общ=1430/38=38

Передаточное отношение редуктора: U_ред= U_общ

U_ред=38

Передаточное отношение тихоходной ступени: U_Т=0,63× ³√ U_ред

U_Т=0,63 ³√ 38 =7,1

Передаточное отношение быстроходной ступени: U_б= U_ред/ U_Т

U_б=38/7,1=5,3

Определяем кинематические и силовые параметры отдельных валов привода:

I вал

частота вращения: n₁= n_дв = 1430 об/мин;

мощность: Р₁ = Р_дв = 4,5 кВт;

вращающий момент: Т₁ = Т_дв = 38 Н_*м

II вал

частота вращения: n₂= n₁× U_б =1430/×5,3= 270 об/мин;
вращающий момент: Т₂=Т₃ × h_зуб × U_б = 38 × 0,95 × 5,3= 192 Н×м;

III вал

частота вращения: n₃= n₂/ U_T= 270/7,1=38.6 об/мин;

вращающий момент: Т₃=1060Нм

Приводной вал:

Частота вращения: n= n ₃=38.6 об/мин

Вращающий момент: T= Т₃ × h _м =1060 x 0.98 = 1038 об/мин

Все полученные данные сводим в таблицу.

Таблица 1

Номер вала	Частота вращения, об/мин	Момент, Н×м
I	1430	38
II	270	192
III	38,6	1060
Приводной вал	38,6	1038

Расчёт редуктора

Выбираем материал зубчатых колёс и шестерён

Быстроходная ступень:

Шестерня: Сталь 45 – D = 80 мм, S = 50 мм, HBсердц. =269…302,

Колесо: Сталь 45 – D = 125 мм, S = 80 мм, НВсердц. = 232…262,

Тихоходная ступень:

Шестерня: Сталь 40Х –

Колесо: Сталь 40Х –

Расчёт быстроходной ступени

Шестерня	Колесо
Коэффициенты приведения для расчета на контактную и выносливость:

Числа циклов N_G перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости:

Суммарные числа циклов перемены напряжений:


Эквивалентные числа циклов:

Расчетные допускаемые напряжения:

Коэффициенты нагрузки на контактную и изгибную выносливость:

Коэффициент выбирают в зависимости от схемы передачи, твердости рабочих поверхностей зубьев и относительной ширины шестерни .

Коэффициент динамической нагрузки выбирают в зависимости от окружной скорости, точности изготовления передачи и твердости рабочих поверхностей зубьев:

Окружная скорость:

По окружной скорости и 8 степени точности определяем:

Следовательно, коэффициенты нагрузки равны:

Определяем предварительное значение диаметра делительной окружности колеса:

Коэффициенты принимают для конических колёс с круговыми зубьями:

Полученное значение округляем до

Предварительное значение диаметра делительной окружности шестерни как

Число зубьев шестерни в зависимости от диаметра шестерни принимаем

Значения округлены до целых чисел.

Угол делительных конусов:

Для зубчатых колёс с круговыми зубьями внешний окружной модуль определяется по формуле:

Внешнее конусное расстояние определяем как

Ширина зубчатых венцов колёс

Коэффициенты смещения инструмента :

Коэффициенты выбираем в зависимости от биэквивалентного числа зубьев с учётом коэффициента смещения инструмента.

Биэквивалентное число зубьев:

Проверка зубьев конических колёс на изгибную выносливость.

Расчётное напряжение в опасном сечении зуба колеса:

Расчётное напряжение в опасном сечении зуба шестерни:

Окончательное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни и колеса:

Внешние диаметры вершин зубьев:

Средний нормальный модуль:

но при силовых передачах модуль меньше 1,5 принимать не рекомендуется, поэтом принимаем

Силы, действующие на валы зубчатых колёс.

Окружная сила:

Радиальная и осевая силы:

Расчёт тихоходной ступени

Шестерня	Колесо

Коэффициенты приведения для расчета на контактную и выносливость:

Числа циклов N_G перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости:

Суммарные числа циклов перемены напряжений:


Эквивалентные числа циклов:

Расчетные допускаемые напряжения:

Коэффициенты нагрузки на контактную и изгибную выносливость:

Окружная скорость:

По окружной скорости и 8 степени точности определяем:

Следовательно, коэффициенты нагрузки равны:

Определяем межосевое расстояние:

Модуль передачи:

Определяем суммарное число зубьев и угол наклона зуба:

Число зубьев шестерни и колеса:

Фактическое значение передаточного числа:

Проверка зубьев колес на изгибную выносливость.

Колесо:

Шестерня:

Диаметры делительных окружностей :

Диаметры окружностей вершин зубьев и впадин зубьев .

Шестерня:

Колесо:

Силы, действующие на валы зубчатых колёс.

Окружная сила:

Радиальная сила:

Осевая сила:

Эскизное проектирование

Предварительный расчет валов

Крутящий момент в поперечных сечениях валов:

Быстроходного ;

Промежуточного ;

Тихоходного .

Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам:

Для быстроходного:

Для промежуточного:

Для тихоходного:

Выбор смазки редуктора

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заедания, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты, трущиеся поверхности деталей должны иметь надежную смазку.

В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применяют картерную систему. В корпус редуктора или коробки передач заливают масло так, чтобы венцы колес были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерную смазку применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков от 0,3 до 12,5 м/с. При более высоких скоростях масло сбрасывается с зубьев центробежной силой и зацепление работает при недостаточной смазке. Кроме того, заметно увеличиваются потери мощности на перемешивание масла и повышается его температура.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше окружная скорость колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, чем выше контактные давления в зубьях, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес. Предварительно определяют окружную скорость, затем по скорости и контактным напряжениям находят требуемую кинематическую вязкость и марку масла.

По учебнику (П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов) выбираем масло индустриальное АК-15 ГОСТ1862-63, в количестве 2 литров.

Конструирование корпуса

Корпусная деталь состоит из стенок, ребер, бобышек, фланцев, и других элементов, соединенных в единое целое.

При конструировании литой корпусной детали стенки следует по возможности выполнять одинаковой толщины. Толщину стенок литых деталей уменьшают до величины, определяемой условиями хорошего заполнения формы жидким металлом. Поэтому чем больше размеры корпуса, тем толще должны быть его стенки. Материал корпуса – серый чугун СЧ15. Толщина стенки, отвечающая требованиям технологии литья, необходимой прочности и жесткости корпуса, вычислим по формуле:

, где – крутящий момент на выходном валу;

толщина стенки крышки корпуса.

Плоскости стенок, встречающиеся под прямым или тупым углом, сопрягают дугами радиусом r = 4(мм), R = 12(мм). Литейные уклоны выполняют по рекомендации 1 (стр.258). Остальные элементы корпусных деталей выполняются по правилам (стр. 258-262) учебника П.Ф. Дунаева, О.П.Леликова.

При проектировании редуктора следует все выступающие элементы устранить с наружных поверхностей и ввести внутрь корпуса. Это обеспечит большую жесткость и лучшие виброакустические свойства.

Расчет муфты

Выбор муфты производится в зависимости от передаваемого крутящего момента.

Т=кТ_н,

где к =1.1– коэффициент режима работы;

Т_н – номинальный длительно действующий момент.

Т=1.1_*1530=1683Н

Выбираем упругую муфту со звездочкой ГОСТ14084-93.

Список используемой литературы

1. М.Н. Иванов. Детали машин. М.: «Машиностроение», 1991.

2. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов Конструирование узлов и деталей машин. М.: «Высшая школа», 1985.

3. Д.Н. Решетов – Детали машин. Атлас конструкций в двух частях. М.: «Машиностроение», 1992.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3т. М. Машиностроение, 1979.

5. В.Л. Гадолин. Методические указания по расчёту клиноременных передач. М.: МВТУ им. Баумана, 1981.