Содержание.

Задание на проект

Введение

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

2. Расчет зубчатых колес

2.1 Выбор материала

2.2 Расчет быстроходной ступени

2.3 Расчет тихоходной ступени

3. Предварительный расчет валов редуктора

4. Конструктивные размеры шестерни и колеса

5. Конструктивные размеры корпуса и крышки

6. Проверка долговечности подшипников

7. Проверка прочности шпоночных соединений

8. Уточненный расчет валов

9. Выбор сорта масла

10. Посадки деталей редуктора

11. Список литературы

Спецификация к редуктору

Задание: Спроектировать привод ленточного транспортера.

Вариант № 38.

Исходные данные:

Срок службы: 7 лет

Мощность на выходном валу Р₃= 8 кВт

Угловая скорость на выходном валу w₃= 3.2π рад/с = 10 рад/с

ВВЕДЕНИЕ.

Цель курсового проектирования – систематизировать, закрепить, расширить теоретические знания, а также развить расчетно-графические навыки студентов. Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, минимальные габариты и масса, удобство в эксплуатации и экономичность. В проектируемом редукторе используются зубчатые передачи.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Нам в нашей работе необходимо спроектировать редуктор для ленточного транспортера, а также подобрать муфты, двигатель. Редуктор состоит из литого чугунного корпуса, в котором помещены элементы передачи – 2 шестерни, 2 колеса, подшипники, валы и пр. Входной вал посредством муфты соединяется с двигателем, выходной также посредством муфты с транспортером.

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.

Кинематический анализ схемы привода.

Привод состоит из электродвигателя, двухступенчатого редуктора. При передаче мощности имеют место ее потери на преодоление сил вредного сопротивления. Такие сопротивления имеют место и в нашем приводе: в зубчатой передаче, в опорах валов, в муфтах и в ремнях с роликами. Ввиду этого мощность на приводном валу будет меньше мощности, развиваемой двигателем, на величину потерь.

1.1 Коэффициент полезного действия привода.

По таблице 1.1 [1] коэффициент полезного действия пары цилиндрических колес η_з.к. = 0,98; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, η_п = 0,99; коэффициент, учитывающий потери в муфте η_м = 0,98; коэффициент, учитывающий потери в ремне с роликами η_р = 0,9

0,98*0,99*0,98 = 0,95

0,95*0,98*0,99 = 0,92

0,92*0,99 = 0,91

Общий КПД привода:

= 0,98² * 0,99⁵ * 0,98²*0,9 = 0,8

2. Выбор электродвигателя.

Требуемая мощность электродвигателя:

Р_тр=Р₃/ =8/0,8=10 кВт,

Частота вращения барабана:

При выборе электродвигателя учитываем возможность пуска транспортера с полной загрузкой.

Пусковая требуемая мощность:

Р_п=Р_тр*1,3м=10*1,3=13 кВт

Эквивалентная мощность по графику загрузки:

кВт

По ГОСТ 19523-81 (см. табл. П1 приложения [1]) по требуемой мощности

Р_тр = 10 кВт выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный

короткозамкнутый серии 4АН закрытый, обдуваемый с синхронной частотой

n = 1500 об/мин 4АН132М4 с параметрами Р_дв = 11 кВт и скольжением

S=2,8 %, отношение Р_п/Р_н=2. Р_пуск=2*11=22 кВт - мощность данного двигателя на пуске. Она больше чем нам требуется Р_п= 13 кВт.

Номинальная частота вращения двигателя:

где: n_дв – фактическая частота вращения двигателя, мин^-1;

n – частота вращения, мин^-1;

s – скольжение, %;

Передаточное отношение редуктора:

U=n_дв/n₃=1458/95,5=15,27

Передаточное отношение первой ступени примем u₁=5; соответственно второй ступени u₂=u/u₁=15,27/5=3,05

1.3 Крутящие моменты.

Момент на входном валу:

,

где: Р_тр – требуемая мощность двигателя, кВт;

– угловая скорость вращения двигателя, об/мин;

где: n_дв – частота вращения двигателя, мин^-1;

Момент на промежуточном валу:

Т₂ = Т₁ * u₁ * η₂

где: u₁ – передаточное отношение первой ступени;

η₂ – КПД второго вала;

Т₂ = 65,5*10³ * 5*0,92 =301,3*10³ Нмм

Угловая скорость промежуточного вала:

Момент на выходном валу:

Т₃ = Т₂ * u₂ * η₃

где: u₂ – передаточное отношение второй ступени;

η₃ – КПД третьего вала;

Т₃ = 301,3*10³ * 3,05 * 0,91 = 836,3*10³ Нмм

Угловая скорость выходного вала:

Все данные сводим в таблицу 1:

таблица 1

	Быстроходный вал	Промежуточный вал	Тихоходный вал
Частота вращения, об/мин	n1= 1458	n2=291,3	n3=95,5
Угловая скорость, рад/с	w1= 152,7	w2 =30,5	w3= 10
Крутящий момент, 103 Нмм	T1= 65,5	T2= 301,3	T3= 836,3

2. Расчет зубчатых колес.

2.1 Выбор материала.

Выбираем материал со средними механическими характеристиками: для шестерни сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость НВ 230; для колеса – сталь 45, термическая обработка – улучшение, но на 30 единиц ниже НВ 200.

Допускаемые контактные напряжения по формуле (3.9 [1])

, МПа

где: σ_{Н lim b} – предел контактной выносливости, МПа;

, МПа

для колеса: = 2*200 + 70 = 470 МПа

для шестерни: = 2*230 + 70 = 530 Мпа

К_НL – коэффициент долговечности

,

где: N_HO – базовое число циклов напряжений;

N_НЕ – число циклов перемены напряжений;

Так как, число нагружения каждого зуба колеса больше базового, то принимают К_HL = 1.

[S_H] – коэффициент безопасности, для колес нормализованной и улучшенной стали принимают [S_H] = 1,1 1,2.

Для шестерни:

Для колеса:

Тогда расчетное контактное напряжение определяем по формуле (3.10 [1])

= 0.45(481+428)=410 МПа.

1. Расчет быстроходной ступени двухступенчатого зубчатого редуктора.

1. Межосевое расстояние определяем по формуле (3.7 [1])

, мм

где: К_а – для косозубых колес К_а = 43;

u₁ – передаточное отношение первой ступени;

Т₂ – крутящий момент второго вала, Нмм;

К_Нβ – коэффициент, учитывающий не равномерность распределения нагрузки по ширине венца.

При проектировании зубчатых закрытых передач редукторного типа принимают значение К_Нβ по таблице 3.1 [1]. К_Нβ=1,25

[σ_H] – предельно допускаемое напряжение;

ψ_ba – коэффициент отношения зубчатого венца к межосевому расстоянию, для косозубой передачи ψ_ba = 0,25 0,40.

мм

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 а_w = 160 мм (см. с.36 [1]).

1. Нормальный модуль:

m_n = (0,01 0,02)*а_w

где: а_w – межосевое расстояние, мм;

m_n = (0,01 0,02)*а_w = (0,01 0,02)*160 = 1,6 3,2 мм

Принимаем по ГОСТ 9563-60 m_n = 3.

Предварительно примем угол наклона зубьев β=10°.

2.2.3 Число зубьев шестерни (формула 3.12 [1] ):

,

где: а_w – межосевое расстояние, мм;

β – угол наклона зуба, °;

u₁ – передаточное отношение первой ступени;

m_n – нормальный модуль, мм;

2.2.4 Число зубьев колеса:

z₂ = z₁ * u₁ = 17*5=85

1. Уточняем значение угла наклона зубьев:

,

где: z₁ – число зубьев шестерни;

z₂ – число зубьев колеса;

m_n – нормальный модуль, мм;

а_w – межосевое расстояние, мм;

β = 17°

1. Диаметры делительные.

Для шестерни:

Для колеса:

Проверка:

1. Диаметры вершин зубьев.

Для шестерни: d_a1 =d₁+2m_n =53,3 + 2*3 = 59,3 мм

Для колеса: d_a2 =d₂+2m_n = 266,7 + 2*3 = 272,7 мм

1. Ширина зуба.

Для колеса: b₂ = ψ_ba * a_w = 0,4 * 160 = 64 мм

Для шестерни: b₁ = b₂ + 5 = 64 + 5 = 69 мм

1. Коэффициент ширины шестерни по диаметру.

,

где: b₁ – ширина зуба для шестерни, мм;

d₁ – делительный диаметр шестерни, мм;

1. Окружная скорость колес.

м/с

Степень точности передачи: для косозубых колес при скорости до 10 м/с следует принять 8-ю степень точности.

1. Коэффициент нагрузки.

По таблице 3.5 [1] при ψ_bd = 1,29, твердости НВ< 350 и несимметричном рас-положении колес коэффициент К_Нβ = 1,17.

По таблице 3.4 [1] при ν = 4,1 м/с и 8-й степени точности коэффициент К_Нα=1,07.

По таблице 3.6 [1] для косозубых колес при скорости менее 5 м/с коэф-фициент К_Нυ = 1.

= 1,17 * 1,07 * 1 = 1,252

1. Проверяем контактные напряжения по формуле 3.6 [1].

, МПа

где: а_w – межосевое расстояние, мм;

Т₂ – крутящий момент второго вала, Нмм;

К_Н – коэффициент нагрузки;

u₁ - передаточное отношение первой ступени;

b₂ – ширина колеса, мм;

Условие прочности выполнено.

1. Силы, действующие в зацеплении.

В зацеплении действуют три силы:

• Окружная

, Н

где: Т₁ – крутящий момент ведущего вала, Нмм;

d₁ –делительный диаметр шестерни, мм;

• Радиальная

, Н

где: α – угол зацепления, °;

β – угол наклона зуба, °;

• Осевая

F_a = F_t * tg β, Н

F_a = F_t * tg β = 2457,8 * 0,3057 = 751,4 Н

1. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

( см. формулу 3.25 [1] ).