Московский Институт Стали и Сплавов

Новотроицкий филиал

Кафедра “ОТД”

ДЕТАЛИ МАШИН

Пояснительная записка

Новотроицк 2002 г.

Оглавление:

1.Техническое задание.

2. Введение.

3. Кинематический и силовой расчет привода.

3.1 Выбор электродвигателя.

3.2 Передаточные числа элементов привод.

3.3 КПД редуктора и привода.

3.4 Крутящие моменты на валах.

4. Проектировочный расчет закрытой зубчатой передачи.

4.1 Выбор материалов колес тихоходной ступени.

4.2 Определение основных параметров ступени.

4.3 Уточнение параметров закрытой зубчатой передачи.

5. Проверочный расчет тихоходной ступени по напряжениям изгиба.

5.1 Определение допустимых напряжений.

5.2 Расчет зубьев на статическую прочность.

6. Проектирование валов закрытой зубчатой передачи.

6.1 Предварительный расчет и конструирование валов.

6.2 Проверочный расчет тихоходного вала.

6.2.1 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.

6.2.2 Расчет вала на выносливость.

6.2.3 Расчет вала на статическую прочность.

6.2.4 Проверка шпонок на смятие.

6.3. Расчет подшипников качения тихоходного вала.

6.4 Выбор муфт.

7. Определение размеров основных элементов корпуса редуктора и сварной рамы привода

7.1 Корпус редуктора

7.2 Рама привода.

8. Смазка зубчатых колес и подшипников качения.

8.1 Смазка зубчатых колес.

8.2 Смазка и уплотнение подшипниковых узлов.

9. Охрана труда, техническая эстетика.

Заключение.

Библиографический список.

1. Техническое задание

Техническое задание выдано студенту:

Лобыкину Алексею Александровичу группы ЭП-2002-31 на разработку проекта по курсу детали машин.

Тема курсового проекта: Проектирование зубчатого редуктора.

Исходные данные:

1. Сопротивление движения моста F, кН – 2

2. Скорость моста v, м/с – 2

3 Диаметр колеса D, мм - 100

1. Число зубьев звёздочки z - 7

2. Допускаемое отклонение скорости моста δ, % - 5

3. Срок службы привода L_r, лет - 4

4. Режим работы средний.

5. Критерий эффективности минимальная стоимость.

6. Характер работы нереверсивный.

7. Тип редуктора вертикальный.

8. Схема редуктора развернутая.

Сроки выполнения:

Наименование этапа	%	Неделя
Проектировочный расчет	20	3
Эскизная компоновка	20	5
Сборочный чертеж	20	7
Чертеж общего вида	20	9
Оформление проекта	20	11
Защита проекта	20	12

График выполнения

Дата выдачи г. Руководитель проекта:

Гавриш П.В. ( )

2. Введение

Привод к лесотаке применяется в лесоперерабатывающей промышленности. Она служит для вылавливания и поднятия бревен после сплавления их из реки. В нее входят следующие составляющие:

1. натяжное устройсво;

2. цепная передача;

3. тяговая передача;

4. цилиндрический редуктор;

5. двигатель;

6. упругая муфта со звездокой.

3. Кинематический и силовой расчет привода

3.1 Выбор электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя:

где Р_м = F∙v - мощность рабочей машины;

F- тяговая сила ленты

1. v- скорость ленты

Р_м =2∙2=4кВт

пр =_пк³∙_муфты∙_ззз²∙_пс²∙_цп⁴, КПД привода,

Где _м=0,98

_n=0,99

_ред=0,97

_оп=0,96

пр =0,98∙0,99³∙0,97∙0,96=0,85

Рэд = 4/0,85 = 4,7 кВт.

В качестве двигателя возьмем асинхронный электродвигатель, единой серии общего назначения 4А по ГОСТ I9523-8I, с ближайшей номинальной мощностью Рном = 5,5 кВт /5, с. I05/, которой соответствуют четыре типа электродвигателей с синхронными частотами вращения 750, 1500 и 1000 об/мин. Для приводов общего назначения предпочтительны электродвигатели с синхронной частотой вращения 1000 и 1600 об/мин /5, с.104/. Выбираем электродвигатель типа 4А132S6УЗ с асинхронной частотой вращения эд=3000 об\мин и кратностью максимального момента

γ=Т_пуск/Т_ном=2,0

/5. с.519-620/ электродвигателя исполнения ГМ1081, с габаритными установочными и присоединительными размерами приведен на рис.9 /7, с. 519-620/.

3.2 Передаточные числа элементов привод

Общее передаточное число привода:

U_пр=n_эд/n_рм,

где n_эд=3000 об/мин - асинхронная частота вращения вала электродвигателя.

n_рм= 60∙3000∙ v/(π∙D),

D=Р∙z/D

n_рм=60∙0,50/(100∙10^-3.7)=76,39 об/мин.

Uпр =3000/42,9 = 39,27.

Передаточное число редуктора определяется по формуле

U_ред=U_пр/U_оп

где U_оп - передаточное число открытой ременной передачи (рис .8). Принимая предварительно U_оп= 4 \5. с. 103\, получим U_ред =39,27/5=7,85.

В соответствия с рекомендациями /2, с.93/ используем одноступенчатый редуктор, передаточное число которого U_ред=7,9

Уточненное передаточное число открытой ременной передачи

U_оп=U_пр/U_ред= 39,27/7,9 = 5,0.

3.3 КПД редуктора и привода

КПД одноступенчатого цилиндрического редуктора (рис.10)

ред=_зп^{2 .} _пк³ , где

зп - КПД зацепления одной пары зубчатых колес;

пк - КПД одной пары подшипников качения. Принимая

_зп = 0,97 и _пк =0,99 \ 5.с.107\ получим:

_ред=_зп ^. _пк²

Общий КПД привода лесотаски равен: _пр = 0,913.

( _пр не изменяется так как редуктор остался прежним).

3.4 Крутящие моменты на валах

Частоты вращения быстроходного n_б и тихоходного n_т валов редуктора равны ответственно:

n_б =n_эд/U_оп=3000/5=600 об/мин;

n_т =n_б/U₁ =600/2,24 = 267,9 об/мин;

n_т =n_n/U₂=267,9/3,55 = 75,45 об/мин.

Мощность на тех же валах:

Р_б=Р_эд∙_оп =4,7∙0,96 = 4,512 кВт;

Р_n=Р_б∙_n²∙_зп ∙_м = 4,512∙0,99²∙0,97∙0,98 = 4,2 кВт;

Р_т=Р_б∙_ред=4,512∙0,917=4,14 кВт;

Крутящие моменты на быстроходном Т_б, и тихоходном Т_т валах редуктора:

Т_т= 9550∙Р_т/ n_т = 9550∙4,14/75,45=524,02 Н∙м;

Т_б=9550∙Р_б/n_б⁼9550∙4,512/600=71,816 Н∙м.

Т_n=9550∙Р_n/n_n⁼9550∙4,2/267,9=149,72 Н∙м.

4. Проектировочный расчет закрытой зубчатой передачи

4.1 Выбор материалов колес ступени

По величине крутящего момента на тихоходном валу редуктора выбираем материалы шестерни (индекс I) в колеса (индекс 2) одинаковыми - сталь 45 с закалкой, механические характеристики которой представлены в табл.1 /2, с. 94,95/.

Таблица I :

Механические характеристики материалов шестерни (1) и колеса (2) ступени

Индекс колеса	Марка стали ГОСТ	Термообработка	Твердость HRC	Напряжения, МПа						Базовое число циклов
				Т	В	HP	HP max	FP	FP max		N	N
1	45 1050-74	Закалка	45	880	1000	800	2460Ģ	240	480		60	4
2	40 977-75	Улучшение	НВ220	380	580	600	1060	90	200		60	4

Эквивалентные числа циклов контактных напряжений зубьев шестерни N_не1 и колеса N_не2 /6. с.43/

N_не1=60∙n_т∙t₀∙_н

N_не2=60∙n_б∙t₀∙_н

где t₀ =21024 ч - расчетный срок службы привода,

_н - параметр режима нагрузки по контактным напряжениям, который для тяжелого режима равен _н =0,5 /2. с.95/.

N_не1= 60∙267,9∙3731,76∙0,5=30∙I0⁶ циклов;

N_не2=60∙75,45∙3731,76∙0,5=8,45∙10⁶ циклов.

Коэффициенты долговечности при расчете на контактную выносливость \2. с.113\

Для шестерни:

Для колеса:

где N_HO1=N_НО2=60∙10⁶ – базовое число циклов (табл.)

К_HL1=⁶√60∙10⁶/30∙10⁶ =1,21;

принимаем К_HL1=1;

К_HL2=⁶√10∙10⁶/8,45∙10⁶ = 1,03;

принимаем К_HL2=1;

Допускаемые контактные напряжения для шестерни _НР1 и колеса _НР2 /5. с.113/:

_НР1=⁰_НР1∙ К_HL1, _НР2=⁰_НР2∙ К_HL2

Где ⁰_НР1 =⁰_НР2=800 МПа – допускаемое контактное напряжение при базовом числе циклов нагружения (табл. 1);

_НР1=800∙1,12=896 МПа,

_НР2 =600∙1,03=618 МПа;

для дальнейших расчетов принимаем меньшее значение, т.е.