125972 (Проектування привода конвеєра), страница 3

Матеріал шпонок: Сталь 45 нормалізована.

Напругу змиття і умову міцності визначаємо по формулі:

(4.13)

Призначаємо напругу змиття:

при стальній ступиці [σ] = 110 – 190 Н/мм²

при чавунній ступиці [σ] = 50 – 70 Н/мм²

Вал черв’яка:

Діаметр Ø 17 мм b×h = 5×5; Глибина паза t₁ = 3; Довжина l = 20 мм; Момент Т_зг = 52,3 Н·м

< 190 [σ]

Вал відомий.

З двох шпонок – під шестерню та на вихідному валу, найбільш напружена шпонка на вихідному валу (менший діаметр вала, тому й менші розміри поперечного перерізу шпонки).

Діаметр вала d = 40 мм; b×h = 17×8; Глибина паза t₁ = 5; Довжина l₁ = 45 мм; Момент Т_зг =255 Н·м

< 190 [σ]

Розрахунок валів

Швидкохідний вал

Розміри поперечних перерізів ,прийнятих при конструюванні, значно перевищують ті, могли бути одержані при розрахунку на кручення.

Перевірка стріли прогину

Приведений момент інерції в поперечному перерізі черв’яка

Ј_пр = (4.14)

Ј_пр = 1827,1мм⁴

стріли прогину

ƒ = (4.15)

ƒ = 0,021

припустимий прогин

[ƒ] = (0,005… 0,01) m

[ƒ] = (0,013…0,025)

Вал під шестерню

Матеріал –сталь 45, термообробка – улучення. При діаметру заготовки до 100 мм середне значення σ_в = 780 н/мм²

Границя витривалості при симетричному циклі вигіну

σ_-1 = 0,43·σ_в (4.16)

σ_-1 = 0,43·780=335н/мм²

Границя витривалості дотичним напруженням при симетричному циклі

=0,58· σ_-1 (4.17)

τ_-1=0,58·335=193 н/мм²

Переріз А-А

Концентрацію напружень викликає шпоночка канавка.

К _σ = 1,75

К _τ = 1,6

ε _σ≈ε _τ =0,63

ψ_σ =0,15

ψ _τ = 0,1

Крутний момент Мкр = 255 Нм

Згинальний момент в горизонтальної площини

М2 = 3393,35Нмм

В горизонтальної площини

М = 245280 Н мм

Суммарний крутний момент

М= (4.18)

М = = 245303,75 Нмм

Момент скручувальний

d= 55

b×h = 16 × 10 t₁=6 l₁=60

W_{к нетто}= (4.19)

W_{к нетто}= 32608,5

W_нетто= (4.20)

W _нетто= 16282,783

Амплітуда і середня напруга цикла дотичним напруженням визначаємо по формулі:

τ_-υ= τ_-m= (4.21)

τ_-υ= τ_-m= 3,91н/мм²

Амплітуда нормальних напруг вигіну

σ_-υ = (4.22)

σ_-υ =

Коефіцієнт запаса міцності по нормальним напруженням

n_σ-1 = (4.23)

n_σ-1 =

Коефіцієнт запаса дотичним напруженням

n = (4.24)

n =

Результуючий коефіцієнт запаса міцності для перерізу А-А

n= (4.25)

n=

Переріз К – К .

Концентрація напруги обумовлена посадкою підшипника з гарантованим натягом.

Ψ_σ = 0,15 Ψ_τ = 0,1

Згинальний момент М₂ = 339335 Н·м

Момент опору

W = (4.26)

W = = 12265,625

Амплітуда нормального напруження

σ = σ_max = = = 27,67

σ_м = 0

Полярний момент опору

W_p = 2 · W (4.27)

W_p = 2 · 12265,625 = 24531,25

Амплітуда і середня напруга цикла :

(4.28)

= 6,916

Коефіцієнти запасу міцності при нормальному напруженні

n_σ = (4.29)

n_σ = = 3,027

Коефіцієнти запасу прочності при касательних напруженнях:

n_τ = (4.30)

n_τ = = 9,622

Підсумковий коефіцієнт запасу міцності для перерізу К – К :

n_τ = (4.31)

n_τ = = 2,888

Переріз Л – Л

Концентрація напруги обумовлена переходом від Ø 50 до Ø 40:

При = = 1,25 и = = 0,063

Коефіцієнти концентрації напруження

К_σ = 1,75; К_τ = 1,6

ε_σ = ε_τ = 0,85

Внутрішні силові фактори:

Осьовий момент опору перерізу

W = (4.32)

W = = 6280

Амплітуда нормального напруження

σ_υ = = 54,034

Полярний момент опору

W_p = 2 · 6280 = 12560

Амплітуда і середня напруга цикла :

= 13,509

Коефіцієнти запасу міцності для перерізу Л – Л:

n_σ = = 3,011

n_τ = = 7,207

Підсумковий коефіцієнт запасу міцності для перерізу Л – Л :

n_τ = = 2,77

Переріз Б – Б:

Концентрація обумовлена приналежністю шпоночної канавки :

К_σ = 1,75; К_τ = 1,7

ε_σ = ε_τ = 0,85

F = (4.33)

При F_x = 3457; F_y = 1996,1

F = = 3976,98 Н

Згинальний момент при Х = 25:

М_Б-Б = F · х (4.34)

М_Б-Б = 3976,98 · 25 = 99427,382 Н·мм

Момент опору перерізу при b×h = 12×8; t₁ = 5; l = 45 мм:

W = (4.35)

W = = 6253,75

Амплітуда нормальних напружень згину:

σ_υ = (4.36)

σ_υ = = 15,898

Момент опору крученню нетто:

W_{К нетто} = = 12533,75

Амплітуда і середня напруга цикла :

= 10,173

Коефіцієнти запасу міцності для перерізу Б – Б:

n_σ = =10,235

n_τ = = 9,57

Підсумковий коефіцієнт запасу міцності для перерізу Б – Б :

n_τ = = 6,99

5. Розрахунок з’єднань

5.1 Шпонкові з’єднання

З’єднання на швидкохідному валу (вал – шків пасової передачі)

Назначаємо матеріал шпонки: Сталь 6 ГОСТ 380-94

По ГОСТ 23360-78 встановлюємо розміри призматичної шпонки із закругленими краями: bh=5х5.

Розрахункова довжина шпонки

(5.1)

де: h – висота шпонки

t1 – глибина шпонкового пазу

σ_см – допустиме напруження зминання, для чавунної маточини

σ_см =80 МПа

Приймаємо довжину L=Lp+b=12,2+5=17,2мм, зі стандартного ряду L=18мм

Посадка шпонки: на валу: h9, до шківа: JS9

З’єднання на тихохідному валу (вал – черв’ячне колесо)

Назначаємо матеріал шпонки: Сталь 6 ГОСТ 380-94

По ГОСТ 23360-78 встановлюємо розміри призматичної шпонки із закругленими краями: bh=16х10.

Розрахункова довжина шпонки

Приймаємо довжину L=Lp+b=33,4+16=49,4мм, зі стандартного ряду L=50мм

Посадка шпонки:

на валу: h9, до шківа: JS9

З’єднання на тихохідному валу (консольна ділянка)

Назначаємо матеріал шпонки: Сталь 6 ГОСТ 380-94

По ГОСТ 23360-78 встановлюємо розміри призматичної шпонки із закругленими краями: bh=12х8.

Розрахункова довжина шпонки

Приймаємо довжину L=Lp+b=49,7+12=61,7мм, зі стандартного ряду L=63мм

5.2 З’єднання з натягом

6. Тепловий розрахунок редуктора

При роботі редуктора втрата потужності, за рахунок тертя в зачепленні та підшипниках, перемішуванням та розбризкуванням масла, приводять до нагрівання деталей редуктора та масла. При нагріванні в'язкість масла різко падає, що приводить до порушення режиму змащення. Нормальна робота редуктора буде забезпечена, якщо температура масла не перевісить допустиму.

При сталому режимі роботи редуктора усе тепло віддається через стінки повітрю що його оточує. Умова роботи редуктора без перегріву:

(6.1)

де tм – температура масла

t_п=20°С – температура повітря

k_t=17Вт/(м₂·°С) коефіцієнт теплопередачі

F=0,6 – коефіцієнт сталості роботи

А=0,421м² - площа тепловіддающої поверхні корпуса редуктора

[Δt] =120°С – для масла авіаційного

7. Остаточна компоновка редуктора

Використовуючи креслення ескізної компоновки валів конструктивно оформлюємо інші деталі редуктора – черв’ячний вал, черв’ячне колесо, корпус, підшипникові вузли тощо.

Змазка зачеплення та підшипників – розбризкуванням рідкого масла, залитого до корпусу до рівня центра нижнього ролика підшипника. На валу черв’яка встановлюємо крильчатки; при роботі редуктора вони будуть розбризкувати масло та закидати його на колесо та в підшипники.

Відстань між крильчаткою та внутрішньою поверхнею корпуса

Ущільнення валів забезпечуємо резиновими манжетами. Для обох валів використовуємо манжети І типу ГОСТ 8752-79:

dxDxH

х40х8

х70х10

В нижній частині корпуса викреслюємо пробку для спуску масла та масловказівник.

Для редукторів товщину стінки розраховуємо за формулою

мм

Обираємо δ=6мм.

Корпус робимо нероз’ємним (a_w<150мм) с двома вікнами на бокових стінках, через яки при зборці вводять до корпусу комплект вала з черв’ячним колесом. Для зручності складання діаметр отвору вікна робимо більшим за діаметр шестерні.

D=d_am2+2·c=137,25+2·5=147,25 мм

Приймаємо D=150мм

Посадка бокових кришок перехідна та приєднується до корпусу гвинтами d=8мм. Відстань між гвинтами

Діаметр кришки D_к=D+(4…4,5)d=150+4·8=182мм.

Діаметр приливу D_ф=D_к+4…6мм=182+4=186мм.

Щоб кришка була достатньо жорсткою її виконуємо досить високою =0,1·182=18мм з шістьма ребрами.

Для контролю зачеплення та заливу масла на горі робимо люк з вмонтованою віддушиною.

Для швидкохідного вала використовуємо накладні кришки.

Посадка бокових кришок перехідна 25 та приєднується до корпусу чотирма гвинтами М8.

Діаметр кришки D_к=D+(4…4,5)d=25+4·8=57мм.

Діаметр приливу D_ф=D_к+4…6мм=57+5=62мм

8. Пристрої для натягу пасу передач та рама привода

Для регулювання натягу пасів клино-пасової передачі привода використовують пристрій натягу, який забезпечує зміну міжосьової відстані в межах а_ф , де λ – довжина пасу.

Натяг пасів регулюється зміною положення двигуна відносно редуктора та іноді за допомогою натяжного ролика.

Двигун переміщується на полозках або на обертовій плиті.

Розміри полозків вибирають з урахуванням розмірів болтів закріплення електродвигуна привода.

Рама привода виготовляється литою або зварною із швелерів.

Рисунок 8.1 – Ескіз полозків для регулювання міжосьової відстані пасової передачі

Таблиця 8.1 – Основні розміри полозків пристрою натягу.

Швелер та косі шайби під болти вибираємо виходячи із розрахункової ширини полки.

В = 2,2 d₁₀ + r + R + S,

де d₁₀ – діаметр отвору для болта кріплення редуктора до рами;

r, R, S – розміри швелера приймаємо відповідно (3,5,8).

В = 2,2 · 12 + 3 + 5 + 8 = 42,4 мм.

Рисунок 8.2 – Деталі конструкції рами привода: а) коса шайба; б) швелер.

Таблиця 8.2 – Основні розміри косої шайби та швелера

Література

1. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни "Деталі машин" для студентів заочної, дистанційної та денної форм навчання/ Укл.: Е. Т. Білий, О. П. Ляшенко – Запоріжжя: ЗДТУ, 2000 – 85 с.

2. Методичні вказівки до розрахунку та проектування пасової передачі з дисципліни "Деталі машин" для студентів заочної, дистанційної та денної форм навчання/ Укл.: Вільчек О. І. , Глушко В. І., Камель Г. І – 2-е вид. перероб. і доп. – Запоріжжя: ЗДТУ, 2003 – 18 с.

3. Методические указания по расчету червячных передач редукторов общего назначения по дисциплине "Детали машин и ПТМ" для студентов специальностей 0502. 0503. 0504 всех форм обучения/ Сост. А. И. Вильчек, В. Г. Суворов, - Запорожье: ЗМИ, 1988. – 12 с.

4. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для техникумов. – М.: Высш. шк., 1991. – 432 с., ил.

5. Орлов П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П. Н. Учаева. – 3-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с., ил.

6. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. Пособие для техникумов/С. А. Чернавский, К. Н. Боков и др. – М.: Машиностроение, 1979, - 351 с., ил.

7. Конструкция и расчет зубчатых редукторов. Справочное пособие. Кудрявцев В. Н., Державец Ю.А., Глухарев Е. Г.Л., "Машиностроение". 1971 г. 328 стр. Табл. 107. 274. Библ. 144 назв.

8. Зубчатые и червячные передачи. Голованов Н. Ф., Гинзбур Е. Г., Фирун Н. Б., 1967г., 516 стр.

9. Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора: Справочник – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. – 464 с., ил.