146350 (Розрахунок редуктору)

ЗМІСТ ТА ОБСЯГ КУРСОВОЇ РОБОТИ

1. Розрахунково-пояснювальна записка.

1.1 Визначення потрібної потужності електродвигуна.

1.2 Вибір електродвигуна.

1.3 Вибір діаметра каната та барабана вантажопідйомного механізму крану.

1.4 Визначення передаточних відношень ступенів редуктора.

1.5 Визначення обертових моментів на валах редуктора.

1.6 Визначення частот обертання валів редуктора.

1.7 Визначення міжосьової відстані валів редуктора.

1.8 Визначення модулів зачеплення зубчастих пар редуктора.

1.9 Визначення числа зубців зубчатих пар та остаточних значень міжосьової

відстані.

1.10 Визначення основних розмірів зубчастих шестірьон і коліс редуктора.

1.11 Визначення основних розмірів валів.

1.12 Вибір підшипників редуктора за динамічною вантажопідйомністю.

1.13 Визначення розмірів шпонок для з'єднання зубчастих колес з валами.

2. Графічна частина проекту

2.1. Збірне креслення редуктору у двох проекціях.

2.2.Робочі креслення деталей.

1.1 Визначення потрібної потужності електродвигуна

Потрібну потужність через параметри N, V, що задано, знаходять за формулою:

Рп = N•V/, (кВт) (1)

Рп =15 • 0,15 / 0,86 = 2,61 кВт

де N – тягове зусилля (окружна сила) на барабані (кН);

V – швидкість вибирання барабаном вантажного канату (м/с);

 - коефіцієнт корисної дії (ККД) редуктора з муфтами та барабаном. Величину ККД визначають за формулою:

 = б •  •  •  , (2)

 = 0,96 • 0,98 • 0,98 • 0,995 = 0,86

де б - ККД барабана, який дорівнює б=0,96;

м - ККД муфт, які дорівнюють м=0,98;

3 - ККД зачеплення зубців, який дорівнює 3=0,98;

п - ККД підшипників, які дорівнюють п=0,995.

1.2 Вибір електродвигуна

Після визначення потрібної потужності роблять вибір електродвигуна, що можна виконати за допомогою табл. 1 із [4] для двигунів кранової серії МТКF при тривалості включення ПВ=25%.

У цій таблиці наведено потужність на валу Р_в і частота обертання nд електродвигунів.

Таблиця 1.

Вибір двигуна зроблено вірно, якщо Р_в не менше Р_п.

Двигун МТКF 012-6

Р_в = 2,7 (кВт)

n = 835 (хвил. )

1.3 Визначення діаметрів каната та барабана вантажопідйомного

механізму крана

Діаметр каната dк приймають у залежності від розривного зусилля N_р, яке визначають за формулою:

N_р = N • K / Z , (кН) (3)

N_р = 15 • 6 / 4 = 22,5 кН

де К - коефіцієнт запасу міцності, який дорівнює К=6,

Z - кількість гілок канату на барабані, яка дорівнює Z=4.

Залежність між dк та N_р наведена у табл. 2 із [5] для канатів типа ЛК-Р.

Таблиця 2.

Діаметр барабана Д_б визначають за формулою із [5]:

Д_б = е • dk, (мм)

Д_б = 25 • 11 = 275 мм

де е - коефіцієнт, що дорівнює е=25;

dk - діаметр канату із табл. 2.

Отримане значення Д_б треба округлити до ближчого стандартного відповідно ряду: 160; 200; 250; 300; 400; 450; 500; 630; 710; 800; 900, 1000.

Д_б = 300 мм

1.4 Визначення передаточних відношень ступенів редуктора

Частоту обертання барабана пб можна визначити за формулою:

nб = 60 • V • 10 / ( • Д_б), (хвил ) (4)

nб = 60 • 0,15 • 10 / (3,14 • 300) = 9,6 хвил

Загальне передаточне відношення редуктора Up буде дорівнювати:

Up = n / nб,

Up = 835 / 9,6 = 86,9.

де n - частота обертання електродвигуна із табл. 1.

Передаточне відношення першого та другого ступенів зубчастих пар редуктора можна визначити за формулами:

U1 = (1,3 • Up)

U1 = (1,3 • 53,439) = 10,6

U2 = U1 / 1,3

U2 = 8,335 / 1,3 = 8,2

1.5 Визначення обертових моментів на валах редуктора

На тихохідному валу обертовий момент Т3 можна визначити за формулою:

Т3 = , (кНмм) (5)

Т3 = = 239,6 кНмм

де б і м - вищевказані ККД барабана та муфт.

Обертовий момент на проміжному валу T2 дорівнює:

Т2 = , (кНмм) (6)

Т2 = = 231 кНмм

де 3 і п - вищевказані ККД зачеплення і підшипників.

Обертовий момент на швидкохідному валу Т₁ дорівнює:

Т1 = , (кНмм)

Т1 = =28,9 кНмм

1.6 Визначення частот обертання валів редуктора

Через те, що обертання тихохідного вала співпадає з обертанням барабана, то для частоти цього вала n3 маємо:

n3 = nб , (хвил )

n3 = 9,6 хвил

де nб - частота обертання барабана, що вищезнайдено за формулою (4). Частота обертання проміжного вала n2 дорівнює

n2 = n3 • U1, (хвил )

n2 = 9,6 • 10,6 = 101,8 хвил

Частота обертання швидкохідного вала n1 аналогічно дорівнює

n1 = n2 • U2, (хвил )

n1 = 101,8 • 8,2 = 834,4 хвил

Обчислювання частот вважають вірними, якщо буде виконуватися умова:

n1  n.

834,4 = 835

1.7 Визначення міжосьової відстані валів редуктора

Вибір міжосьової відстані забезпечує міцність зубців коліс на дію контактних напружень. Допустиме контактне напруження [н] залежить від твердості матеріалу.

Для зубчастих пар обох ступенів можливо прийняти матеріал: сталь 45 із термічною обробкою поліпшення для шестірьон та нормалізація для коліс.

Величину [н] визначають за формулою із [3]:

[н] = , (7)

де SH - коефіцієнт безпеки, який дорівнює SH =1 ,2;

KHL - коефіцієнт витривалості,

но - границя витривалості.

Величина но зв'язана з твердістю НВ формулою:

но = 2(НВ) + 70.

Величина KHL визначають за формулою із [3] годин

KHL = 1, (8)

KHL = = 0,66≈1

де NHO - кількість циклів навантаження зубців при базових випробуваннях

еталонного зразка, яка дорівнює KHO =1 ,5 • 10 ;

NHE - кількість циклів навантаження за часів терміну служіння tc = 12500

годин.

Величину NHE обчислюють за формулою

NHE = 60 n1 tc , (9)

NHE = 60 • 834,4 • 12500 = 625800000

де n1 - частота обертання швидкохідного вала редуктора.

Для вибраного матеріалу і термообробки можна призначити твердість зубчастих пар на таких рівнях:

а) для шестірьон НВ =300,

б) для коліс НВ =250, що дає для формули (7) но у розмірі:

но = 2 • 250 +70 = 570

Збільшення твердості шестерні на 50 одиниць дозволяє прискорити припрацювання зубців зубчастих пар.

Обчислювання н за формулами (7) - (9) даси значення [н].

[н] = = 475

Для прийнятих кінематичних схем редуктора (рис. 1) міжосьову відстань першого ступеня аw1 та другого ступеня аw2 визначають за формулами:

(10)

де a – коефіцієнт, який дорівнює a = 0,3;

T2, T3 – обертові моменти (кНмм);

K1, K2 – коефіцієнти концентрації навантаження (уздовж зубців), які визначають у залежності у залежності від коефіцієнтів в1, в2 пов’язані з a та U1, U2 формулами :

в1 = 0,5 a (U1 + 1); (11)

в1 = 0,5 • 0,3 (10,6 + 1) = 1,7

в2 = 0,5 a (U2 + 1);

в2 = 0,5 • 0,3 (8,2 + 1) = 1,4

Залежність між K1, K2 і в1, в2 наведена у табл. 3.