1.ТЕМА, ОПИСАНИЕ, ЗАДАНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОЕКТУ

1.1.Азотный компрессор криогенной установки

Обозначения

1 – Электродвигатель

2 – Планетарный

редуктор

3 – Эксцентриковый

вал

4 – Поршень

Рис.1.1. Азотный компрессор криогенной установки

1.2.Описание и техническая характеристика

Компрессор предназначен для сжатия газообразного азота в криогенных установках. Компрессор двухступенчатый.

Давление нагнетания за второй ступенью 25 атм.

Охлаждение цилиндров воздушное.

Привод от асинхронного двигателя с частотой переменного тока 60 Гц.

Форма исполнения двигателя М201.

Тип электродвигателя Д 80-A2;

Мощность электродвигателя, N=0,75 кВт;

Частота вращения вала электродвигателя, n_Э=n₁=2790 об/мин;

Частота вращения кривошипа n₃=800 об/мин;

Ход поршня S=8 мм;

Габаритный размер электродвигателя D_Э^Г=150 мм;

Ресурс работы компрессора [L_h]= 2000 час.

1.3.Задание проекта

Разработать:

1. Планетарный редуктор

1. Механизм привода поршней

1. Рабочие чертежи

1.4.Рекомендуемые материалы

1. Атласы по деталям машин :

2. Методические пособия по курсовому проектированию

2.РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Общая методика расчета приведена в [1] и [2].

2.1.Определение общего передаточного числа редуктора

,

где - частота вращения вала электродвигателя, - частота вращения кривошипа.

В данном случае передаточное число редуктора

,

так как нет других видов передач (например, волновой).

2.2. Кинематические расчеты

2.2.1. Принимаем число сателлитов

С=2,

2.2.2 Выбираем число зубьев солнечного колеса из условия не подрезания

Для прямозубой передачи . Примем

2.2.3. Определяем число зубьев сателлита

Принимаем

2.2.4. Проверяем условие сборки

Т.к. -целое следовательно условие выполнено

2.2.5 Проверяем условие соседства

Условие выполнено

2.2.6. Вычислим число зубьев корончатого колеса

2.2.7. Уточняем передаточное число

2.2.8. Отклонение передаточного числа от заданного

2.2.9 Определим частоты вращения колес в относительном движении

(при остановленном водиле):

а) Частота вращения солнечного колеса

об/мин.

б) Передаточное число между солнечным колесом и сателлитом

(при остановленном водиле).

в) Относительная частота вращения сателлита

об/мин.

Знак минус указывает на то, что колеса вращаются противоположные стороны.

Уточним частоту вращения ведомого вала (водила)

об/мин.

2.3 Определение КПД редуктора и крутящих моментов

2.3.1 Определение КПД. Принимаем для всех опор подшипники качения, смазка зацепления окунанием в масляную ванну . При этом КПД ступеней передачи при остановленном водиле

КПД Планетарной передачи

.

КПД редуктора с учетом потерь в двух парах подшипников, для каждой из которых

2.3.2 Крутящий момент на ведущем быстроходном валу

Где Р- мощность на быстроходном валу, n- частота вращения этого вала

2.3.3 Крутящий момент на тихоходном валу (водиле)

2.4.Определение размеров зубчатых колес

2.4.1.Определение габаритного размера редуктора по соотношению

,

где - габаритный размер редуктора, - габаритный размер электродвигателя

мм.

Находим предварительно делительный диаметр корончатого колеса

,

(2.1)

2.4.3.Определим модуль передачи

мм.

Уточняем модуль - выбираем ближайшее значение

мм.

Ограничение: мм.

Примечание: при выборе модуля 1-й ряд следует предпочитать 2-му.

2.4.4 Вычисляем диаметры делительных окружностей , мм

2.4.5 Диаметры окружностей вершин зубьев и впадин, мм

Колеса с внутренними зубьями

2.4.6 Ширина зубчатых колес и сателлитов

Принимаем

2.4.7.Нахождение межосевого расстояния

мм.

2.4.Силовой расчет зубчатых передач

2.4.1.Определение крутящих моментов на валах:

а) на ведущем валу (вал электродвигателя)

.

в) на тихоходном валу

.

2.4.2.Определение частот вращения валов:

а) на ведущем (быстроходном)

об/мин.

Для удобства дальнейшего использования сводим полученные данные в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Основные параметры редуктора

Параметр	Условное обозначение и численное значение
Число зубьев колес
Модуль зацепления, мм:	m=1,5
Делительные диаметры колес, мм
Диаметры окружностей вершин зубьев, мм
Диаметры окружностей впадин зубьев, мм
Ширина зубчатых венцов колес, мм
Межосевое расстояние, мм
Крутящий момент на валу, :
ведущий
Тихоходный
Частота вращения вала, об/мин:
Ведущего
Ведомого

3.ПОДБОР МАТЕРИАЛА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Общая методика расчета приведена в [1] и [2].

Выбираем двух поточную схему.

3.2.Проверочный расчет на контактные напряжения

3.2.1.Подбор материала зубчатых колес

,

(3.1)

где - удельная расчетная окружная сила, вычисляемая по формуле

,

где - окружная сила в зацеплении, - коэффициент нагрузки. Примем .

Окружная сила

Н,

Где =1.5 коэффициент неравномерности по С

Окружная скорость в зацеплении :

м/с

Тогда, удельная расчетная окружная сила равна

.

Контактное напряжение определяем по формуле (3.1)

.

По формуле

определяем необходимую твердость HB (по Бринеллю).

Для Стали 35, подвергнутой улучшению, твердость по Бринеллю , то есть эта сталь удовлетворяет требуемой твердости. Поэтому предварительно принимаем Сталь 35, подвергнутую улучшению, в качестве материала зубчатых колес I ступени.

3.3.Проверочный расчет зубьев на изгиб

Изгибное напряжение зубчатого колеса вычисляется по формуле

,

(3.2)

где - коэффициент формы зуба, - коэффициент нагрузки, , - модуль, - ширина зубчатого колеса, - окружная сила в зацеплении.

Условие прочности на изгиб записывается в виде

,

(3.3)

где - допускаемое напряжение. - допускаемое значение изгибного напряжения при неограниченном числе циклов вычисляется по формуле

.

(3.4)

3.3.1.Проверочный расчет на изгиб зубьев

По формуле (3.2), выбрав k=1,2 и, взяв (для ),находим изгибное напряжение в зацеплении

.

Для материала зубчатых колес (Сталь 35) по формуле (3.4) находим

.

Найдем допускаемое значение изгибного напряжения .

Проверим условие прочности на изгиб, используя условие (3.3):

.

Проверочное условие прочности на изгиб выполнено, следовательно, окончательно принимаем за материал зубчатых колес Сталь 35, подвергнутую улучшению.

4.Подбор подшипников сателлита

4.1 Находим диаметр наружного кольца

мм.

4.2 По D подбираем подшипник из каталога что позволяет сразу определить диаметр оси саталлита

По последним рекомендациям [4] применяют сферические шариковые подшипники .