49838

Проектирование привода вертикального вала

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Определение мощности частоты вращения и крутящего момента для каждого вала. Проверочный расчет тихоходного вала наиболее нагруженного на усталостную прочность и выносливость. Определение частоты вращения приводного вала: мин1 где диаметр звездочки мм. Определение частоты вращения вала электродвигателя: Т.

Русский

2014-01-16

3.89 MB

7 чел.

Содержание

Техническое задание………………………………………………………………………………………………..….....3

Кинематическая схема механизма………………………………………………..…………………...…….…...4

Выбор электродвигателя………………………………………………………………………..………………….…...5

Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням…………………….6

Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента для каждого вала……………………………………………………………………………………………………………….…..……….......6

Выбор материала и определение допускаемых напряжений редуктора.......................6

Определение основных параметров редуктора……………………..…….…………………………....9

Определение диаметров всех валов……………………………………………..............................14

Выбор и проверка подшипников качения по динамической грузоподъёмности……...16

Проверочный расчет тихоходного вала (наиболее нагруженного) на усталостную прочность и выносливость……………………………………………………………………………………….…..18

Расчет шпоночных соединений……………………………………………………………………………….…..22

Конструирование крышек подшипников…………………………………………………………….……..24

Выбор муфт…………………………………………………………………………………………………………………..24

Расчет приводной звездочки……………………………………………………………………………………….25

Смазка зубчатых зацеплений и подшипников……………………………………………….…………..25

Сборка редуктора……………………………………………………………………………………………….….…….26

Список литературы…………………………………………………………………………………………..27

Кинематическая схема механизма

Выбор электродвигателя

Мощность на выходе:  кВт, где

тангенциальная нагрузка на выходном звене, Н;

скорость выходного звена привода , м/с.

Мощность электродвигателя:   кВт;

, где

общий КПД;

КПД  цепной передачи;

КПД муфты упруго-компенсирующей;

      КПД конической передачи;

КПД подшипников.

Определение частоты вращения приводного вала:

мин-1, где

диаметр звездочки, мм.

Определение частоты вращения вала электродвигателя:

Т.е.

Принимаем двигатель: АИР112МА8

      

Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням

      

общее передаточное число;

передаточное число редуктора.

Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента для каждого вала.

P, кВт

n, мин-1

T, Н м

1

2

3

Выбор материала и определение допускаемых напряжений быстроходной ступени

1.Определение допускаемых напряжений

Колесо (Z2):

Шестерня (Z1):

Сталь 40ХН, улучшение,

, ,

.

Сталь 40ХН, улучшение ,

, ,

.

Частота вращения вала колеса: .

Ресурс передачи: .

Передаточное число: .

Передача работает с режимом 3

1. Коэффициент приведения для расчетов на:

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

2. Числа циклов  перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости для расчетов на :

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

3. Суммарное число циклов перемены напряжений:

4. Эквивалентные числа циклов перемены напряжений

а) контактную выносливость     

б) изгибную выносливость        

Принимаем

=

5. Предельные допускаемые напряжения для расчетов на прочность при действии пиковых нагрузок.

Контактная прочность:

Изгибная прочность:

6. Допускаемые напряжения для расчета на контактную выносливость:

Принимаем меньшее значение:

7. Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость:

Определение основных параметров редуктора 

Крутящий момент на валу колеса: .

Частота вращения вала шестерни: .

Передаточное число: .

1.Предварительное значение диаметра внешней делительной окружности колеса:

, где

номинальный крутящий момент на валу колеса;

передаточное число редуктора;

коэффициент нагрузки быстроходной ступени. При этом принимаем;

=1.06

допускаемое напряжение для быстроходной ступени;

, (принимаем )

.

Схема передачи 5, с учетом варианта «а» соотношений термических обработок.

Коэффициенты:   

   

   (при 3 типе режима работы) 

Окружная скорость:

При этой скорости передача может быть выполнена по 8-й степени точности.

Принимаем

2.Предварительное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни

Принимаем значение

3.Определение числа зубьев шестерни и колеса

….. Выбираем по графику 7.3 в зависимости от

По таблице 7.3 находим что

Принимаем

Принимаем

4. Окончательное значение передаточного числа

5. Внешний окружной модуль

6.Угол делительных конусов

7.Внешнее конусное расстояние

8. Ширина зубчатых венцов колес

9. Определяем коэффициент смещения для шестерни

- определяем по таблице 7.5 в зависимости от числа зубьев шестерни и передаточного числа

10. Коэффициент смещения для колеса

11. Проверка зубьев конических колес на изгибную выносливость

 Выбираем по таблице 6.2 в зависимости от  и

При схеме передачи 4, с учетом варианта «а» соотношений термических обработок и , определяем:

X=0.6

При  и 8-й степени точности, с учетом варианта «а» соотношений термических обработок, определяем:

Напряжение в опасном сечении зуба колеса:      

Напряжение в опасном сечении зуба шестерни:

, где

коэффициент, учитывающий форму зуба шестерни.

12.Окончательное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни:

13. Внешние диаметры вершин зубьев

14. Средний модуль

15. Силы действующие на валы от зубчатых колес

Окружная сила на среднем диамметре:  

Радиальная сила на шестерне:

Радиальная сила на колесе:  H

Осевая сила на шестерне:

Осевая сила на колесе:

Определение диаметров всех валов

1).Определим диаметр быстроходного вала:

    Быстроходный вал это вал-шестерня. Учитывая размеры вала, принимаем , ,

3) Определим диаметр тихоходного вала:

 

Принимаем: .

Для найденного диаметра вала выбираем значения:

– приблизительная высота буртика,

– максимальный радиус фаски подшипника,

– размер фасок вала.

Определим диаметр посадочной поверхности подшипника:

.  

.

Рассчитаем диаметр буртика для упора подшипника:

  

Принимаем: .

Выбор подшипников качения

2. Для тихоходного вала редуктора выберем роликовые радиально-упорные однорядные шарикоподшипники  серии № 7210А.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность,

На подшипник действуют:

– осевая сила,

– радиальная сила.

Частота оборотов: .

Требуемый ресурс работы: .

3. Для быстроходного вала редуктора выбираем роликовые радиально-упорные однорядные шарикоподшипники серии № 7209А.

Для него имеем:

d=45мм- диаметр внутреннего кольца

D=85мм- диаметр наружного кольца

В=20.7мм- ширина подшипника

- динамическая грузоподъемность.

- статическая грузоподъемность.

Частота оборотов: .

Требуемый ресурс работы: .

Проверка подшипников наиболее нагруженного вала по динамической грузоподъемности

Для тихоходного вала редуктора выберем роликовые радиально-упорные однорядные шарикоподшипники  серии № 7210А.

Для него имеем:

– диаметр внутреннего кольца,

– диаметр наружного кольца,

– ширина подшипника,

– динамическая грузоподъёмность,

– статическая грузоподъёмность,

На подшипник действуют:

– осевая сила,

– радиальная сила.

Частота оборотов: .

Требуемый ресурс работы: .

Найдём:

– коэффициент безопасности;

– температурный коэффициент;

– коэффициент вращения.

Определяем эквивалентную нагрузку:.

Находим коэффициент осевого нагружения: .

Проверим условие:

Определяем значение коэффициента радиальной динамической нагрузки x=0.44 и коэффициента осевой динамической нагрузки y=2.2.

Определяем эквивалентную радиальную динамическую нагрузку:

Рассчитаем ресурс принятого подшипника:

или, что удовлетворяет требованиям.

Проверочный расчет тихоходного вала (наиболее нагруженного) на усталостную прочность и выносливость.

Проведём расчёт тихоходного вала.

Действующие силы:

– окружная сила;

- радиальная сила;

осевая сила.

- крутящий момент.

.

,

,

,

,

Определим реакции опор в вертикальной плоскости.

1. ;

   ;

   .

Отсюда находим, что .

2. ;

   ;

   .

Отсюда находим, что .

Выполним проверку: ;

                                    ;

                                    .

Равенство выполняется, следовательно, вертикальные реакции найдены верно.

Определим реакции опор в горизонтальной плоскости.

3.  ;

    ;

    .

Отсюда находим, что .

4.  ;

   ;

   .

Отсюда находим, что .

Выполним проверку: ;

                                    ;

                                    .Равенство выполняется, следовательно, горизонтальные реакции найдены верно.

    По эпюре видно, что самое опасное сечение вала находится в точке B, причём моменты здесь будут иметь значения:

    ;

    .

   Расчёт производим в форме проверки коэффициента запаса прочности [s], значение которого можно принять [s] = 1,5. При этом должно выполняться условие, что

, где

S - расчетный коэффициент запаса прочности,

и - коэффициенты запаса по нормальным и касательным

    напряжениям, которые определим ниже.

Найдём результирующий изгибающий момент:

.

Определим механические характеристики материала вала (Сталь 35ХМ):

- временное сопротивление (предел прочности при растяжении);

и - пределы выносливости гладких образцов при      симметричном цикле изгиба и кручении;

и - коэффициенты чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений.

Определим отношение следующих величин:

;

, где

     и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;

    - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения.

Найдём значение коэффициента влияния шероховатости .

Вычислим коэффициент запаса

, где

;

.

, где

     

Найдём   расчётное   значение   коэффициента   запаса   прочности   и   сравним   

его  с допускаемым:

  - условие выполняется.

Расчет шпоночных соединений

1. Тихоходный вал:

, где

    - длина шпонки;

     - рабочая длина шпонки;

     - ширина шпонки.

, где

     - крутящий момент на тихоходном валу; 

     h - высота шпонки;

    d – диаметр вала;

     - допускаемое напряжение.

Первая шпонка:

;

; ;

.

Принимаем стандартный размер .

Глубина паза вала , ступицы - .

Вторая шпонка:

;

; ;

.

Принимаем стандартный размер .

Глубина паза вала , ступицы - .

Конструирование крышек подшипников

Для тихоходного вала:

Выбираем  в зависимости от диаметра отверстия D=90мм =6мм, ,

Размеры других элементов крышки:

 

Cd=8мм

Выбор муфт

Для соединения электродвигателя и быстроходного вала и передачи крутящего момента используем упруго-компенсирующую муфту с резиновой торообразной оболочкой по нормали МН 5809-65.

Расчет приводной звездочки

Значения размеров приводной звездочки берем из ГОСТ 593-75 согласно типу цепи Р1-80-106 и часла зубьев звездочки Z=7.

Смазка зубчатых зацеплений и подшипников

    Смазочные материалы в машинах применяют с целью уменьшения интенсивности изнашивания, снижения сил трения, отвода от трущихся поверхностей теплоты, а также для предохранения деталей от коррозии. Снижение сил трения благодаря смазке обеспечивает повышение КПД машины, кроме того снижаются динамические нагрузки, увеличивается плавность и точность работы машины. Принимаем масло

И-Г-А-32 ТУ88 101413-78

   Сборка редуктора

Применим радиальную сборку конструкции выбранного редуктора. Корпус редуктора состоит из 2-х частей..  Эта конструкция характеризуется сложностью механической обработки. Посадочное   отверстие   под подшипники валов обрабатываются в сборе половинок корпуса, соединенных по предварительно обработанным плоскостям разъёма.

Список литературы:

1. Буланже А.В., Палочкина Н.В., Часовников Л.Д., под редакцией Решетова Д.Н. Методические указания по расчету зубчатых передач и коробок скоростей по курсу «Детали машин». МГТУ им Н.Э. Баумана, 1980.

2. Витушкина Е.А., Стрелов В.И. Расчет валов редукторов. МГТУ им Н.Э. Баумана, 2005.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высшая школа, 1985.

4. Иванов В.Н., Баринова В.С. Выбор и расчеты подшипников качения. Методические указания по курсовому проектированию. МГТУ им Н.Э. Баумана, 1981.

5. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин: Курсовое проектирование. - М.: Высшая школа, 1975.

6. Д.Н. Решетова Методические указания по расчету зубчатых передач редукторов и коробок скоростей. М.: 2005.

7. Д.Н. Решетова Методические указания по курсовому проектированию. М.: 1981.

8. Стрелов В.И. Методические рекомендации по составлению расчетно-пояснительной записки к курсовому проекту по «Деталям машин». КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1988.

9. Суворов Н.И. Методическое пособие по расчету валов. Калуга: 1987.

PAGE  3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23092. Рівняння максвела як узагальнення експериментальних фактів 70.5 KB
  Рівняння максвела як узагальнення експериментальних фактів. Рівняння Максвела сформульовані на основі узагальнення емпіричних законів електричних та магнітних явищ. Ці рівняння звязують величини що характеризують електромагнітне поле з його джерелами та з розподілами в просторі електричних зарядів та струмів. Перше рівняння максвела є узагальненням емпіричного закону БіоСавара.
23093. Магнітні властивості речовини 36 KB
  Пара та діа магнетиками називаються речовини які за відсутності магнітного поля завжди не намагнічені і які характеризуються однозначною залежністю між вектором намагнічування I и напруженістю статичного магнітного поля Н. Зокрема у слабких магнітних полях ця залежність лінійна: причому для парамагнетиків χ 0 а для діамагнетиків χ 0. Феромагнетиками називаються тверді тіла які можуть мати спонтанну намагніченість тобто намагнічені вже при відсутності магнітного поля. Магнітна сприйнятливість феромагнетику є функцією напруженості...
23094. Рівняння для електромагнітних потенціалів, їх розв’язок у вигляді запізнювального потенціалу 91.5 KB
  Рівняння для електромагнітних потенціалів їх розвязок у вигляді запізнювального потенціалу. Система рння Максвелла: Перше рівняння М. Підставивши у 3 рння М. Використовуючи те що потенціали вибираються не однозначно рння не зміняться якщо зробити заміну це калібрувальна інваріантність.
23095. Fast Ethernet и 100VG-AnyLAN как развитие технологии Ethernet 151 KB
  В результате поисков и исследований специалисты разделились на два лагеря, что в конце концов привело к появлению двух новых технологий — Fast Ethernet и 100VG-AnyLAN. Они отличаются степенью преемственности с классическим Ethernet.
23096. Розсіяння електромагнітних хвиль зарядами. Формула Томсона 76.5 KB
  Розсіяння електромагнітних хвиль зарядами. Цей рух в свою чергу супроводжується випромінюванням в усі боки: відбувається розсіяння початкової хвилі. Нехай енергія яка випромінюється системою в тілесний кут в 1с при тому що на неї падає хвиля з вектором Пойнтінга Тоді переріз розсіяння риска означає усереднення по часу Розглянемо розсіяння що проводиться одним нерухомим зарядом вільним зарядом. отримана зарядом швидкість припускається малою 2 1 в 2: одиничний вектор в напрямку розсіяння.
23097. Квантування електромагнітного поля. Фотони 87 KB
  Квантування електромагнітного поля. Ейнштейн першим звернув на це увагу і намагався теоретично обґрунтувати дискретність електромагнітного випромінювання. Ейнштейн показав що ймовірність мати енергію для електромагнітного випромінювання буде: . Для електромагнітного випромінювання: .
23098. Поширення світла в анізотропних середовищах. Дисперсія і поглинання 466 KB
  В анізотропному середовищі спостерігається подвійне заломлення променів зумовлене наявністю в них двох показників заломлення один з яких не залежить від напрямку поширення хвилі і відповідає одній поляризації а другий залежить від напрямку поширення і пов`язаний з іншою поляризацією. Введемо для ізотропного середовища показник заломлення. Для хвилі що поширюється в напрямку x коливання відбуваються в напрямку z то показник заломлення більше в напрямку z ніж для коливань в напрямку y. z напрямок при якому показники...
23099. Явище обертання площини поляризації падаючого світла в речовинах 96 KB
  Явище обертання площини поляризації падаючого світла в речовинах. Якщо лінійно поляризоване світло проходить через плоскопаралельний шар речовини то в деяких випадках площина поляризації світла виявляється повернутою відносно свого вихідного положення. Це явище називається обертанням площини поляризації або оптичною активністю. Кут поворота площини поляризації залежить від довжини хвилі.
23100. Квантування енергії лінійного гармонічного осцилятора 202.5 KB
  Тоді гамільтоніан для такої системи буде: Класичний гармонічний осцилятор має розвязки: і де А амплітуда ω частота δ початкова фаза коливань. Перетворимо це рівняння введемо безрозмірні величини та З урахуванням останнього рівняння Шредігера перепишеться як 1 Асимптотична поведінка розвязку рівняння 1 при х→∞: Тоді 2 причому uzобмежена на нескінченності. Шукаючи розвязок у вигляді степеневого ряду знаходимо рекурентну формулу для коефіцієнтів ряду: Розвязки можуть бути або парними або непарними тобто або...