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

32043. Управління маркетинговою діяльністю підприємства (на прикладі ТОВ «Місто - Д») 579.68 KB
  Пропонуємо нову методику маркетингового аналізу та аудиту підприємства та застосування маркетингу, яка апробована при аналізі підприємства ТОВ «Місто - Д», провести модернізацію організаційної структури підприємства, провести вихід підприємства на ринки сусідніх областей, ввести ефективну систему маркетингового контролю. Це збільшить ефективність і швидкість роботи, збільшить прибутки, оптимізує загрузку на всіх працівників маркетингової служби, розширить діяльність підприємства.
32044. Формування маркетингової стратегії підприємства 889.5 KB
  Тема дипломної роботи: Формування маркетингової стратегії підприємства Затверджена наказом по університету № 127дс від 25 грудня 2009 р. Цільова установка та загальний напрямок дипломної роботи для робіт технічного профілю також вихідні дані: проаналізувати особливості формування маркетингової стратегії організації та запропонувати заходи з її вдосконалення. Теоретичні основи формування маркетингової стратегії 1. Етапи розробки маркетингової стратегії Розділ 2.
32045. Соотношение корня слова и основы слова 22 KB
  Соотношение корня слова и основы слова Все морфемы можно разделить на два больших класса: корни и аффиксы ffixus от лат прикрепленный. Основа может состоять из одного корня например дом из корня со словообразовательным суффиксом одним или несколькими например домик красный ый окончание красненький ий окончание; из корня и приставки например пригород ; из корня приставки и суффикса например сделать ть суффикс инфинитива не входящий в основу выражает роль которую играет глагол в предложении.
32046. Организация Web-доступа в среде zLinux на сервере z9 BC 657 KB
  Целью работы является обеспечить webдоступ на сервер z9 BC используя программное обеспечение установленное на IBM z9 BC а именно HTTP сервер pche. Webсервер pche будет предоставлять доступ к ресурсам сервера пользователям подключенным к внутренней сети. Webсервер pche [7.1 Описание webсервера pche [7.
32047. Подготовка и защита выпускных квалификационных работ 328.5 KB
  Состав дипломной работы и требования к её выполнению. Выполнение исследовательских задач и написание основных разделов дипломной работы.40 Изложение и оформление дипломной работы.42 Оформление дипломной работы.
32048. Возникновение иудаизма, основные этапы его развития 37 KB
  Дальнейшая история Завета делится на 7 периодов которые отражают стадии религиознообщественного становления народа древнего Израиля: Эпоха патриархов от Авраама до Моисея которая заканчивается египетским пленом. Эпоха Моисея и Иисуса Навина в которую сбываются обетования Бога Аврааму. Эпоха судей. Эпоха ранней монархии при Сауле Давиде Соломоне и частично Ровоаме.
32049. Новый Завет 137 KB
  Новый Завет из 27 книг которые можно поделить на следующие разделы: евангелия основная часть Нового Завета тексты написанные учениками Иисуса Христа. историческая книга книга Деяния святых апостолов приписываемая евангелисту Луке: исторический рассказ о подвижничестве последователей Христа распространявших христианскую веру и о росте и усилении древней церкви. пророческая книга Откровение Апокалипсис откровение Святого апостола Иоанна Богослова полученное от Бога: антихрист второе пришествие Христа конец света...
32050. Коран и коранистика 49 KB
  Он приказал разрушить капища места жертвоприношений языческих богов бросить в Днепр их статуи и построить христианские церкви. Строились церкви: Десятинная церковь в Киеве Пресвятой Богородицы в Полоцке в 1037 г. церковные иерархии и князья начали борьбу за независимость русской церкви от Византии. Фактически через Синод император контролировал и жизнь Церкви.
32051. Старообрядчество (Раскольничество, Староверие) 29 KB
  Понятие старообрядчество появляется после раскола Русской православной церкви в середине XVII века. Официально термин старообрядчество стал использоваться с 1906 г.