|
Кинематический расчет привода
Кинематический расчет привода
13 Кинематический расчетДано: кН; м/с; D=0,5 м. 1. Определим мощность на валу звездочки конвейераP5 = Ft*v=5,5*1,5=8,25 кВт. Определим общий КПД приводаобщ=р*ц2*м*п4=0,97*(0,97) 2*0,99*(0,99) 4=0,87Согласно учебнику «Курсовое проектирование деталей машин» стр.5, значение КПД механических передачцил=0,97 рем=0,97 муфты=0,99подш=0,99 2. Определим мощность на валу двигателяPэд=P5/общ =9,48 кВтИз таблицы «Асинхронные двигатели серии 4А, закрытые обдуваемые (по ГОСТ 19523-81)" при Pэд. =11 кВт и синхронной частоте вращения nэд=1500 об/мин скольжение составляет s=2,8%, тип двигателя 132 МЧ080402 КП 03.00.00. ПЗОпределим частоту вращения звездочкиn4=60*v/*D =60*1,5/3,14*0,5 =57,3 (об/мин) Номинальная частота вращения двигателя: nном= nс(1 - s) =1500*(1-0,028) =1458 об/минПередаточное отношение приводаuобщ = nном /nр = 1458/57,3 =25,4Согласно Чернавский С.А. стр 7 средние значения u: для зубчатых передач 2-6, ременных 2-4Пусть uцил=3, тогда Определяем кинематические параметры на каждом валу приводаВал 1: P1 = Pэд =9,48 кВт n1 = nэд=1458 (об/мин); T1 =9550*P1/n1 = 62,1 Н*мВал 2: P2 = P1*рем*подш =9,48*0,97*0,99 =9,1 кВт; n2 = n1/uрем =1458/2,8 = 520,7 (об/мин); T2 =T1* uрем*рем*подш = 167 Н*мВал 3: P3 = P2*цил *п =9,1*0,97*0,99 =8,74 кВт; n3 = n2/uц = 520,7/3 = 173,6 (об/мин); T3 =T2* uц *цил*п = 481 Н*мВал 4: P4 = P3 *цил*п =8,74*0,97*0,99 =8,39 кВт; n4 = n3/uц = 173,6/3=57,87 (об/мин); T4 = T3* uц *цил*п = 1386 Н*м080402 КП 03.00.00. ПЗВал 5: P5 = P4 *муф*п =8,2 кВт; n5 = n4 = 57,87 (об/мин); T5 = T4* м *п = 1358 Н*м|
Валы | n, об/мин | , рад/с | P, кВт | Т, Н*м | u | | | 1 | 1458 | 152,6 | 9,48 | 62,1 | - | - | | 2 | 520,7 | 54,5 | 9,1 | 167 | 2,8 | 0,94 | | 3 | 173,6 | 18,2 | 8,74 | 481 | 3 | 0,94 | | 4 | 57,87 | 6,06 | 8,39 | 1386 | 3 | 0,98 | | 5 | 57,87 | 6,06 | 9,2 | 1358 | - | | | | Расчет цилиндрических зубчатых колес редуктораЗубчатые передачи закрытые, заключенные в отдельный корпус. В соответствии условию колесе изготовлены из Стали 40Х. Вид термообработки - улучшение. Шестерня - Сталь 40ХН, ТО - закалка. В соответствии гл. III табл.3.3. Чернавский С.А. твердость для шестерни 280 НВ, колесо 260 НВ. 3. Допускаемые контактные напряжения: По табл.3.2, глава III для углеродистых сталей с твердостью поверхностей зубьев НВ<350 и ТО улучшением При длительной эксплуатации коэффициент долговечности KHL=1; коэффициент безопасности Для косозубых зубчатых колес: Для шестерни: МПаДля колеса: Расчетное допустимое контактное напряжение: МПаза принято 080402 КП 03.00.00. ПЗ4.Т. к. колеса расположены симметрично, то по т 3.1. стр.32 и коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев ммпо ГОСТ 2185-66 =160 ммммпо ГОСТ 2185-66 =224 мм5. Нормальный модуль зацепленияммммпринимаем по ГОСТ 9563-60* мм, мм. 6. Угол наклона зубьев в=10°Определим число зубьев шестерни и колеса1). принимаем =31Уточняем угол наклона зубьев 2). принимаем =36Уточняем угол наклона зубьев 7. Основные размеры шестерни и колесаДиаметры делительные: 1). (мм) (мм) 080402 КП 03.00.00. ПЗ 2). (мм) (мм) Проверка: (мм) 8. Диаметры вершин зубьев 1). мммм2). мммм9. Ширина колеса1). мм2). ммШирина шестерни1). мм2). мм10. Коэффициент ширины шестерни по диаметру1). 2). 11. Окружная скорость колес и степень точности передачи1). м/с2). м/сПринимаем 8-ю степень точности. 12. Коэффициент нагрузкиЗначение в таблице 5 стр 391). =1,032). =1,03Значение в таблице 4 стр 391). =1,092). =1,06Значение в таблице 6 для косозубых колес стр.401). =12). =1080402 КП 03.00.00. ПЗ 1). =1,122). =1,0913. Проверка контактных напряженийМПаМПа14. Силы, действующие в зацепленииокружная: 1). кН2). кНрадиальная: 1). Н2). Носевая: 1). Н2). Н15. Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба - коэффициент нагрузкиПо табл.3.7 при , =1,08По табл.3.8 =1,25 - коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев : для шестерни стр.421). 2). 080402 КП 03.00.00. ПЗдля колеса1). 2). Допускаемое напряжение: по табл.3.9 НВДля шестерни МПа; для колеса МПа - коэффициент безопасности, т.к =1, то Допускаемые напряжения: для шестерни МПадля колеса МПаНаходим отношения для шестерни: 1). 2). для колеса: 1). 2). Расчеты ведем для шестерней первого и второго зацеплений: 1). 2). для средних значений коэффициента торцового перекрытия и 8-й степени точности 080402 КП 03.00.00. ПЗПроверяем прочность зуба: 1). Па < =288 Мпа2). Па < =288 МпаУсловие прочности выполнено. Предварительный Расчёт Валов1. Материал Сталь 40Х ГОСТ 4548-71Принимаем допускаемое напряжениеБЫСТРОХОДНЫЙ: 2. Диаметр выходного конца вала (под шкив) Из расчётов Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда ГОСТ 6636-69 Длина ступени Диаметр под уплотнение крышки с отверстием и подшипникгде t=2.5. - высота буртика (Шейнблит, стр.109) Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда ГОСТ 6636-69 Диаметр под шестерню: где r=3 - координата фаски подшипникаПринимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда ГОСТ 6636-69 определяется графически по эскизной компоновке В=69(мм) - ширина шестерни080402 КП 03.00.00. ПЗПод подшипник =B=19(мм) - для шариковых подшипников. Тихоходный.Диаметр выходного конца вала (под шкив) Из расчётов Принимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда ГОСТ 6636-69 Длина ступени Диаметр под уплотнение крышки с отверстием и подшипникгде t=3.5. - высота буртика (Шейнблит, стр.109) Диаметр под колесо: где r=3,5 - координата фаски подшипникаПринимаем ближайшее большее значение из стандартного ряда ГОСТ 6636-69 определяется графически по эскизной компоновке В=89,6(мм) - ширина колесаПод подшипник =B=28(мм) - для шариковых подшипников. 080402 КП 03.00.00. ПЗВыбор и проверка долговечности подшипника. Диаметр первого колеса (колеса быстроходной передачи) - 245 мм; Диаметр второго колеса (шестерни тихоходной передачи) - 118 мм. Силы, действующие в зацеплении, быстроходная передача. Окружная - Ft=2T2/d1=1363,2 HРадиальная - Fr= Ft*=1363,2*=512,4 НОсевая - Fa=Ft*tg=1363,2*0,259=353,1 НСилы, действующие в зацеплении, тихоходная передача. Окружная - Ft=2T4/d1=23491,2 HРадиальная - Fr= Ft*=23491,2*=8860 НОсевая - Fa=Ft*tg=23491,2*0,2773=6523,2 Н. Промежуточный вал. Определение реакций в подшипниках. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов. Дано: 1. Вертикальная плоскость. Определяем опорные реакции080402 КП 03.00.00. ПЗПроверка: Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в сечениях 1. .4 2. Горизонтальная плоскость. Определим опорные реакции080402 КП 03.00.00. ПЗПроверка: Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y в сечениях 1. .43. Строим эпюру крутящих моментов. 4. Определим суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях. 080402 КП 03.00.00. ПЗ080402 КП 03.00.00. ПЗПодшипник КаченияВ соответствии с Шейнблит (стр.111): Левый подшипник: Подшипник радиальный шариковый однорядныйСерия особо лёгкая. Схема установки - с одной фиксирующей стороной. Типоразмер 111. Правый подшипник: Подшипник радиально-упорный роликовый конический однорядныйСерия особо лёгкая. Схема установки - враспор. Типоразмер 7111. Геометрические параметры: Левый подшипник: d=55ммD=90ммB=18ммr=2ммПравый подшипник: d=55ммD=90ммB=23ммr=2ммСтатистические параметры: Грузоподъёмность: Левый подшипник: Динамическая C=28,1кНСтатическая Сo=17,0кНПравый подшипник: Динамическая C=57кНСтатическая Сo=45,2кННоминальная долговечность (ресурс) шарикоподшипника: С - динамическая грузоподъёмность; Р - эквивалентная нагрузка; Т. к. , то эквивалентная нагрузка: V-коэффициент; при вращении внутреннего кольца V=1; 080402 КП 03.00.00. ПЗВ соответствии с табл.9.18, 9. 19 (Чернавский С.А., стр.212) =0,56 =1,99 =1,49 Расчётная долговечность: 627(млн. об) 1266(млн. об) Расчетная долговечность: Быстроходный вал. Определяем реакции опор. 080402 КП 03.00.00. ПЗПодшипник КаченияВ соответствии с Шейнблит (стр.111): Левый и правый подшипник: Подшипник радиальный шариковый однорядныйСерия лёгкая. Схема установки - с одной фиксирующей стороной. Типоразмер 209 ГОСТ8338-75. Геометрические параметры: d=45ммD=85ммB=19ммr=2мм080402 КП 03.00.00. ПЗСтатистические параметры: Грузоподъёмность: Динамическая C=33,2кНСтатическая Сo=18,6кННоминальная долговечность (ресурс) шарикоподшипника: С - динамическая грузоподъёмность; Р - эквивалентная нагрузка; Т. к. , то эквивалентная нагрузка: V-коэффициент; при вращении внутреннего кольца V=1; В соответствии с табл.9.18, 9. 19 (Чернавский С.А., стр.212) =0,56 =1,99 Расчётная долговечность: 24673(млн. об) Расчетная долговечность: Тихоходный вал. Определяем реакции опор. 080402 КП 03.00.00. ПЗ080402 КП 03.00.00. ПЗПодшипник КаченияВ соответствии с Шейнблит (стр.111): Левый и правый подшипник: Подшипник радиальный шариковый однорядныйСерия лёгкая. Схема установки - с одной фиксирующей стороной. Типоразмер 217 ГОСТ8338-75. Геометрические параметры: d=85ммD=150ммB=29ммr=3ммСтатистические параметры: Грузоподъёмность: Динамическая C=83,2кНСтатическая Сo=53,0кННоминальная долговечность (ресурс) шарикоподшипника: С - динамическая грузоподъёмность; Р - эквивалентная нагрузка; Т. к. , то эквивалентная нагрузка: V-коэффициент; при вращении внутреннего кольца V=1; В соответствии с табл.9.18, 9. 19 (Чернавский С.А., стр.212) =0,56 =1,99 Расчётная долговечность: 74(млн. об) Расчетная долговечность: 080402 КП 03.00.00. ПЗУточненный расчет валов. Промежуточный вал. Вал 3, Сечение 1 (А-А) Материал вала - сталь 40Х, В=600 Мпа (по табл.3.3). Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Крутящий момент T=481 Н*мПредел выносливости при симметричном цикле изгиба: -1=0,43*в=0,43*600=258 МПа. Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений: -1=0,58*-1=150 МПа. Изгибающие моментыРезультирующий изгибающий момент: =331119 Моменты сопротивления сечения нетто (d=65 мм; b=16 мм; t1=6 мм): а) Момент сопротивления кручению: б) Момент сопротивления изгибу: Амплитуда номинальных напряжений изгиба: , m=0. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений: По таблицам 8.5 и 8.8 (стр.163-166 [1]) определим ряд коэффициентов: . Определим коэффициенты запаса прочности: 080402 КП 03.00.00. ПЗОбщий коэффициент запаса прочности: Условие соблюдено. Вал 3, Сечение 1 (Б-Б) Материал вала - сталь 40Х, В=600 Мпа (по табл.3.3). Крутящий момент T=481 Н*мПредел выносливости при симметричном цикле изгиба: -1=0,43*в=0,43*600=258 МПа. Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений: -1=0,58*-1=150 МПа. Изгибающие моментыM= Dx4*60=326640M= Dy4*60+Fa3*59=464877 Результирующий изгибающий момент: =657604 Моменты сопротивления сечения нетто (d=65 мм; b=16 мм; t1=6 мм): а) Момент сопротивления кручению: б) Момент сопротивления изгибу: Амплитуда номинальных напряжений изгиба: , m=0. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений: По таблицам 8.5 и 8.8 (стр.163-166 [1]) определим ряд коэффициентов: . 080402 КП 03.00.00. ПЗОпределим коэффициенты запаса прочности: Общий коэффициент запаса прочности: Условие соблюдено. Быстроходный вал. Вал 2, Сечение 1 (А-А) Материал вала - сталь 45, термообработка - улучшение, В=780 Мпа (по табл.3.3). Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки. Предел выносливости при симметричном цикле изгиба: -1=0,43*в=0,43*780=335 МПа. Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений: -1=0,58*-1=193 МПа. Моменты сопротивления сечения нетто (d=38 мм; b=16 мм; t1=6 мм): а) Момент сопротивления кручению: б) Момент сопротивления изгибу: Изгибающие моментыM= Rx*54=36774M= Ry*54+Fa*42,5=19878 Результирующий изгибающий момент: =41802 080402 КП 03.00.00. ПЗАмплитуда номинальных напряжений изгиба: , m=0. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений: По таблицам 8.5 и 8.8 (стр.163-166 [1]) определим ряд коэффициентов: . Определим коэффициенты запаса прочности: Общий коэффициент запаса прочности: Условие соблюдено. Вал тихоходный. Вал 4, Сечение 1 (А-А) Материал вала - сталь 45, термообработка - улучшение, В=780 Мпа (по табл.3.3). Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки. Предел выносливости при симметричном цикле изгиба: -1=0,43*в=0,43*780=335 МПа. Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений: -1=0,58*-1=193 МПа. Моменты сопротивления сечения нетто (d=78 мм; b=20 мм; t1=7,5 мм): а) Момент сопротивления кручению: б) Момент сопротивления изгибу: 080402 КП 03.00.00. ПЗПриняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l=105мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки М=Амплитуда номинальных напряжений изгиба: , m=0. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений: По таблицам 8.5 и 8.8 (стр.163-166 [1]) определим ряд коэффициентов: . Определим коэффициенты запаса прочности: Общий коэффициент запаса прочности: Условие соблюдено. Вал 4, Сечение 1 (Б-Б) Материал вала - сталь 45, термообработка - улучшение, В=780 Мпа (по табл.3.3). Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Крутящий момент T=1386 Н*мПредел выносливости при симметричном цикле изгиба: -1=0,43*в=0,43*780=335 МПа. Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений: -1=0,58*-1=193 МПа. Изгибающие моментыM= Rx5*70=47705M= Ry5*70+Fa2* 171=1143083 080402 КП 03.00.00. ПЗРезультирующий изгибающий момент: =1144078Моменты сопротивления сечения нетто (d=78 мм; b=20 мм; t1=7,5 мм): а) Момент сопротивления кручению: б) Момент сопротивления изгибу: Амплитуда номинальных напряжений изгиба: , m=0. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений: По таблицам 8.5 и 8.8 (стр.163-166 [1]) определим ряд коэффициентов:. . Определим коэффициенты запаса прочности: Общий коэффициент запаса прочности: Условие соблюдено. 080402 КП 03.00.00. ПЗПроверка шпонок Параметры шпонки взяты из табл.8.9 (стр.169 [1]). Напряжение смятия узких граней шпонки не должно превышать допускаемого, т.е. должно удовлетворяться условиеДля Быстроходного колеса. Шпонка 20Х12Х63 ГОСТ 23360-78lp - рабочая длина шпонки; lp=l-b (для шпонки со скругленными торцами). Проверка на смятие: Проверка на срез: =130 Мпа; Условие удовлетворено. Для Тихоходного колеса. Шпонка 25Х14Х100 ГОСТ 23360-78Проверка на смятие: Проверка на срез: =130 Мпа; Условие удовлетворено. 080402 КП 03.00.00. ПЗНа Ведомый ШкивШпонка 10Х8Х50 ГОСТ 23360-78Проверка на смятие: Проверка на срез: =130 Мпа; Условие удовлетворено. Для МУВП на четвертом валу. Шпонка 22Х14Х90 ГОСТ 23360-78Проверка на смятие: Проверка на срез: =130 Мпа; Условие удовлетворено. 080402 КП 03.00.00. ПЗКонструктивные размеры корпуса редуктора. Толщина стенок корпуса и крышки: =0,0025а+3=0,025*250+1,5=7,75 мм, принимаем =8мм; 1=0,02*250+3=8, принимаем 1=8. Толщина фланцев поясов корпуса и крышки: Верхнего пояса корпуса и пояса крышки: нижнего пояса корпуса: принимаем p=20мм. Внутренняя стенка корпуса: Принимаем зазор между торцом шестерни внутренней стенкой А1=1,2=12 мм. Принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса А==10 мм. Для предотвращения вытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяет размер y=812 мм. Принимаем 10 мм. Согласно Цехнович «Атлас Деталей Машин». Диаметр фундаментальных болтовВыбираем болты М16. Отсюда диаметр под отверстие Диаметр стяжных болтов, которые соединяют корпус и крышку редуктораВыбираем болты М16. Толщина фланца (согл. атласа) (1,25dc+) +(1,25dc+5) =(1.25*14+10) +(1.25*14+5) =50 мм. Крышка подшипника на вал 3 согласно Цехнович «Атлас Деталей Машин» стр.43 - dБ=М8, количество - 6. Сквозная крышка на вал 4 согласно Атласу - dБ=М12, количество - 6. высота головки винта - 8 мм + шайба толщиной 3,0 мм = 11 мм. Сквозная крышка на вал 2 согласно Цехнович «Атлас Деталей Машин» - dБ=М8, количество - 4. высота головки винта - 5,5 мм + шайба толщиной 2,0 мм = 7,5 мм. Толщина фланца под винты в фундамент - 1,5*dФ=24 мм. Пробка для контроля и спуска смазки - М16Х1,5 по ГОСТ 9150-81 (Атлас стр.54). Маслоуказатель жезловой - стр.55, табл.55. по диаметр 10 мм. Сорт масла выбираем по табл.10.29 (Шейндблит) стр.241, в зависимости от контактного напряжения в зубьях и фактической окружной силы колес. Отсюда - И-40-А 68 ГОСТ 17479.4-87. Уровень масла: hmin= 2,2m= 9,8 мм. m<=hM<=0.25d2=65 мм. 080402 КП 03.00.00. ПЗСписок использованной литературы: Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкович Г.М. «Курсовое проектирование деталей машин» - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. «Конструирование узлов и деталей Машин» - 4-е издание, перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 1985. Иванов М.Н. «Детали Машин» - 5-е издание, перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 1991. Шейндблит А.Е. «Курсовое проектирование деталей Машин» - М.: Высш. Шк., 1991. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.С. «Расчеты деталей машин» - 3-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Высш. шк., 1986. Орлов П.И. «Основы конструирования: справочно-методическое пособие» В 2-х кн. - изд.3-е, испр. - М.: Машиностроение, 1988. 080402 КП 03.00.00. ПЗ
|
|