Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 53
Содержание 1. Техническое задание 2. Выбор электродвигателя 3. Кинематический расчет 4. Расчет цилиндрической зубчатой передачи (тихоходная ступень) 5. Расчет цилиндрической зубчатой передачи (быстроходная ступень) 6. Расчет клиноременной передачи 7. Расчет цепной передачи 8. Проектный расчет 9. Проектирование предохранительной муфты 10. Расчет шпонок 11. Проверочный расчет подшипников 12. Проверочный расчет валов на прочность 13. Проверочный расчет тихоходного вала на жесткость 1. Техническое задание Выбор смазки
Спроектировать привод ковшевого элеватора для подачи сыпучих компонентов в цехе приготовления смесей. Привод включает: электродвигатель, клиноременную передачу, двухступенчатый горизонтальный соосный редуктор и цепную передачу. Основные данные привода: · скорость движения ковшей: 1,1 м/с; · диаметр тягового барабана: D = 400 мм; · максимальная окружная сила: Ft
= 2500 H. Дополнительные указания: · режим работы спокойный (график I); · предусмотреть предохранительное звено в кинематической цепи привода; · разработать натяжное устройство ременной передачи; · привод разместить на сварной раме. Схема привода: 1 – электродвигатель; 2 – ременная передача; 3 – редуктор; 4 – цепная передача. 2. Выбор электродвигателя 2.1 Требуемая мощность на выходе: 2.2 КПД всего привода: 2.3 Требуемая мощность электродвигателя 2.4 Частота Вращения приводного вала 2.5 Подбор электродвигателя Выбираем электродвигатель 100S2 с синхронной частотой 3000 об/мин, номинальной мощностью 4 кВт, асинхронной частотой вращения 2880 об/мин. 2.6 Передаточное число привода 3. Кинематический расчет 4. Расчет цилиндрической зубчатой передачи (тихоходная ступень) Исходные данные: 4.1 Материалы В качестве материала для колеса и шестерни применим марку стали 40Х. Применяем термообработку: улучшение + закалка ТВЧ. HRC 45….50 – твердость поверхности HB 269…302 – в сердцевине 4.2 Допускаемые напряжения Все дальнейшие расчеты ведем по методичке конструирования деталей и узлов машин, изложенных в ученом пособии: «Конструирование узлов и деталей машин»/П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Т.к. Допускаемые напряжения изгиба: В соответствии с кривой усталости направления 4.3 Межосевое расстояние Окружная скорость: Степень точности зубчатой передачи: 8. Уточненное межосевое расстояние: Ближайшее стандартное значение: 4.4 Предварительные основные размеры колеса: Делительный диаметр: Ширина: 4.5 Модуль передачи Выбираем стандартное значение модуля из «РЯД 1»: 4.6 Число зубьев шестерни и колеса 4.7 Фактическое передаточное число: 4.8 Диаметр колес Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев: 4.9 Размеры заготовок: Колесо с выточками: 4.10 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям: 4.11 Силы в зацеплении: 4.12 Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба. Для прямоугольных передач: Напряжение изгиба в зубьях колеса: Напряжение изгиба в зубьях шестерни: 5. Расчет цилиндрической зубчатой передачи (быстроходная ступень) Исходные данные: 5.1 Материалы В качестве материала для колеса и шестерни применим марку стали 40Х. Применяем термообработку: улучшение + закалка ТВ4. HRC 45….50 – твердость поверхности HB 269…302 – в сердцевине 5.2 Допускаемые напряжения Допускаемые контактные напряжения: Т.к. Допускаемые напряжения изгиба: В соответствии с кривой усталости направления 5.3 Межосевое расстояние Окружная скорость: Степень точности зубчатой передачи: 8. Межосевое расстояние принимаем равным 100 мм, т.к. редуктор соосный. 5.4 Предварительные основные размеры колеса Делительный диаметр: Ширина: 5.5 Модуль передачи Выбираем стандартное значение модуля из «РЯД 1»: 5.6 Число зубьев шестерни и колеса: 5.7 Фактическое передаточное число: 5.8 Диаметр колес Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев: 5.9 Размеры заготовок: Колесо с выточками: 5.10 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям: 5.11 Силы в зацеплении: 5.12 Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба. Для прямоугольных передач: Напряжение изгиба в зубьях колеса: Напряжение изгиба в зубьях шестерни: 6. Расчет клиноременной передачи Исходные данные: 6.1 Выбор сечения ремня Выбираем нормальное сечение типа «А». В целях повышения срока службы ремней применим ведущий шкив с диаметрами 6.2 Диаметр ведомого шкива. Округляем до 6.3 Фактическое передаточное отношение: 6.4 Ориентировочное межосевое расстояние: 6.5 Расчетная длина ремня: Округлим до стандартной длины: 6.6 Уточненное межосевое расстояние. 6.7 Угол обхвата ремнем ведущего шкива: 6.8 Скорость ремня. 6.9 Частота пробега ремня: 6.10 Допускаемая мощность: 6.11 Сила предварительного натяжения: 6.12 Окружная сила: 6.13 Сила натяжения: 6.14 Сила давления на вал: 6.15 Проверка прочности ремня по max напряжениям в сечении ведущей ветви: 7. Расчет цепной передачи Исходные данные: 7.1 Шаг цепи Округляем до стандартного значения: 7.2 Число зубьев ведомой звездочки Полученное значение округляем до целого нечетного числа: 7.3 Фактическое передаточное число 7.4 Межосевое расстояние 7.5 Число зубьев цепи Округляем до целого четного числа: 7.6 Уточненное межосевое расстояние: 7.7 Фактическое межосевое расстояние: Монтажное межосевое расстояние: 7.8 Длина цепи 7.9 Диаметр звездочек Диаметры окружности выступов: Для Диаметры окружности впадин: 7.10 Проверка частоты вращения меньшей звездочки 7.11 Проверка числа ударов цепи о зубья 7.12 Фактическая скорость цепи 7.13 Окружная сила 7.14 Проверка давления в шарнирах цепи 7.15 Прочность цепи: 7.6 Сила давления цепи на вал 8. Проектный расчет 8.1 Диаметры валов Быстроходный вал: Промежуточный вал: Тихоходный вал: 8.2 Расстояние между деталями передач 8.3 Конструктивные размеры зубчатых колес Колесо промежуточного вала: Колесо тихоходного вала: 9. Проектирование предохранительной муфты За расчетный принимаем момент: Выбираем муфту со срезными муфтами. Диаметр штифта в месте разрушения: Штифты из стали 45: 10. Расчет шпонок 10.1 Шпонка для зубчатого колеса тихоходного вала: Выбираем шпонку: Шпонка 14х9х40 ГОСТ 23360–78, у которой: Напряжение смятия: 10.2 Шпонка для зубчатого колеса промежуточного вала Выбираем шпонку: Шпонка 10х8х32 ГОСТ 23360–78, у которой: Напряжение смятия: 10.3 Шпонка для шкива на быстроходном валу: Выбираем шпонку: Шпонка 6х6х22 ГОСТ 23360–78, у которой: Напряжение смятия: 10.4 Шпонка для ведущей звездочки на тихоходном валу: Выбираем шпонку: Шпонка 12х8х50 ГОСТ 23360–78, у которой: Напряжение смятия: 10.4 Шпонка для шкива на валу от электродвигателя: Выбираем шпонку: Шпонка 8х7х32 ГОСТ 23360–78, у которой: Напряжение смятия: 11. Проверочный расчет подшипников 11.1 Тихоходный вал Исходные данные: Определение реакций опор: В плоскости YOZ: Проверка: В плоскости XOZ: Проверка: Суммарные реакции опор: Расчет будем вести по более нагруженной опоре 2. Выбираем подшипник: Подшипник 46309 ГОСТ 831–75, для которого Эквивалентная динамическая нагрузка: Т.к Расчетный ресурс: 11.2 Промежуточный вал Исходные данные: Определение реакций опор: В плоскости YOZ: Проверка: В плоскости XOZ: Проверка: Суммарные реакции опор: Расчет будем вести по более нагруженной опоре 2. Выбираем подшипник: Подшипник 42506 ГОСТ 8328–75 (роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами), для которого 11.3 Быстроходный вал Исходные данные: Определение реакций опор: В плоскости YOZ: Проверка: В плоскости XOZ: Проверка: Определение суммарных реакций опор: Расчет будем вести по более нагруженной опоре 1. Выбираем подшипник: подшипник 42206 ГОСТ 8328-75, для которого: ∆=62 мин; r=1,5 мм; Эквивалентная динамическая нагрузка: Расчетный ресурс: K=3,3 – для роликоподшипников 12. Проверочный расчет валов на прочность 12.1 Тихоходный вал Исходные данные: n=105,2 об/мин, Т=208 12.1.1 Определение крутящего момента: 12.1.2 Определение изгибающего момента 12.1.3 Определение изгибающего момента Проверка: Из эпюр видно, что опасными являются сечения В и С. 12.1.4 Геометрические характеристики опасных сечений: Сечение В – вал со шпоночным пазом (d=50 мм) b=14 мм; h=9 мм Сечение С – сплошной вал (d=45 мм) 12.1.5 Расчет вала на статическую прочность Вал изготавливаем из стали марки Сm 5 со следующими характеристиками: HB=190$ Частные коэффициенты запаса прочности: Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести: Сечение С: 12.1.6 Расчет на сопротивление усталости Сечение В: -определяем амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла. - определяем коэффициенты снижения предела выносливости: - пределы выносливости вала в данном сечении: Коэффициенты запасы по нормальным и касательным напряжениям: Коэффициент запаса прочности: Сечение С: d=45 мм Внутреннее кольцо подшипника установлено на валу с натягом , => Посадочную поверхность вала под подшипник шлифуют ( Поверхность вала без упрочнения: 12.2 Промежуточный вал Исходные данные : 12.2.1 Определение крутящего момента: 12.2.2 Определение изгибающего момента Проверка: 12.2.3 Определение изгибающего момента Проверка: 12.2.4 Геометрические характеристики опасных сечений. Из построенных эпюр видно, что опасными являются сечении В и С. Сечение В – вал со шпоночным пазом (d=35 мм) b=10 мм; h=8 мм. Сечение С – вал-шестерня z=24; m=2; ∆=52 мм 12.2.5 Расчет вала на статическую прочность Вал изготавливают из стали марки 40X со следующими характеристиками: HB=270; - определение нормальных и касательных напряжений: Сечение С: 12.2.6 Расчет вала на сопротивление усталости Сечение В: d=35 мм Шпоночный паз выполняется дисковой фрезой, поэтому: Поверхность вала не упрочняется: => коэффициенты снижения предела выносливости: Сечение С: d=40 мм. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для вала-шестерни принимают: Поверхность вала без упрочнения: Коэффициенты, учитывающие влияние качества поверхности при 12.3 Быстроходный вал Исходные данные: 12.3.1 Определение крутящего момента: 12.3.2 Определение изгибающего момента Проверка: 12.3.3 Определение изгибающего момента Проверка: 12.3.4 Геометрические характеристики опасных сечений Из эпюр видно, что опасными являются сечения В и С. Сечения В: сплошной вал, d=30 мм Сечение С: вал-шестерня, m=2, z=20, ∆=44 мм. 12.3.5 Расчет вала на статическую прочность Вал изготавливаем из стали марки 40X со следующими характеристиками: HB=270; Сечение В: Сечение С: Частотные коэффициенты запаса прочности: 12.3.6 Расчет вала на сопротивления усталости Сечение В – сплошной вал, d=30 мм. Внутренне кольцо подшипника качения установлено на валу с натягом. Поэтому: Посадочная поверхность шлифуется до Поверхность вала не упрочняется: Сечение С: вал-шестерня, d=32 мм. Поверхность без упрочнения: Коэффициенты, учитывающие концентрации напряжений от шестерни: Поверхность зубьев шлифуется ( Коэффициенты, уменьшающие предел выносливости: 13. Проверочный расчет тихоходного вала на жесткость Исходные данные: 13.1 Прочие условия: Определяем - сечение А: - сечение В: - сечение С: - сечение D: 13.2 Граничные условия: Определяем - сечения А: - сечения B: - сечения C: - сечения D: Находим общее перемещение: Допустимое значение угла поворота в радиальном подшипнике: Все полученные углы поворота имеют значения меньшие допустимого 13.3 Перемещения при кручении 14. Выбор смазки 14.1 Смазывание зубчатых передач Так как окружная скорость зубчатых колес не превышает 12,5 м/с, то применяем картерную систему смазки. В зависимости от контактных напряжений (в нашем случае больше 600 МПа) и окружной скорости (меньше 2 м/с) выбираем следующую марку масла: И-Г-А-46 Допустимый уровень погружения колес: 14.2 Смазывание цепной передачи Так как скорость движения цепи низкая ( Список литературы 1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3т. М.,1982. Т.1-728 с.Т.2-559 с.Т.3-557 с. 2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М., 2003.-496 с. 3. Решетов Д.Н. Детали машин. М., 1974-656 с.
|