Разработка цилиндрического редуктора для привода станции

>
Принимаем в учебных целях aw
=120 мм

Определяем ширину поля зацепления:

bw
=( шba
aw
+0,5)=46 мм -- ширина колеса

Назначаем модуль зацепления, согласуя его со стандартным:

m=(2aw
cos(в+Дв))/20(u+1)=5 мм
Принимаем m=1,25 мм

Назначаем числа зубьев колес, округляя их до целого числа:

z1
=2aw
cos(в+Дв)/m(u+1)=20

z2
= z1
u=71

Уточняемуголнаклоназубьев

вarccos(m(z1+z2)/2 aw
) =3.8°

Определяем геометрические размеры колес:

Межосевое расстояние делительное:

a=m(z1
+ z2
)/ 2cosв=228 мм

Делительные диаметры:

d1
=mz1
=100,2 мм;

d2
=mz2
=355,8мм

Внешние диаметры:

da
1
=mz1
+ 2m(1+x)=110,2мм;

da
2
=mz2
+ 2m(1+x)=365,8 мм

Внутренние диаметры:

df
1
= da
1
-4,5m=87,7 мм;

df
2
= da
2
-4,5m=343,3 мм

Толщина зубьев на делительном цилиндре:

s1
=m(0,5р+0,728x1
)=8,5 мм;

s2
= m(0,5р+0,728x2
)=7,2 мм

Окружная скорость и силовые компоненты в зацеплении:

v=р d1
N2/60000=5,1 м/с;

Ft
=P2
/v=1494 H;

Fr
=0,364Ft
=8188,1 H

Fa
= Ft
tgв=99,2 H

Выполняем проверочные расчеты контактной и изгибной выносливости:

уH
=cos2
в/aw
u(P2
109
KH
(u+1)2
/bw
d2
)1/2
=208 МПа;

уH
=450(Ft
KH
(u+1)/ bw
d2
)1/2
=252 МПа;

уF
1
=YFS
1
Ft
KH
/bw
m=263 МПа;

уF
2
=YFS
2
Ft
KH
/bw
m=261,4 МПа;

Перегрузка либо недогрузка находятся в пределах нормы, поэтому параметры колес оставляем без изменения.

4 РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА И ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ

Материал для изготовления валов – сталь 45, термообработка—нормализация.

Твердость заготовки НВ=200

уВ
=600 МПа, уТ
=320 МПа

Расстояние между опорами и деталями передач выбираем из конструктивных соображений.

4.1 Расчет входного вала

Определяем компоненты реакций в опорах вала:

Вертикальная плоскость

Cx
=-Fa
=-99.2 H

УMc
=0:

УMB
=0:

By
=(l3 *-Ft
)/ (74)=-747.05 H

cY
=(-Ft*l3)/(l3+l2)=-747.05 H

Проверка:

CY
- Ft
+ By
=-747.05+1494.1-747.05=0

Горизонтальная плоскость

УMc
=0:

УMB
=0

Bz
=(-Mfa-Fr*L2)/74=-4094.12 H

CZ
=(Mfa-Fr*l2)/(l2+l3)=-4093.98H

Проверка

CZ
+Bz
+Fr
=-4094.12-4093.98+8188.1=0

Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов и определяем диаметры валов:

Диаметр вала под подшипником принимаем равным 30 мм.

4.2 Расчет промежуточного вала

BX
=-Fa
=-99.2 H

Определяем компоненты реакций в опорах вала:

Вертикальная плоскость

УMc
=0:

УMB
=0:

By
=(-Ft
1
(l2+l3)-Ft
2
*l3)/(l1+l2+l3)=-2200.4 H

CY
=(-FT1
*l1-Ft2
*(l1+l2))/(l1+l2+l3)=-3590.2 H

Проверка
CY
+By
+ Ft
1
+Ft
2
=-3590.2-2200.4+1494.1+4296.5=0
Горизонтальная плоскость

УMc
=0:

УMB
=0:

Bz
=(-Mfa1-Fr1*(l2+l3) –Fr2*l3)/(l1+l2+l3)=-6746.6 H

Cz
=(Mfa1-Fr1*l1–Fr2*(l1+l2))/(l1+l2+l3)=-3005.5 H

Проверка

Cz
+ Bz
+Fr
1
+Fr
2
=-3005.5-6746.6+8188.1+1564=0

Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов и определяем диаметры валов:

Диаметр вала под подшипником принимаем равным 45 мм

Диаметр вала под колесом принимаем равным 50 мм.

4.3 Расчет выходного вала

Определяем компоненты реакций в опорах вала:

Вертикальная плоскость

УMB
=0:

УMc
=0:

BY
=Fy*l3-Ft
*l2/84=-917.75 H

CY
= Ft
*l1-Fy*(l1+l2+l3)/84=-6338.75 H

Проверка

BY
+CY
+Ft
=-917.75-6338.75+4296.5=0 H

Строим эпюры изгибающих и крутящих моментов и определяем диаметры валов:

Диаметр вала под подшипником принимаем равным 60 мм

4.4 Выбор подшипников

Назначаем для опор валов подшипники средней серии и номер по диаметру вала и соотношению осевой и радиальной нагрузок.

Входной вал:

BX
/(BY
2
+Bz
2
)1/2
=0,41>0,35

Выбираем роликовый конический однорядный подшипник 206

Lh
=(106
/60n)(0,6C/(XFR
+YFA
))= 1,6x105
час

FR
=( BY
2
+Bz
2
)1/2
=599,57 H

FA
=BX
+0,83e FR
=415,81 H

Промежуточный вал:

BX
/(BY
2
+Bz
2
)1/2
=0,05 <0,35

Выбираем шариковый однорядный подшипник 209

Lh
=(106
/60n)(0,6C/(XFR
+YFA
))= 10435 час

FR
=( BY
2
+Bz
2
)1/2
=709,99 H

FA
=BX
=99.2 H

Выходной вал:

BX
/(BY
2
+Bz
2
)1/2
=0<0,35

Выбираем шариковый однорядный подшипник 212

Lh
=(106
/60n)(0,6C/(XFR
+YFA
))=(106
/60x192)(0,6x52700/3030,58)3,33
=456459 час

FR
=( BY
2
+Bz
2
)1/2
=(2875,382
+985,65 2
)1/2
=303,58H

FA
=BX
=99.2

5 РАСЧЕТ ШПОНОК

Под полумуфту:

b=8 мм, h=7 мм, t1
=4 мм, t2
= 3,3 мм, l=45 мм

Проверка на смятие:

усм
=2T/dlp
(h-t1
)=2x17,9/26x37x3=12,4 МПа<[ усм
]

Проверка на срез:

ф ср
=2T/blp
d=2x17900/37x8x26=4,7 МПа<[ ф ср
]

Под ступицы колес:

b=14 мм, h= 9 мм, t1
=5,5мм, t2
= 3,8 мм, l=63 мм

Проверка на смятие:

усм
=2T/dlp
(h-t1
)=2x75900/50x49x3,5=17,7МПа<[ усм
]

Проверка на срез:

ф ср
=2T/blp
d=2x75900/14x49x50=4,4МПа<[ ф ср
]

Под звездочку:

b=12 мм, h=8 мм, t1
=5 мм, t2
= 3,3 мм, l=56 мм

Проверка на смятие:

усм
=2T/dlp
(h-t1
)=2x250000/40x44x3=94МПа<[ усм
]

Проверка на срез:

ф ср
=2T/blp
d=2x250000/12x44x40=23,6 МПа<[ ф ср
]

6 ПОДБОР МУФТЫ

Для соединения входного вала с валом двигателя выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту (МУВП). По расчётному диаметру вала и крутящему моменту принимаем по ГОСТ 21424-75 муфту с условным обозначением: МУФТА 125-28-1 (диаметр вала d=42 мм, исполнение 1).
Выписываем данные муфты: диаметр пальца под втулкой d0
=14; длина резиновой втулки lо
=100 мм; длина распорной втулки s=4 мм. Число пальцев z=6.
Упругие элементы муфты проверяют на смятие:

sсм
=£[sсм
]

Передаваемый крутящий момент ТН
=17,9 Н×м. Принимаем допускаемое напряжение [sсм
]=2 МПа . Коэффициент режима работы принимаем k=2.

sсм
=2×2×17900/14×22×6×86=0,45 МПа<[sсм
]

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ, КОЖУХОВ И РАМЫ

К корпусным относят детали, обеспечивающие взаимное расположение деталей узла и воспринимающие основные силы, действующие в машине. Корпусная деталь состоит из стенок, ребер, бобышек, фланцев и др. элементов, соединенных в единое целое.

Размеры корпусов определяются числом и размерами размещенных в них деталей, относительным их расположением и величиной зазоров между ними. Ориентировочно размеры корпуса определяются при составлении компоновочной схемы.

Толщину стенки, отвечающую требованиям и необходимой жесткости корпуса редуктора, рекомендуется определять как:

д=0,025aw
+3=0,025x236+3=8 мм

Подшипниковые гнезда – их размеры определяются конструктивно. Так, длина гнезда зависит от ширины подшипника, высоты крышки, толщины кольца, и осевых размеров шайбы. Наружные диаметры соответствуют размерам крышки.

Размеры прижимных крышек выбирают по ГОСТ 18511 – 73 и ГОСТ 18512 – 73 .

Для заливки масла в редуктор и контроля зацепления предусматриваем люк прямоугольной формы, который закрывается крышкой из стального листа. Для того, чтобы внутрь корпуса извне не засыпалась пыль, под крышку ставим уплотняющую прокладку (из механического картона или резины).

При единичном производстве экономически выгоднее использовать рамы, сваренные из элементов сортового проката. Конструкция и размеры рамы зависят от типа и размеров редуктора и электродвигателя. Для изготовления рамы используем швеллера № 12 и №5 по ГОСТ 8240. На раму двигатель крепят болтами М10 к швеллерам, а редуктор—болтами М20.

8 ВЫБОР СИСТЕМЫ СМАЗКИ, СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УПЛОТНЕНИЙ

Для смазки зубчатых колёс применяем смазку погружением в масляную ванну.

Уровень масла располагаем выше зубчатых колёс, смазка к ним подаётся в виде масляного тумана.

Принимаем кинематическую вязкость масла 40 м2
/с.

Для смазки принимаем индустриальное масло марки И-40А по ГОСТ 20799.

Для предохранения трущихся пар коробки скоростей от попадания к ним влаги, пыли, газов, а также для предотвращения вытекания смазки через крышки и по валам применяем уплотнение при помощи манжет. Для смазки подшипников качения используется тот же масляный туман. Подшипники закрываем крышками, которые крепятся с помощью болтов.

9 ОПИСАНИЕ СБОРКИ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПРИВОДА

Для крепления половинок корпуса редуктора используем болты с наружной шестигранной головкой диаметра d=М16 .Крышку масло заливного люка крепим болтами d = М8.

Крепление полумуфт к валу электродвигателя и к валу редуктора осуществляется с помощью призматических шпонок.

Крепление крышек к корпусу редуктора осуществляется: для быстроходного вала - болтами М12; для тихоходного – болтами М12.

Для крепления редуктора, а также насосной станции к плите (раме) применяем – болты М20.

Для крепления рам к полу цеха применяем фундаментные болты по ГОСТ 7793.

ЛИТЕРАТУРА

1.Курсовое проектирование деталей машин: Справ. пособие. В 2-х частях. А.В.Кузьмин и др.-Мн.: Выш. Школа, 1982.-208 с.

2. Детали машин. Проектирование: Учеб пособие /Л.В.Курмаз, А.Т. Скойбеда.-Мн.: УП “Технопринт”, 2001.-290 с.

3.Иванов М.Н. Детали машин.—М.: Высш. Школа, 1976