Разработка привода пластинчатого конвейера

6. Подбор подшипников валов редуктора, проверка по динамической грузоподъемности подшипников тихоходного вала

По диаметрам валов под подшипники выбираем подшипники: шариковые радиально-упорные по ГОСТ 831-75 для всех валов.

Выбранные подшипники и их основные параметры заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – Подшипники шариковые радиально-упорные по ГОСТ 831-75

Произведём проверочный расчёт подшипников качения тихоходного вала по динамической грузоподъёмности.

Определяем приведенную нагрузку подшипника, приняв при вращении внутреннего кольца подшипника Vк=1, и найдя из таблицы 3.4 [2] значения коэффициентов X и Y,V – коэффициент вращения,

X=1 и Y=0. X, Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок (табл. 16.5) [2]:

По рекомендации к формуле (16.29) [2]: Kб=1, Kт=1.

Получаем:

Pr=(X×V×Fr+Y1×Fa1)×Kб×Kт=5480Н (6.1)

По формуле (16.31) [2] находим эквивалентную долговечность:

LhE=Kне×Lн=5×365×24×0,29=10731 ч, (6.2)

где Lн – суммарное время работы подшипника

Kне=0,29 – коэффициент режима нагрузки по табл. 8.10 [2]

Ресурс подшипника находим по формуле (16.31) [2]:

L=60×10ˉ×n×Lн=60×10ˉ×314,7×10731=202,6 млн. об.,

Из таблицы 3.5 [2] величина отношения с/р=4,56. Следовательно окончательная динамическая грузоподъемность:

Сmгр=Рr×4,56=5480*4,56=24кН

Условие С(потребная)<=C(паспортная) выполняется. Паспортное значение С превышает расчетное С.Подшипник подобран верно. Условие статической грузоподъёмности выполняется. Остальные подшипники рассчитываются аналогично.

7 Подбор муфт

Для соединения вала редуктора и приводного вала применяем зубчатую жестко-компенсирующую муфту по ГОСТ5006-94.

Определяем расчётный момент, передаваемый муфтой (с. 364, [2]):

, (7.1)

где =1,25 - коэффициент режима работы (табл. 17.1, с.381, [2])

Н.
м

Момент передаваемый муфтой T=3150 Н.
м

Н.
м

Проверим муфту по напряжениям смятия:

, (7.2)

где m=2.5 мм – модуль зацепления

z =38– число зубьев

b=13 мм– длина зуба

Мпа

МПа

Для соединения вала редуктора и вала электродвигателя применяем упругую втулочно-пальцевую муфту по ГОСТ21424-93.

Определяем расчётный момент (с. 364, [2]):

,

Н.
м

Момент передаваемый муфтой 250 Н.
м

Н.
м

Проверим муфту по напряжениям смятия резиновых втулок (17.8 с.372 [2]):

Мпа (7.3)

где мм – диаметр окружности, на которой расположены пальцы

z=6 – число пальцев

- диаметр пальца

- длина резиновой втулки

Мпа

Мпа

Проверка муфты по напряжению изгиба пальцев:

Мпа (7.4)

где - длина пальца

Мпа

Мпа

Муфты отвечают всем условиям прочности.

8 Определение основных размеров элементов корпуса редуктора

Корпус редуктора выполняется литым, из материала СЧ15 ГОСТ1412-85.

Выбор формы и размеров основных элементов корпуса производим по методологии приведённой на с. 152 [3].

Выбираем:

- внешнее расположение бобышек;

- крышки подшипниковых узлов накладные;

Толщину стенок редуктора принимаем равную мм.

Определяем диаметры болтов соединяющих:

- редуктор с рамой: мм;

- корпус с крышкой у бобышек подшипников: мм;

- корпус с крышкой по периметру соединения: мм;

- корпус со смотровой крышкой: мм;

- крышки подшипниковых узлов с корпусом у быстроходного вала: мм;

- крышки подшипниковых узлов с корпусом у промежуточного вала: мм;

- крышки подшипниковых узлов с корпусом у тихоходного вала: мм;

- диаметром , по два болта на каждый подшипник;

- диаметром , ;

- диаметром мм, ;

- диаметром мм, ;

Ширина фланцев редуктора:

- фундаментного мм;

- корпуса и крышки у подшипников мм;

- корпуса и крышки по периметру мм;

Толщина фланцев редуктора:

- фундаментного мм;

- корпуса (соединение с крышкой) мм;

- крышки (соединение с корпусом) мм;

Размер крышек подшипников:

- крышки подшипников на быстроходном валу: мм

мм

мм

- крышки подшипников на тихоходном валу:мм

мм

мм

Размеры литых переходов:

- X=3 мм;

- Y=5X=15 мм;

- R=3мм;

Литейные уклоны - .

9 Выбор и обоснование количества смазки

В редукторе применяют наиболее простой способ смазки – картерный непроточный (окунание зубьев зубчатых колёс в масло, залитое в корпус). Этот способ смазки был выбран потому, что окружные скорости не превышают 12..15 м/с.

По рекомендациям [1] меньшее колесо должно погружаться в масло не менее чем на две высоты зуба.

Принимаем для смазки редуктора масло трансмиссионное ТМ-3-9 ГОСТ 17472-85, имеющее кинетическую вязкость .

объем масла: Vм
=0,5*Рэ
=0,5*2,2=1,1(л) [2],с.162

Масло заливается в редуктор через смотровое окно, сливается – через

сливное отверстие, уровень масла контролируется жезловым

маслоуказателем, пополнение и замена масла производятся при техническом обслуживании редуктора.

Для смазки подшипников применяем наиболее распространённую для подшипников смазку: Жировая 1-13 ГОСТ 1631-61.

10 Выбор и обоснование посадок сопрягаемых деталей

Произведём выбор посадок тихоходного вала с колесом и шпоночного соединения.

Исходные данные:

точность зубчатого колеса 8С

номинальный диаметр соединения d=80 мм

ширина шпоночного паза В=22 мм

число зубьев колеса 127

модуль m=2 мм

допуск на радиальное биение зубчатого венца

Соединение зубчатого колеса с валом редуктора с дополнительным креплением при помощи шпонки является разъемным, неподвижным соединением, образованным переходной посадкой. Расчёт разъёмных соединений, образованных переходной посадкой производится исходя из условий:

- обеспечение высокой точности центрирования зубчатого колеса на валу;

- обеспечение лёгкой сборки и разборки соединения;

Сочетание этих двух условий возможно лишь при небольшом натяге, или зазоре в соединении.

Хорошее центрирование зубчатого колеса на валу необходимо для обеспечения высокой кинематической точности передачи, ограничения динамических нагрузок и т.д. Известно, что наличие зазора в сопряжении за счёт одностороннего смещения вала в отверстии вызывает появление радиального биения зубчатого венца колеса, определяющего кинематическую точность.

В этом случае наибольший допустимый зазор, обеспечивающий первое условие может быть определен по формуле:

, (8.1)

где - коэффициент запаса точности (=2…5), принимаем =2

- допуск радиального биения зубчатого венца (=63 мкм)

мкм

Возможный наибольший натяг в соединении насчитывается по формуле:

, (8.2)

где z – аргумент функции Лапласа, которой определяется по её значению:

, (8.3)

где - вероятность получения зазора в соединении

При восьмой степени точности по кинематической норме точности =0,3, тогда

По таблице 11.3, [3] находим значение z, z=-0,54.

мкм

По номинальному диаметру соединения d=80 мм и мкм по ГОСТ 25347-82 выбираем переходную посадку Ø, параметры выбранной посадки не превышают расчётных, т.е. мкм.

мкм

Причём выполняется требование ГОСТа по соответствию степени точности зубчатого колеса точности отверстия.

Для обеспечения неподвижности зубчатого колеса с валом применяется призматическая шпонка. Работоспособность соединения определяется точностью посадки по ширине шпонки (паза) B.

ГОСТ 2325-78 предусматривает посадки, образующие нормальное, плотное и свободное соединение шпонки с пазами вала и втулки в системе основного вала.

Принимаем нормальный тип соединения. Для нормального типа соединения установлены поля допусков ширины В для паза на валу N9и для паза во втулке Js9. придельные отклонения указанных полей допусков соответствуют ГОСТ 25347-82, шпонка как основной вал имеет поле допуска h9.

В этом случае посадка в соединении со шпоночным пазом вала будет , и пазом втулки .

Посадка колеса на быстроходном валу, а так же всех остальных шпоночных соединений производим аналогично.

Произведём расчёт и выбор посадок подшипников качения на вал и в корпус.

Исходные данные:

D=140 мм, r=2.5 мм, В=26мм

радиальная нагрузка Н

вал вращается, вал сплошной, корпус массивный

Посадка внутреннего кольца с валом всегда осуществляется в системе основного отверстия, а наружного кольца в корпус в системе основного вала.

Выбор посадок для подшипников качения зависит от характера наружного кольца. В подшипниковых узлах редукторов кольца испытывают циркуляционное и местное нагружения. Внутреннее кольцо подшипника является циркуляционно нагруженным, при котором результирующая радиальная нагрузка воспринимается последовательно окружностью её дорожки качения и передаётся её всей посадочной поверхности вала.

Наружное кольцо подшипника испытывает местное нагружение, при котором постоянная по направлению результирующая радиальная нагрузка воспринимается лишь ограниченным участком окружности дорожки качения и передаёт её соответствующему ограниченному участку посадочной поверхности корпуса.

Класс точности подшипника качения для зубчатой передачи выбирается в зависимости от степени точности зубчатой передачи по таблице 13.6 [3]. Степень точности зубчатой передачи 8, тогда класс точности подшипника будет 0.

Так как в соединении вращается вал, то внутренне кольцо подшипника является циркуляционно нагруженным, наружное кольцо соединяется с неподвижным корпусом и испытывает местное нагружение, следовательно, внутреннее кольцо должно соединятся с валом по посадке с небольшим зазором.

Посадку внутреннего кольца подшипника на вал определяется по интенсивности радиальной нагрузки по выражению:

, (8.4)

где - радиальная нагрузка на опору, Н

- динамический коэффициент посадки, при умеренных нагрузках =1

- коэффициент учитывающий степень ослабления натяга, при сплошном вале =1

- коэффициент учитывающий тип подшипника, для однорядных не сдвоенных подшипников =1

В – ширина кольца подшипника, мм

R – радиус фаски кольца, мм

Н

По расчётному значению и номинальному диаметру d=80 устанавливаем поле допуска вала js6 (таблица 13.7 [3]).

Поле допуска для отверстия в корпус определяется в зависимости от диаметра D=140 мм, характера нагрузки и конструкции корпуса Н7 (таблица 3.9 [2]).

Квалитет точности для отверстия и вала устанавливается в зависимости от класса точности подшипника, при шестом и нулевом классе точности вал обрабатывается по шестому, отверстие по седьмому квалитету точности.

Ø

Ø

Предельные отклонения для колец подшипников определяется по ГОСТ 520-89.

Ø

Ø

таким образом посадка по внутреннему кольцу подшипника:

Ø

По наружному кольцу:

Ø

Посадки остальных подшипников определяются аналогично.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении курсового проекта по “Деталям машин” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловеденье.

Целью данного проекта является проектирование привода конвейера, который состоит как из стандартных (двигатель, муфта, болты, звёздочка, подшипники и т.д.) деталей, так и из деталей форма и размеры которых определяются на основе конструктивных, технологических, экономических и других нормативов (корпус и крышка редуктора, валы и др.).

В ходе решения поставленной задачи, была основана методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надёжность и долгий срок службы механизма.

Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении как курсовых проектов по специальным дисциплинам, так и при выполнении дипломного проекта.

Список используемой литературы

1. Н. И. Рогачевский, Н. Ф. Кравец. Проектирование узлов и деталей машин. Техническое предложение и эскизный проект. Часть I. Методические указания по разработке конструкторской документации по проектированию узлов и деталей машин. Могилев: ММИ, 1997 г. 24 с.

2. Иванов М. Н. Детали машин. -”Высшая школа”, М., 1984.

3. Кузьмин А. В., Макейчик Н. Н., Калачев В. Ф. Курсовое проектирование деталей машин. -” Высшая школа”, Мн., 1982.

4. Иванов М. Н., Иванов В. Н. Детали машин. Курсовое проектирование. -”Высшая школа”, М., 1984.

5. Анурьев B. И. Справочник конструктора- машиностроителя. - ”Машиностроение”, М., 1978.

6. ГОСТ 8240-72 - Швеллеры.

7. ГОСТ 831-62 – Шарикоподшипники радиально-упорные однорядные.

8. ГОСТ 5720-51 – Шарикоподшипники радиальные сферические двухрядные.

9. ГОСТ 8788-68 – Шпонки призматические.

10. ГОСТ 13219.1-81-ГОСТ 13219.17-81 – крышки торцовые корпусов подшипников качения.

11. ГОСТ 13218.1-80 – ГОСТ 13218.11-80 – корпуса подшипников качения.

12. ГОСТ 7796-70 – Болты с шестигранной уменьшенной головкой.

13. ГОСТ 5915-70 - Гайки шестигранные класса точности В.

14. ГОСТ 18123-82 – шайбы обычные.

15. ГОСТ 6402-70 – Шайбы пружинные.

16. ГОСТ 3128-70 – Штифты цилиндрические.