. Назначение, описание работы и устройства привода
привод мешалка передача Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного органа, и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора — понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса, в котором размещают элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе размещают также устройства для смазывания или устройства для охлаждения.
Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного задания. Наиболее распространены горизонтальные редукторы. Как горизонтальные, так и вертикальные редукторы могут иметь колеса с прямыми, косыми и круговыми зубьями. Корпус чаще всего выполняют литым чугуном, реже сварным стальным. Валы монтируются на подшипниках качения или скольжения. Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для редукторов всех типов обусловлен общей компоновкой привода.
Спроектированный в настоящем курсовом проекте редуктор соответствует условиям технического задания.
ГОСТ 1412–79
Валы редуктора изготовляются из стали 45. Для опор валов используются подшипники качения.
Для свободного вращения шестерен предусмотрены подшипники качения.
Смазка зубчатых колес редуктора — картерная, т. е. посредством окунания зубчатых колес в масляную ванну на дне корпуса редуктора.
Для контроля за уровнем масла в корпусе редуктора установлен маслоуказатель.
МУВП (упругая втулочно-пальцевая муфта) используется в приводах для присоединения электродвигателей. Основное назначение муфты — передача вращающего момента без изменения его модуля и направления.
2 . Техническое задание
Спроектировать привод к мешалке, состоящий из электродвигателя, упругой муфты, двухступенчатого вертикального цилиндрического редуктора, которые установлены на сварной раме с мощностью редуктора N=10 кВт и скоростью вращения тихоходного вала nт=40 мин-1.
3 . Выбор электродвигателя
3.1 Общий КПД редуктора Определяем общий КПД привода по формуле:
Привод механизма передвижения мостового крана
... 193,2Впадин зубьев 44,76 180Ширина венца=4137 5. Расчет открытых передач привод двигатель редуктор передача Расчет открытой цилиндрической зубчатой передачи. Определить главный параметр- межосевое расстояние aw, мм: ; ... тип двигателя: 4AM132S4У3 ; Pном=7,5 кВт; .2 Определение передаточного числа привода и его ступеней . Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины nрм, мин -1 , отсюда ; ...
[2.2 стр.23]
где — КПД цилиндрической передачи;[табл.2.1 стр.23]
- КПД пары подшипников качения
Таким образом, общий КПД привода будет:
3.2 Мощность электродвигателя Требуемая мощность электродвигателя вычисляется по формуле:
кВт.
Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже той, которая определена по формуле. Из существующих типов электродвигателей выбирают преимущественно асинхронные электродвигатели трехфазного тока единой серии 4А.
ГОСТ 15 150
Номинальное количество оборотов электродвигателя будет немного меньше. На стр. 25 указано, что номинальное количество оборотов для нашего двигателя будет равно nном = 720 об/мин.
4 . Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням
Определяем общее передаточное число привода:
Принимаем и — передаточные числа быстроходной и тихоходной ступени редуктора. стр.51]
Фактическое передаточное число:
Отклонение передаточного числа от требуемого
5 . Определение мощности, крутящего момента и частоты вращения для каждого вала привода
Мощности на валах привода:
где — мощность на расчетном валу, кВт,
- мощность на предыдущем валу, кВт,
- КПД передачи между двумя валами.
кВт,
кВт,
кВт.
Частота вращения валов:
мин,
мин,
мин.
Крутящие моменты на валах привода:
Нм,
Нм,
Нм.
Результаты расчетов заносим в табл. 1.
Табл. 1 Значения частот вращения, мощностей и крутящих моментов на валах.
|
Вал |
Частота вращения n, |
Мощность P, кВт |
Крутящий момент T, Нм |
|
|
Быстроходный |
||||
|
Промежуточный |
10,45 |
|||
|
Тихоходный |
||||
6 . Выбор материалов и определение допускаемых напряжений
6.1 Выбор твердости, термической обработки материала колес и шестерни
Шестерня: материал — Сталь 45. Термическая обработка шестерни — улучшение.
Колесо: материал — Сталь 45. Термическая обработка колеса — улучшение. Твердость: НВ = 269…302. Выбираем HB = 295.
6.2 Определение допускаемых контактных напряжений
- допускаемая контактная выносливость. таб.4.6 стр.90]
- допускаемое напряжение изгиба.
таб.4.6 стр.90]
- предел контактной выносливости. 4.21 стр. 89]
- предельное напряжение изгиба.
4.24 стр. 91]
где — коэффициент запаса прочности. таб.4.6 стр.90]
- коэффициент запаса прочности. таб.4.6 стр.90]
МПа, МПа.
7 . Проектный и проверочный расчет цилиндрической передачи
7.1 Расчет межосевого расстояния
Межосевое расстояние рассчитывается по формуле:
[4.38 стр.98]
где u — передаточное число на соответствующей ступени, К = 315 (для прямозубых колес),
- крутящий момент на колесе,
- стр.37]
мм,
мм.
Из единого ряда на стр. 51 выбираем а1=160 мм, а2=250 мм.
7.2 Ширина колес и шестерней Ширина колес: мм,[4.39, стр.98]
мм. 4.39, стр.98]
Ширина шестерней: мм,[4.40, стр.98]
мм. 4.40, стр.98]
7.3 Модуль передачи Модуль передачи: m1 = 0,1 •160=1,6, m2 = 0,1•250=2,5. стр.53]
7.4 Число зубьев шестерней и колес
[46, стр.99]
[4.51, стр.100]
[4.52, стр.100]
7.5 Определение геометрических размеров колес и шестерней
- делительный диаметр шестерни. 4.62 стр.108]
- делительный диаметр зубчатого колеса.
4.67 стр.108]
- диаметр окружности вершин зубьев шестерни. 4.63 стр.108]
- диаметр окружности впадин зубьев шестерни.
4.64 стр.108]
- диаметр окружности вершин зубьев колеса. 4.63 стр.108]
- диаметр окружности впадин зубьев колеса.
4.64 стр.108]
|
1-ая шестерня |
2-ая шестерня |
1-ое колесо |
2-ое колесо |
||
|
d, мм |
|||||
|
мм |
|||||
|
мм |
|||||
7.6 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям Значение контактного напряжения:
[4.41 стр.98]
- 4.43 стр.99]
МПа.
МПа,
7.7 Силы в зацеплении в цилиндрических передачах Окружная сила:
Н. 4.69 стр.109]
Радиальная: , где б=20°, H. 4.70 стр.109]
8 . Ориентировочный расчет валов
8.1 Определение диаметров всех валов Диаметр вала определяется по формуле:
мм,[стр. 296]
где [ ф]к — допускаемое напряжение кручения для материала вала.
Быстроходный вал:
мм.
Полученное значение d1 округляем до ближайшего большего значения из ряда на стр. 296 принимаем d1=40 мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем dп1=45 мм. Шестерни выполним заодно с валом.
Промежуточный вал:
мм.
Полученное значение d1 округляем до ближайшего большего значения из ряда на стр. 296 принимаем d2=60 мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем dп1=60 мм, под зубчатым колесом dк=60 мм. Шестерню выполним заодно с валом.
Тихоходный вал:
мм.
Полученное значение d1 округляем до ближайшего большего значения из ряда на стр. 296 принимаем d3=90 мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем dп1=100 мм, под зубчатым колесом dк=100 мм (https:// , 8).
8.2 Расчет на статическую прочность Расчет проводим в следующей последовательности: по чертежу вала составляем расчетную схему, на которые наносят все внешние силы, нагружающие вал, приводя плоскости их действия к двум взаимно перпендикулярным плоскостям. Затем определяем реакции опор в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В этих же плоскостях строим эпюры изгибающих моментов Мх и Му, эпюру крутящего момента Мк.
Исходные данные: Ft=4687,5 H, Fr=1706 H, a = 27 мм, b= 85 мм.
|
Горизонтальная плоскость: Проверка: |
Вертикальная плоскость: Проверка: |
|
|
Плоскость Х: I участок (0?z?a) a=0,027 м II участок (a?z?b) в=0,085 м |
Плоскость Y: I участок (0?z?a) a=0,027 м II участок (a?z?b) в=0,085 м |
|
8.3 Расчет вала на прочность Определяем нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении вала при действии максимальных нагрузок:
+,
где — суммарный изгибающий момент,
W — момент сопротивления сечения вала при расчете на изгиб,
- осевая сила, А — площадь поперечного сечения.
Максимальный момент нагрузки:
Определяем момент сопротивления вала при изгибе и площадь поперечного сечения:
Определяем площадь поперечного сечения вала:
тогда:
20,2 МПа? 295 МПа — вал выдерживает заданную нагрузку.
9 . Выбор и проверка подшипников по динамической грузоподъемности
ГОСТ 8338–75
Исходные данные: , , .
[стр.359]
где = 33,2 кН — грузоподъемность подшипника, Р — постоянная эквивалентная нагрузка,
m — показатель степени (m=3 — для шариковых подшипников).
[стр.359]
где X = 0,8 — коэффициент радиальной нагрузки,
V = 1 — коэффициент вращения кольца,
= 1,05…1,1 — температурный коэффициент,
= 1,3…1,5 — коэффициент безопасности. стр.359]
P=0,8•1•3785,7•1,05•1,3=4134 H,
10 . Выбор и расчет шпоночных соединений
Шпонки призматические (ГОСТ 23 360−78).
Входной вал.
Подобрать призматическую шпонку и проверить её прочность при передаче вращающего момента к валу диаметром
По таблице 11,7 стр 302 для заданного диаметра вала выбираем сечение призматической шпонки: , t1=5 мм. Принимаем шпонку длиной 90 мм.
Приняв допускаемое напряжение при смятии шпонки, проверим её на прочность:
- стр. 304]
Промежуточный вал., Подобрать призматическую шпонку и проверить её прочность при передаче вращающего момента
По таблице 11,7 стр 302 для заданного диаметра вала выбираем сечение призматической шпонки: , t1=7мм. Принимаем шпонку длиной 50 мм.
Приняв допускаемое напряжение при смятии шпонки, проверим её на прочность:
- стр. 304]
Выходной вал., Подобрать призматическую шпонку и проверить её прочность при передаче вращающего момента
По таблице 11,7 стр 302 для заданного диаметра вала выбираем сечение призматической шпонки: , t1=10 мм. Принимаем шпонку длиной 90 мм.
Приняв допускаемое напряжение при смятии шпонки, проверим её на прочность:
- стр. 304]
11 . Конструктивные размеры корпуса редуктора
ГОСТ 1412–85
Толщина стенки: [14.3 стр.417] толщину стенки корпуса редуктора примем равной 16 мм, для более легкого изготовления методом литья и обеспечения условий прочности.
Толщина стенки крышки корпуса: мм. 14.4 стр.417]
Толщина ребра у основания: мм. 14.5 стр.417]
Диаметр стяжных винтов: [14.6 стр.417]
Толщина фланца по разъему: мм. 14.7 стр.417]
Диаметр фундаментного болта: [14.9 стр.417]
Толщина лапы фундаментного болта:. 14.10 стр.417]
Толщина уха у основания:. 14.11 стр.417]
Диаметр винтов соединения основания корпуса с крышкой: .
Элементы корпуса должны сопрягаться одинаковым радиусом:
r= 8 мм[14.13 стр.418]
Винты крепления крышки подшипников: М10.
Размеры маслоуказателя примем по стандартам.
Муфта упругая втулочно-пальцевая. табл. 15,5 стр. 463]
12 . Выбор смазочного материала и способа смазывания зацеплений и подшипников
Смазывание зубчатых и червячных зацеплений и подшипников уменьшает потери на трение, предотвращает повышенный износ и нагрев деталей, а также предохраняет детали от коррозии.
Окружная скорость зубчатого колеса тихоходной ступени:
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемого внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объём масляной ванны V определяем из расчета 0.4 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности: V=0,4•10?4 дм3.
ГОСТ 20 799–75
Для смазывания маслом колеса промежуточной ступени и шестерни быстроходной ступени применим пластмассовое колесо.
Для замены масла в корпусе предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой и уплотняющей прокладкой из маслобензостойкой резины.
13 . Сборка редуктора
Сборка редуктора осуществляется в следующем порядке:
1. На валы запрессовываются зубчатые колеса.
2. Монтируются подшипники.
3. Валы в сборе устанавливаются в корпус редуктора.
4. Устанавливаются крышки подшипников, в сквозные крышки подшипников устанавливаются манжеты.
5. Корпус закрывается крышкой и равномерно затягиваются болты, соединяющие корпус и крышку.
6. Проверяется легкость вращения валов «от руки».
7. Устанавливается крышка смотрового люка с отдушиной, сливная пробка и масломерная игла.
8. В редуктор заливается масло И-70А до риски MIN на масломерной игле и производится его обкатка. После обкатки масло сливается.
9. Производится консервация и упаковка изделия.
14 Техника безопасного эксплуатирования В период эксплуатации редуктора следует уделять большое внимание правилам безопасного эксплуатирования и неукоснительно выполнять следующие требования:
1. Предусмотреть надёжное крепление электродвигателя и редуктора к раме, а рамы к фундаменту.
2. Вращающиеся детали должны иметь защитный корпус.
3. Открытая ременная и цепная передачи должны иметь ограждения из листовой стали или мелкой сетки.
4. Электрические провода должны иметь защитный экран. Концы проводов должны быть изолированы или надёжно укрыты.
5. Установка должна быть заземлена.
6. Рама не должна иметь травмоопасных деталей и конструкций.
7. Все установочные и регулировочные работы проводить с отключенным электродвигателем.
8. Техническое обслуживание проводить только при полной остановке и полном отключении.
9. Регулярно контролировать уровень масла в редукторе и следить за наличием смазки в подшипниках.
10. При ремонте пользоваться только исправным оборудованием и инструментом.
11. При длительном хранении все открытые детали должны иметь антикоррозийную окраску.
Г. А. Снесарев
2. Курс лекций по деталям машин, д.т.н, проф. Мухтаров Я.
. ru
