Проектирование деталей машин

Проектирование деталей машин

Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников или устройства для охлаждения.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т.д.).

Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются обычно под углом 90. Передачи с углами, отличными от 90 , встречаются редко.

Наиболее распространённый тип конического редуктора - редуктор с вертикально расположенным тихоходным валом. Возможно исполнение редуктора с вертикально расположенным быстроходным валом; в этом случае привод осуществляется от фланцевого электродвигателя.

. Расчетная часть

1.1 Кинематический и силовой расчёт привода. Выбор электродвигателя

Рисунок 1 - Привод тестомесильной машины

.        Электродвигатель

.        Клиноременная передача

.        Конический зубчатый редуктор

.        Упругая муфта МУВП

.        Камера

Исходные данные:

Принимаются следующие значения КПД

КПД клиноременной передачи

 КПД конического редуктора

 КПД пары подшипников

Общий КПД определяется по формуле:

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле:

Принимаем  кВт

По требуемой мощности и синхронной частоте вращения по ГОСТ 19523-81 подбирается необходимый электродвигатель.

Электродвигатель 4АМ80А4УЗ

Номинальная частота

1.2 Кинематический расчёт привода

Определяется общее передаточное число привода по формуле:

Производиться разбивка общего передаточного числа на частные составляющие. Принимается предварительно по ГОСТ 2185-66 передаточное число редуктора  Передаточное число клиноременной передачи определяется по формуле:

Определяются частоты вращения валов привода по формулам:

Вал       

Вал                    

Вал                    

Определяются угловые скорости валов привода по формулам:

Вал    

Вал      

Вал    

1.3 Силовой расчёт привода

Определяются мощности на валах привода по формулам:

Вал                  

Вал  

Вал  

Определяются вращающие моменты на валах привода по формулам:

Вал    

Вал   

Вал   

Все полученные силовые и кинетические параметры сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 - силовые и кинематические параметры привода.

2. Расчёт клиноременной передачи

По номограмме, по частоте вращения ведущего шкива и передаваемой мощности принимается необходимое сечение ремня "А".

Определяется диаметр ведущего шкива по формуле:

где - вращающий момент, Н мм

Из полученного интервала по ГОСТ 17383-73 подбирается необходимый диаметр ведущего шкива.

Принимаем

Определяется диаметр ведомого шкива по формуле:

где - коэффициент проскальзывания ремня

По ГОСТ 17383-73 подбираем необходимый диаметр ведомого шкива. Принимает

Уточняется передаточное число передачи по формуле

Определяется межосевое расстояние:

минимальное межосевое расстояние.

где - высота сечения ремня

-максимальное межосевое расстояние.

-расчётное межосевое расстояние.

Принимаем

Определяется расчётная длина ремня по формуле:

По ГОСТ 1284.7-80 принимается длина ремня

Определяется угол обхвата ведущего шкива по формуле:

Определяется число ремней в передаче по формуле:

где - мощность передаваемая общим ремнём, кВт

- коэффициент длины ремня

- коэффициент угла обхвата

- коэффициент количества ремней

- коэффициент условия работы

Определяется ширина обода шкива по формуле

где e -канавка, мм

 -канавка, мм

Все полученные параметры клиноременной передачи сводятся в таблицу 2.

Таблица 2 - параметры клиноременной передачи.

3. Расчёт конического прямозубого зубчатого редуктора

Исходные данные:

Вращающий момент на колесе,

- Передаточное число,

- Угловая скорость колеса ведущего вала,

- Материал для изготовления шестерни и колеса, сталь 40Х

- Условия работы - период длительной эксплуатации с равномерной нагрузкой.

3.1 Расчёт зубчатых колёс редуктора

Расчёт допускаемых напряжений по таблице, для изготовления шестерни и колеса принимается сталь 40Х , термообработка - нормализация, предполагая, что диаметр заготовки шестерни не превысит 120 мм, средняя твёрдость шестерни

Предполагая, что диаметр заготовки колеса превысит 170 мм, (способ изготовления -поковка), средняя твёрдость колеса

При этом , что обеспечивает хорошую прирабатываемость зубьев в соответствии с рекомендацией.

Допускаемое контактное напряжение определяется по формуле:

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов

- коэффициент долговечности, при длительной работе зубчатых колёс по рекомендации принимается

 - коэффициент безопасности для колёс из улучшенной стали. По таблице предел контактной выносливости для стали 40Х, улучшенной определяется:

Так как средняя твёрдость колеса меньше, то определяется контактное напряжение для колеса

редуктор вал привод клиноременный

Допускаемое напряжение изгиба определяется по формуле:

где  - предел выносливости при изгибе определяется по таблице

 для стали 40Х улучшенной

 - коэффициент безопасности

 - коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала по таблице

 - для поковок

Допускаемые напряжения изгиба

для шестерни

- для колеса

Определяется внешний делительный диаметр колеса по формуле:

где  - для прямозубых передач

 - коэффициент ширины зубчатого венца по ГОСТ 12289-76

По ГОСТ 12289-76 принимается

Определяется число зубьев шестерни:

Принимается

Определяется число зубьев колеса:

3.2 Предварительный расчёт валов редуктора

Диаметр ведущего вала редуктора определяется по формуле:

Принимаем

Диаметр выходного вала редуктора

Принимаем

По ГОСТ предварительно  окончательно диаметр вала будет уточнён после подбора муфты.

3.3 Конструктивные размеры шестерни и колеса

Шестерня

Длина посадочного участка

Колесо

Длина ступицы  Принимаем

Толщина обода , Принимаем

Толщина диска  Принимаем

3.4 Конструктивные размеры корпуса

Определяется толщина стенок корпуса и крышки

Принимаем

Принимаем

Определяется толщина фланцев корпуса и крышки

верхнего пояса корпуса и пояса крышки:

нижнего пояса корпуса

Принимаем

Определяются диаметры болтов

фундаменты

Принимаем фундаментные болты -болтов, крепящих крышку к корпусу у подшипника

Принимаем болты с резьбой

-болтов соединяющих крышку с корпусом

Принимаем болты

3.5 Подбор муфты для привода

Исходные данные:

)        Вращающий момент на валу редуктора,

2)      Тип муфты: кулачково-дисковая муфта

)        Диаметр конца ведомого вала редуктора

В соответствии с кинематической схемой привода по ГОСТ 20884-93 выбирается муфта кулачково-дисковая, типа 1 для посадки на цилиндрические концы валов, исполнение "1" на короткие концы валов.

Принимается вращающий момент передаваемой муфтой  ,что больше вращающего момента на ведомом валу редуктора

Диаметр посадочного отверстия в обеих полумуфтах принимается, равным

Окончательно принимается диаметр ведомого вала редуктора . Условное обозначение муфты для передачи вращающего момента

 ,где обе полумуфты имеют отверстия

 ,типа 1 исполнения "1", кинематического исполнения "У2".

Муфта 10-1-18-1-У2 ГОСТ 20884-93

Принимается диаметр вала под подшипник,

Длина посадочной части для полумуфты,

В соответствии с ГОСТ 16162-93 на тихоходном ведомом валу редуктора может возникать консольная нагрузка величина, которой определяется по формуле:

3.6 Компоновка редуктора

Выбираем способ смазывания: зацепления зубчатой коры - окунанием зубчатого колеса в масло; для подшипников пластичный смазочный материал. Раздельное смазывание принято потому, что один из подшипников ведущего вала удалён, и это затрудняет попадание масленых брызг. Кроме того, раздельная смазка предохраняет подшипники от попадания вместе с маслом частиц металла.

Устанавливаем возможность размещения одной проекции- разрез по осям валов- на листе формата А1(594х841 , мм).

Предпочтителен масштаб 1:1. Проводим посередине листа горизонтальную осевую линию- ось ведущего вала. Намечаем положение вертикальной линии- оси ведомого вала. Из точки пересечения проводим под углом  осевые линии делительных конусов и откладываем на них отрезки .

Конструктивно оформляем по найденным выше размерам шестерню и колеса. Вычерчиваем их в зацеплении. Ступицу колеса выполняем несимметричной относительно диска, чтобы уменьшить расстояние между опорами ведомого вала.

Подшипники валов расположим в стенках.

Намечаем для валов роликоподшипники конические однорядные мелкой серии.

Таблица 3 - Параметры подшипников.

Наносим габаритные размеры подшипников ведущего вала. Наметив предварительно внутреннюю стенку корпуса на расстоянии х=10 мм от торца шестерни и отложив зазор между стенкой корпуса и торцом подшипника  (для размещения мазе удерживающего кольца).

Размер от среднего диаметра шестерни до реакции подшипника

.

Принимаем

Принимаем размер между реакциями подшипников ведущего вала

Принимаем