1. Описание назначения и устройства проектируемого привода.
2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.
3. Выбор материалов шестерен и колес и определение допускаемых напряжений.
4. Расчет второй ступени редуктора.
5. Расчет первой ступени редуктора.
6. Основные размеры корпуса и крышки редуктора.
7. Проектный расчет валов, подбор подшипников.
8. Расчет тихоходного вала и расчет подшипников для него.
9. Расчет промежуточного вала и расчет подшипников для него.
10. Расчет быстроходного вала и расчет подшипников для него.
11. Расчет тяговой звездочки.
12. Расчет приводного вала и расчет подшипников для него.
13. Смазка
14. Проверка прочности шпоночных соединений.
15. Выбор муфт
16. Сборка редуктора.
Список использованной литературы
Приложение: спецификация редуктора.
Вариант 12
Спроектировать привод цепного сборочного конвейера, состоящий из электродвигателя фланцевого (1), муфты (2), редуктора коническо-цилиндрического (3), муфты (4), звездочек тяговых (5). Цепи по ГОСТ 588-64, тип ПВР. В одной из муфт предусмотреть предохранительное устройство.
Техническая характеристика привода:
Окружное усилие на звездочке Р, кг: 260.
Скорость цепи конвейера V, м/с: 1,5.
Число зубьев звездочки z: 9.
Шаг цепи t, мм: 100.
Ресурс tУ, ч: 48000.
Введение
Редуктор является неотъемлемой составной частью современного оборудования. Разнообразие требований, предъявляемых к редукторам, предопределяет широкий ассортимент их типов, типоразмеров, конструктивных исполнений, передаточных отношений и схем сборки.
При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.
При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.
Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.
К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.
Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.
Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т. д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.
При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения - 85%, в дорожных машинах - 75%, в автомобилях - 10% и т. д.
Поиск путей снижения массы проектируемых объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.
Наиболее полно требования снижения массы и габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением.
1. Описание назначения и устройства проектируемого привода
Проектируемый привод предназначен для передачи вращательного движения от электродвигателя к приводному валу цепного сборочного конвейера. В состав данного привода входят:
1. Электродвигатель фланцевый.
2. Муфта.
3. Редуктор коническо-цилиндрический.
4. Муфта.
5. Звездочки тяговые.
Рассмотрим более подробно составные части привода. Вращательное движение от электродвигателя через муфту передается на быстроходный вал редуктора. Кроме передачи вращательного движения муфта также компенсирует несоосность вала двигателя и быстроходного вала редуктора. В качестве электродвигателя широкое применение получили асинхронные двигатели. В этих двигателях значительное изменение нагрузки вызывает несущественное изменение частоты вращения ротора.
Коническо-цилиндрический редуктор передает вращательное движение от двигателя к приводному валу, при этом изменяя угловую скорость и крутящий момент по величине и направлению. Изменение направления связано с наличием в редукторе конической передачи.
Еще одна муфта передает вращательное движение от тихоходного вала редуктора к приводному валу цепного сборочного конвейера. Кроме передачи вращательного движения муфта также компенсирует несоосность тихоходного вала редуктора и приводного вала конвейера. Предусмотрим в этой муфте предохранительное устройство для предотвращения поломки привода при заклинивании исполнительного элемента.
Звездочки тяговые установлены на приводном валу и приводят в движение цепи по ГОСТ 588-64, тип ПВР.
2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
Изобразим кинематическую схему привода на рис. 1. Расчет ведем по [1].
Расчет ведем по ГОСТ 24266-80 и СТ СЭВ 534-77. При назначении размеров руководствуемся ГОСТ 6636-69 и рекомендациями [1].
В качестве материала валов используем сталь 45 ГОСТ 1050-88 [2].
Проектный расчет быстроходного вала.
Диаметр вала:
dб ? (7…8) = (7…8) = 26,7…30,5
Быстроходный вал соединяется муфтой с валом электродвигателя, диаметр которого dД = 38 мм. Значения диаметров, соединяемых валов не должны отличаться более, чем на 25%. Поэтому сначала находят ориентировочно dM ? 0,75dД . Окончательно принимаем диаметр посадки муфты на быстроходный вал d = 30 мм.
Диаметр под подшипники:
dбп ? dб + 2t = 30 + 2 · 2,5 = 35 мм, где t = 2,5 из [1].
DC = tKZ - 1,3h = 100 · 2,75 - 1,3 · 25 = 242,5 мм.
Окружная сила на звездочке: Ft = 2,6 кН. Центробежная сила на валы и опоры не передается. Нагрузку на них от полезного натяжения и собственной силы тяжести цепи условно принимают равной:
Fr = 1,15Ft = 1,15 · 2,6 = 3 кН.
12. Расчет приводного вала и расчет подшипников для него
Диаметр выходного конца вала, исходя из расчета на кручение:
dпр = = = 41,8 мм
Принимаем: выходной диаметр Ш42 мм, под подшипники - Ш50 мм, под тяговую звездочку - Ш60 мм.
Усилие от муфты:
FM = 250 = 250 = 4828 H
Ft = 2600 H, Fr = 3000 H, p = 100 мм, s = 200 мм, t = 200 мм.
Муфта, соединяющая ведущий вал с валом электродвигателя [4].
Диаметр конца вала: Ш30 мм.
По ГОСТ 21424-93 принята муфта:
Муфта 125-30-1-У3 ГОСТ 21424-93.
[М] = 125 Н · м, D Ч L = 120 Ч 125.
В нашем случае: Т1 = 55,7 Н · м
Запас у муфты большой, поэтому проверять втулки резиновые на смятие и пальцы на изгиб нет надобности.
Муфта, соединяющая тихоходный вал с приводным валом.
Предусмотрим в этой муфте предохранительное устройство для предотвращения поломки привода при заклинивании исполнительного элемента.
При проектировании компенсирующе - предохранительной муфты, за основу возьмем упругую втулочно-пальцевую муфту:
Муфта 500-42-1-У3 ГОСТ 21424-93.
[М] = 500 Н · м, D Ч L = 170 Ч 226.
В нашем случае: Т3 = 373 Н · м
Наличие упругих втулок позволяет скомпенсировать неточность расположения в пространстве ведомого вала и приводного вала. Доработаем данную муфту, заменив ее крепление на приводном валу со шпонки на штифт. Штифт рассчитаем таким образом, чтобы при превышении максимально допустимого передаваемого момента его срезало. Таким образом, штифт будет служить для ограничения передаваемого момента и предохранения частей механизма от поломок при перегрузках, превышающих расчетные. [2]