Разработка цилиндрического редуктора для привода станции
Разработка цилиндрического редуктора для привода станции
РЕФЕРАТ
Редукторы имеют наибольшее распространение благодаря их долговечности, относительной простоте, высокому КПД, большому диапазону скоростей. В данном проекте разработан цилиндрический редуктор для привода станции. В курсовом проекте произведён кинематический и эмпирический расчёт привода станции, выбран электрический двигатель для привода редуктора. Произведён расчёт параметров и нагрузок цепной и цилиндрической передач, выбрана муфта. Выбран материал для изготовления узлов и механизмов вышеуказанных передач.
Произведён расчёт входного, промежуточного и выходного валов, выбран материал для изготовления и типы подшипников. Выполнен расчёт шпоночных соединений. Был произведён выбор смазки колёс и подшипников.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Кинематика и энергетика приводной станции
2 Расчет цепной передачи
3 Расчет цилиндрических передач
3.1 Расчет тихоходной ступени
3.2 Расчет быстроходной ступени
4 Расчет валов редуктора и выбор подшипников
4.1 Расчет входного вала
4.2 Расчет промежуточного вала
4.3 Расчет выходного вала
4.4 Выбор подшипников
5 Расчет шпонок
6 Подбор муфты
7 Определение размеров корпусных деталей, кожухов и рамы
8 Выбор системы смазки, смазочных материалов и уплотнений
9 Описание сборки основных узлов привода
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование любой машины--сложная конструкторская задача, решение которой может быть найдено не только с достижением требуемого технического уровня, но и придания конструкции определенных свойств, характеризующих возможность снижения затрат материалов, энергии и труда на разработку и изготовление, ремонт и техническое обслуживание.
Задача конструктора состоит в том, что руководствуясь соображениями технической целесообразности проектируемой машины, уметь использовать инженерные методы расчета, позволяющие обеспечить достижение поставленной задачи при рациональном использовании ресурсов, выделяемых на ее создание и применение.
Курсовой проект завершает общетехнический цикл инженерной подготовки специалиста. Он является важной самостоятельной работой студента, охватывающей вопросы расчета деталей машин по критериям работоспособности, рациональном выборе материалов контактирующих пар и системы смазки с целью обеспечения максимально возможного КПД и базирующейся на знании ряда предметов : механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов, взаимозаменяемости и стандартизации, основ конструирования машин, технологических процессов машиностроительного производства и др.
При выполнении курсового проекта студент последовательно проходит от рационального выбора кинематической схемы механизма через многовариантность решения до претворения механического привода в графическом материале, при этом знакомясь с существующими конструкциями, приобщаясь к инженерному творчеству осмысливает взаимосвязь отдельных деталей в механизме и их функциональное предназначение.
Курсовой проект по основам конструирования машин - это технический документ, состоящий из расчетно-пояснительной записки и графического материала, в которых с необходимой полнотой приведены, в соответствии с заданием на проектирование, расчеты, схемы и чертежи.
1 КИНЕМАТИКА И ЭНЕРГЕТИКА ПРИВОДНОЙ СТАНЦИИ
Определяем потребную мощность двигателя и диапазон частоты его вращения:
Pэ= Рт/зобщ
зобщ= зцил зцил зм зц=0,99х0,97х0,97х0,92=0,86
Pэ=6.8/0,86=7.93 кВт
Uобщmin/max=(14,8…75)
Общее передаточное число привода
Uобщ.=Uцил.* Uцил* Uцеп.=3.55*3.15*1.7=19.01Принимаем электродвигатель серии М160S6У3
Nэ=970мин-1, dэ=42 мм
Принимаем Uред>8, тогда
Uобщ.= Nэ/ Nт=970/50=19,4
Uт=2,8
Uб=3,55
Частоты вращения на валах:
N1= Nэ =970мин-1
N2= N1 / Uб=273,2 мин-1
N3= N2/ Uт=98 мин-1
Nt=49 мин-1
Мощности на валах:
P1=Pт/зцеп=7,39 кВт
P2= P1/зцеп зцил =7,62 кВт
P3=P2/зцеп зцил зцил =7,62 кВт
Рэл= P3/ зцеп зцил зцил змуф = 8,01кВт
2РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
[Pц]=29 МПа; n1=98 мин-1
Определяем коэффициент эксплуатации передачи
Kэ=Kрр Kрег K0 Kс=1,2х1.25х1х1,5=2.25
Назначаем числа зубьев звездочек
z1=29-2u=29-2x2,18=25
z2=z1u=25x2 =50
Определяем шаг цепи из условия износостойкости шарниров и допускаемой частоты вращения звездочки, варьируя числом рядов цепи m
15x103/n1>=Pt>=69,4(P1Kэ/z1mn1[Pц])1/3
153>=Pt>=42.7
Принимаем шаг цепи равным 44.45 мм.
Цепь ПР-44.45-17240 ;Bц=25.4 мм, dn=12.7 мм, dp=25.4 мм, разрушающая нагрузка да 17240Н, масса 1 кг цепи 7.5 кг
Межосевое расстояние:
a=(30-50)Pt=44.45*35=1555.75 мм
Число звеньев цепи:
Zц=2a/Pt+(z1+z2)/2+(((z1+z2)/2п)))2/a)Pt=112
Делительные диаметры звездочек:
d1=Pt/sin(р/z1)=31,75/sin(р/25)=354 мм
d2=Pt/sin(р/z2)=31,75/sin(р/55)=708 мм
Наружные диаметры звездочек:
da1=Pt(0,7+ctg(р/z1)-0,31dp/Pt)=383 мм
da2=Pt(0,7+ctg(р/z2)-0,31dp/Pt)=737 мм
Выполняем проверочные расчеты цепи на износостойкость по удельному давлению в шарнирах Pц и долговечность по числу ударов в секунду ui
Lh=(106/60n)(0,6C/(XFR+YFA))=(106/60x192)(0,6x52700/3030,58)3,33=456459 час
FR=( BY2+Bz2)1/2=(2875,382+985,65 2)1/2=303,58H
FA=BX =99.2
5РАСЧЕТ 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/blpd=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/blpd=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/blpd=2x250000/12x44x40=23,6 МПа<[ ф ср ]
6ПОДБОР 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:
см=см
Передаваемый крутящий момент ТН=17,9 Нм. Принимаем допускаемое напряжение см=2 МПа . Коэффициент режима работы принимаем k=2.
см=2217900/1422686=0,45 МПасм
7ОПРЕДЕЛЕНИЕ 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.
8ВЫБОР 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.