1.2 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет
1.3 Расчет зубчатой передачи
1.4 Проектный расчет ведущего вала
1.5 Проектный расчет ведомого вала
1.6 Конструктивные размеры колеса
1.7 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора
1.8 Эскизная компоновка редуктора
1.9 Подбор шпонок и их проверочный расчёт
1.10 Проверочный расчет ведомого вала
1.11 Выбор и проверочный расчет подшипников ведомого вала
1.12 Выбор посадок
1.13 Смазка редуктора
1.14 Сборка редуктора
1.15 Краткие требования по охране труда и технике безопасности
Заключение
Введение
Настоящий курсовой проект выполнен на основе технического задания, которое включает кинематическую схему привода ковшового элеватора, а также необходимые технологические параметры:
тяговая сила цепи F = 2,5 кН,
скорость ленты х = 2 м/с;
диаметр барабана D = 310 мм.
Новизна проекта заключается в том, что это первая самостоятельная конструкторская робота, закрепляющая навыки, полученные по дисциплине: «Детали машин», а также черчению, материаловедению, метрологии.
Объектом исследования является конический редуктор. Глубина проработки заключается в том, что расчет и проектирование основных деталей и узлов доводится до графического воплощения.
Актуализация проекта состоит в том, что умение расчета и проектирования деталей и узлов общего машиностроения востребованы в курсовых проектах по специальности, дипломном проекте, на производстве.
Основные этапы работы над проектом:
1. Кинематический и силовой расчет привода.
2. Проектные расчеты конической зубчатой передачи, волов, колеса, корпуса и крышки редуктора
3. Эскизная компоновка редуктора.
4. Выбор стандартных деталей и узлов.
5. Проверочный расчет деталей и узлов.
6. Выполнение сборочного чертежа редуктора и рабочих чертежей ведомого вала и конического колеса.
Теоретическая часть работы заключается в составлении краткого описания редуктора, разработке процесса его сборки по сборочному чертежу и назначения требований по технике безопасности и охране труда.
1. Специальная часть
1.1 Краткое описание редуктора
В настоящей курсовой работе спроектирован конический одноступенчатый редуктор. Он состоит из конической зубчатой передачи, заключенной в герметичный корпус. Шестерня изготовлена заодно с валом. Валы установлены в подшипники:
ведущий - роликовые конические однорядные подшипники 7209 - установлены врастяжку;
ведомый - роликовые конические однорядные подшипники 7210 - установлены враспор.
Температурный зазор регулируется с помощью набора металлических прокладок.
Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом - пресс-солидолом марки С ГОСТ 4366-76, закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже.
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колесо на всю длину зуба.
Контроль за уровнем мосла производим с помощью жезлового маслоуказателя. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней части корпуса.
1.2 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет
1) Определяем общий КПД передачи.
Из таблицы 2.2 [1] выписываем
зкон = 0,95 - 0,97 зм = 0,98 зцеп = 0,90 - 0,93
КПД подшипников учтено в КПД передач, общий КПД равен
з = зкон · зм · зцеп = 0,97 · 0,98 · 0,92 = 0,874
2) Определяем требуемую мощность электродвигателя.
Определяем мощность рабочей машины:
Ррм = F · V = 2,5 · 2 = 5 кВт
Требуемая мощность элеватора:
Рэл.дв.тр = кВт
3) Из таблицы К9 [1] выбираем двигатель, т. к. быстроходные двигатели имеют низкий ресурс и тихоходные имеют большие габариты, выбираем средне скоростной двигатель, имеющий ближайшую большую мощность:
Эл. двигатель 4АМ132М6УЗ
Рдв. = 7,5 кВт здв = 870 об/мин
4) Определяем общее передаточное число передачи и передаточные числа ступеней, воспользуемся рекомендацией табл. 2.3 [1].
Uзуба = 2…7,1 Uцепи = 2…4
Определяем частоту вращения вала рабочей машины:
зр.м = об/мин
Uобщ =
Назначаем Uзуб = 3,15, тогда
Uцеп = передаточное число ступеней удовлетворяет рекомендациям [1].
5) Определяем угловые скорости валов
(р/с);
(р/с);
Uзуб = => (р/с);
Uцеп = => (р/с);
6) Определяем мощности по валам передач:
Рдв.тр = 5,72 (кВт);
Р2 = Рдв.тр · зм = 5,72 · 0,98 = 5,6 (кВт);
Р3 = Р2 · зкон = 5,6 · 0,96 = 5,43 (кВт);
Р4 = 5 (кВт);
7) Определяем моменты на валах передач:
М1 = (Н·м);
М2 = (Н·м);
М3 = (Н·м);
М4 = (Н·м);
1.3 Расчет зубчатой передачи
Из предыдущих расчетов вращающий момент на ведомом валу М3 = 187,9 (Н ·м);
Передаточное число редуктора
Uзуб = 3,15;
Угловая скорость ведомого вала
(р/с);
Нагрузка близка к постоянной, передача нереверсивная.
1. Так как нагрузка на ведомо валу достаточно велика, для получения компактного редуктора принимаем марку стали 35ХМ для шестерни и колеса, с одинаковой термообработкой улучшения с закалкой ТВЧ до твёрдости поверхностей зубьев 49…65 HRC, уТ = 750 МПа при предлагаемом диаметре заготовки шестерни D < 200 мм и ширине заготовки колеса S < 125 мм.
Принимаем примерно средне значение твердости зубьев 51HRC.
2. Допускаемое контактное напряжение по формуле (9.37 [6])
[ун] = (уио /[Sн]) КHL
Для материала зубьев шестерни и колеса принимаем закалку при нагреве ТВЧ по всему контуру зубьев унo = 17 HRC + 200 (см. табл. 9.3 [6])
[SH] = 1,2; KHL = 1 (см. § 9.11 [6])
[ун]= (МПа);
3. Допустимое напряжение изгиба по формуле (9.42)
[уF]= (уFO/[SF] KFC · KFL.
Для материала зубьев шестерни и колеса: см. по табл. 9.3 [6].
1. Т.к. вал выполняем заодно с шестерней, то его материал сталь 35ХМ, тогда допустимое напряжение на кручение можно принять [ф] = 20 МПа.
Диаметр выходного участка:
dв1 = (мм);
Принимаем dв1 = 30 мм.
В кинематической схеме предусмотрено соединение ведущего вала редуктора и электродвигателя, выписываем из таблицы К10 [1] диаметр вала выбранного двигателя dэ = 38 мм и проверяем соотношение.
dв1 = 0,8 · dэ = 0,8 · 38 = 30,4 (мм);
т. к. данное соотношение выполняется, принимаем dв1 = 30 мм
2. Диаметр по монтажу: dм1 = dв1 + 5 мм = 30 + 5 = 35 (мм)
Эскизная компоновка редуктора служит для приближенного определения положения зубчатых колес относительно опор для последовательного определения опорных реакций и проверочного расчета вала, а также проверочного расчета подшипников.
С учетом типа редуктора предварительно назначаем роликовые конические однорядные подшипники. По диаметру цапфы (dn2 = 50 мм). Выбираем по каталогу подшипники ведомого вала 7210.
Назначаем способ смазки: зацепление зубчатой пары - окунанием зубчатого венца в масло, подшипники смазываются автономно, пластичным смазочным материалом, камеры подшипников отделяем от внутренней полости корпуса мазеудерживающими кольцами.
Определяем размеры, необходимые для построения и определения положения реакций опор:
а =
аб = (мм);
аr = (мм);
f1 = 35 (мм) - определяем конструктивно
l1 = 2 · f1 = 2 · 35 = 70 (мм);
Принимаем l1 = 70 мм = 0,07 (м);
Расстояние между опорами ведомого вала:
l2 = 0,19 (м).
1.9 Подбор шпонок и их проверочный расчёт
Шпоночные соединения в редукторе предусмотрены для передачи вращающего момента от полумуфты на ведущий вал, от колеса на ведомый вал и от ведомого вала на звездочку.
Все соединения осуществляем шпонками с исполнением 1.
Из предыдущих расчетов известно:
М2 = 61,5 (Н ·м);
М3 = 187,9 (Н ·м);
dв1 = 30 (мм)
dв2 = 40 (мм)
Принимаем [у]см = 110 МПа.
1. Соединение полумуфта - ведущий вал:
усм =
Здесь h = 7 мм; в = 8 мм; t1 = 4 мм.
(табл. К 42 [1])
1.1 Вычисляем длину ступицы:
lст = 1,5 dв1 = 1,5 · 30 = 45 (мм).
1.2 Вычисляем длину шпонки:
lш = lст - 5 мм = 45 - 5 = 40 (мм).
1.3 Принимаем стандартное значение:
lш = 40 мм.
1.4 Вычисляем рабочую длину шпонки:
lр = lш - в = 40 - 8 = 32 (мм).
1.5 Вычисляем расчетное напряжение сжатия и сравниваем его с допускаемым:
усм = МПа
усм = 49,7 МПа < [у]см = 110 МПа
Прочность соединения обеспечена.
2. Соединение звездочки с ведомым валом:
усм =
Здесь h = 8 мм; в = 12 мм; t1 = 5 мм. (табл. К 42 [1])
2.1 Вычисляем длину ступицы:
lст = 1,5 dв2 = 1,5 · 40 = 60 (мм).
2.2 Вычисляем длину шпонки:
lш = lст - 5 мм = 60 - 5 = 55 (мм).
2.3 Принимаем стандартное значение:
lш = 56 мм.
2.4 Вычисляем рабочую длину шпонки:
lр = lш - в = 56 - 12 = 44 (мм).
2.5 Вычисляем расчетное напряжение сжатия и сравниваем его с допускаемым:
14. Определяем пределы выносливости в данном сечении:
(д-1) Д = (МПа);
(ф0) Д = (МПа);
15. Определяем запас усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям
Sу =
Sф =
16. Определяем общий запас усталостной прочности и сравниваем его с допускаемым:
Принимаем [S] = 2
S = S =
S = 16,9 > [S] = 2.
Запас усталостной прочности обеспечен.
1.11 Выбор и проверочный расчет подшипников ведомого вала
Тип подшипника назначается в зависимости от условий работы подшипникового узла, в частности, о наличия осевой силы. Подшипник выбирается по соответствующей таблице в зависимости от диаметра цапфы.
Расчет заключается в определении расчетной динамической грузоподъемности и сравнении ее с грузоподъемностью подшипника, взятой из таблицы Сr расч ? Сr - условия работоспособности подшипника.
Из предыдущих расчетов известно:
dn2 = 50 мм - диаметр цапфы
Fa = 832,2 (Н) - осевая сила
t = 80 °C в подшипниковом узле
щ3 = 28,9 (р/с) - угловая скорость вала
LH - 12000 (час) - ресурс подшипника
Характер нагрузки - умеренные толчки.
УА = 503,8 (Н) - реакция опоры в вертикальной плоскости
Подшипник 7210 удовлетворяет заданному режиму работы.
1.12 Выбор посадок
Посадки назначаем в соответствии с указаниями, данными в табл. 10.13 [2].
Посадка зубчатого конического колеса на вал по ГОСТ 25347-82.
Посадка звездочки цепной передачи на вал редуктора .
Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала К6. Отклонения отверстий в корпусе под наружное кольцо по H7. Посадка распорных колец, сальников на вал .
Посадка стаканов под подшипники качения в корпусе, распорные втулки на вал .
1.13 Смазка редуктора
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба.
По табл. 10.8 [2] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях ун = 899 МПа и средней скорости V = 2 м/с вязкость масла должна быть приблизительно равна 60· 10-6 м2/с. По табл. 10.10 [2] принимаем масло индустриальное И_70А (по ГОСТ 20799-75). Подшипники смазывают пластичным материалом, закладываем в подшипниковые камеры, при монтаже. Сорт смазки выбираем по табл. 9.14 [2] - пресс-солидол марки С (по ГОСТ 43-66-76).
1.15 Краткие требования по охране труда и технике безопасности
Требования по технике безопасности:
а) Все вращающиеся детали должны быть закрыты защитными кожухами;
б) Корпус редуктора не должен иметь острых углов, кромок и должен быть оборудован монтажным устройством;
в) На ограждение необходимо поставить блокировку и предупредительный знак.
Требования по экологии:
а) Отработанное масло сливать в предназначенные для этого емкости;
б) Вышедшие из строя детали складировать в специальных помещениях.
Заключение
В курсовом проекте продумана конструкция конического редуктора, выполнены расчеты цепной передачи, валов, колеса, корпуса и крышки редуктора. По каталогам выбраны размеры шпоночных соединений ГОСТ 23360-78 для диаметров 30 и 40 и выбраны подшипники роликовые конические однорядные 7209 и 7210 ГОСТ 27365-87. Для деталей и узлов проведены необходимые проверочные расчеты.
Графическая часть (сборочный чертеж конического редуктора, чертеж колеса конического, чертеж ведомого вала) выполнена согласно требованиям ЕСКД. Продуманы требования по технике безопасности и охране труда; по сборочному чертежу описан процесс сборки редуктора.