Расщет редуктора

ВВЕДЕНИЕ.

Технологический уровень  всех отраслей народного хозяйства  в значительной мере зависит и  определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация  производственных процессов в сельском хозяйстве.

Цели и задачи настоящего проектирования – изучение основ расчета и конструирования деталей и сборочных единиц с учетом рационального выбора материалов, технологии изготовления и эксплуатации машин. Проектируемые машины должны иметь наиболее высокие эксплуатационные показатели (производительность, КПД), небольшой расход энергии и материалов при наименьшей массе и габаритах, высокую надежность, иметь не высокую себестоимость при производстве, и экономичность в процессе эксплуатации, быть удобными и безопасными в обслуживании, допускать автоматизацию работы машины и стандартизацию деталей и сборочных единиц. В основе привода машин состоят из передач, в состав которых редуктора, ременные и цепные передачи.

Редуктор наряду с гибкими передачами служит для передачи крутящего момента от электродвигателя к исполнительному механизму. Он позволяет увеличить для привода исполнительного органа машины момент за счет уменьшения частоты вращения.

Заданием на курсовой проект предусмотрено спроектировать приводную  станцию нории (ленточный ковшовый элеватор) транспортирования зерна  и продуктов его переработки.

Ковшовый элеватор состоит  из вертикально-замкнутого тягового элемента с жестко прикрепленными к нему грузонесущими  элементами – ковшами, тяговой элемент  огибает верхний приводной и  нижний натяжной барабаны (или звездочки).  Ходовая часть и поворотные устройства элеватора помещаются  в закрытом металлическом кожухе. Тяговый элемент  с ковшами приводится в движение от привода и получает натяжение от натяжного устройства. Транспортируемый насыпной груз подается в загрузочный патрубок (носок) нижней части элеватора, загружается в ковши, поднимается в них и загружается на верхнем барабане (звездочке) в патрубок верхней части элеватора.  Привод снабжается остановом для предохранения от обратного движения  ходовой части. Кожух элеватора имеет направляющие устройства.

Достоинства ковшовых элеваторов: малые габаритные размеры в поперечном сечении; возможность подачи груза  на значительную высоту (до 60 м) и большой диапазон производительности (5 – 500 ).

Недостатки ковшовых элеваторов  - чувствительность к перегрузке и  необходимость равномерной подачи груза.

По типу тягового элемента элеваторы бывают ленточные и  цепные с одной или двумя цепями. По направлению перемещения ковшовые элеваторы бывают  вертикальные и наклонные.

Заданием предусматривается расчет и конструирование приводной станции нории. В состав привода входят:

1 – электродвигатель; 2 –  муфта соединительная-останов; 3 – редуктор; 4 - муфта соединительная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. КИНЕМАТИКА И ЭНЕРГЕТИКА ПРИВОДНОЙ СТАНЦИИ
1. КПД привода

 

,

 

         где - КПД соединительной муфты;

- КПД пары  подшипников;

- потери на  трение в паре зубчатого зацепления.

Значение составляющих КПД  приняты из [ 1 ], таблица 1.1.

 

=0,895.

 

2. Необходимая мощность электродвигателя.

 

== = 13,5 кВт.

 

Здесь =12 кВт – мощность на приводном барабане нории.

 

3. Ориентировочные значения передаточных чисел ступеней привода.

По рекомендации [ 1 ]таблицы 1.1 и 1.3, принимаем

 

>

 3

= 2,5.

Здесь индексы зуб.б и зуб.т  соответственно зубчатые зацепления быстроходной и тихоходной ступеней привода.

 

4. Ориентировочное значение передаточного числа привода.

 

== 7,5.

 

5. Ориентировочная частота вращения вала электродвигателя.

 

= ,

где  = 92 (см. задание)

= 7,5 * 92 = 690 .

 

6. Выбор электродвигателя.

 

Пользуясь таблицей П.1 [ 1 ] по и выбираем двигатель асинхронный, короткозамкнутый, трехфазный серии А4.

Тип двигателя М180М8У3 у которого = 15,0 кВт, = 730 , = 42мм.

 

Рис1.1 Электродвигатель 4А132М

 

Основные размеры:

Число полюсов – 8;

Габаритные размеры, мм:

= 720;

= 470;

=410;

= 110.

Установочные и присоединительные  размеры, мм:

=140;

= 124;

= 42;

=15;

= 16;

=279;

h = 180;

= 10;

= 59;

= 20.

 

7. Уточненные значения общего передаточного числа привода и его ступеней.

 

U  = = = 7,93

оставляем без изменения  передаточное число  3

тогда = = = 2,64.

 

 

- ведущего (входного), шестерни  быстроходной 

= = 730 ;

- промежуточного, колеса  быстроходного и шестерни тихоходной

=;

- выходного, колеса тихоходного

.

 

Соответственно мощности и моменты

 

= *η муф ∙ η_под = = 13,10 кВт;

 

          = = = = 12,84 кВт;

         

          = * = = 12,45 кВт;

 

          = 9550 = 9550 = 171,4 Нм;

 

  = 9550 = 9550 = 504 Нм;

 

  = 9550 = 9550 = 1292,4 Нм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ РЕДУКТОРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ КОНТАКТНЫХ И ИЗГИБА НАПРЯЖЕНИЙ.

 

2.1 Материал для шестерен и колёс Сталь 40ХН твёрдость зубьев колёс Н=350 (улучшение), а шестерен Н=55HR закалка ТВЧ.

 

          2.2  Пределы контактной выносливости при базовом числе циклов

              шестерен  17 HR + 200 = 17 * 55+ 200 = 1135 МПа;

 

              колёс  = 2 + 70 = 2 * 350+70 = 770 МПа.

2.3  Базовое  число циклов нагружения

              шестерен    = 30 * = 30 * = 113,238,

                                    приняв 1HRC=10HB

              колес   = 30 * = 30 * = 38,3.

4.    Рабочее число циклов за время эксплуатации

        - шестерен   = 60 * * = 60 * 720 * 3,6 ;

                           = 60 * * = 60 * 240 * 3,6 ;

                        - колес   60 * * = 60 * 240 * 3,6 ;

=60 * * = 60 * 98 * 3,6 ;

5.     Коэффициенты долговечности:

=;

при: НВ 350        12,6

         НВ350        11,8

          -    для шестерни быстроходной (конической)

 

= = 0.73<1устанавливаем=1;

 

          -     для колеса быстроходной ступени (конической)

 

= = 0,81<11устанавливаем=1;

 

         -     для шестерен тихоходной ступени

 

 

= = 1,14;

           -   для колеса тихоходной ступени:

= = 1,1.

6.    Допускаемые контактные напряжения:

 

            -   шестерён  = * = = 946 МПа;

                                 = * = = 1078 МПа;

            -   колес         = * = = 700 МПа;

                                  = * = = 770 МПа.

 

Здесь - минимальный коэффициент запаса прочности.

Справочно:  = 1,1 при улучшении и нормализации;

                     = 1,2 при остальных обработках (стр.104 [ 1 ])

             2.7    Предел изгибной выносливости при базовом числе циклов ( [1] таблица 4.3).

 

- материал шестерен  = 500 МПа;

- материал колес        = 1,75 * НВ = 1,75 * 350 = 612,5 МПа.

 

             2.8   Т.к. рабочее число циклов для обеих передач больше базового при изгибе равном 4, то коэффициент долговечности при определяемом допускаемом напряжении изгиба:

= 1.

             2.9  Допускаемое напряжение изгиба

 

             -  для шестерён    = * = * 1 = 286 МПа;

             -  для колёс           = * = * 1 = 350 МПа;

        - минимальный коэффициент запаса прочности при изгибе, принят по рекомендации [ 1 ] стр.106.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЁТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ.

 

1. Тихоходная ступень (прямозубая)

Рис. 3.1 К расчёту тихоходной ступени

 

1. Данные к расчёту.

=5,07 кВт;

=4,87 кВт;

=240 кВт;

=98 ;

=2,45;

=201,79 Н;

=474,58 Н.

         3.1.2 Межосевое расстояние.

 

= (+1 ) ;

 

Где – коэффициент нагрузки, при контактных расчетах принимаем равным ( предварительно) 1,1…1,3;

- мощность на  колесе;

 – коэффициент ширины венца колеса, принимаем:

- b/a=(0,2…0,4) – меньшее значение для быстроходной ступени, большее для тихоходной, т.к у нас передача тихоходная, то принимаем

=0,4;

- принимаем меньшее значение  из  и , т.е равным 770 МПа;

= (+1 ) = 123мм;

 

Устанавливаем = 125мм.

 

          3.1.3  Расчёт ширины венца колеса и шестерни.

 

Ширина венца зубчатого  колеса:

=  a = 0,4 мм;

Ширина венца шестерни:

=+(2…5)=50+2=52мм,

а т.к. передача раздвоенная, то:

=

=

3.1.4   Значение модуля.

 

m = = = 3,62мм

принимаем стандартный модуль m =4 мм.

ГОСТ 9563-60

 

3.1.5 Число зубьев шестерни и колеса.

 

= = = 18,1

Устанавливаем =18, тогда

= = 18 ;

Принимаем: = 44,

Уточнённое придаточное  число = = = 2,44.

 

3.1.6  Диаметры  зубчатых зацеплений.

 

Делительные диаметры колеса и шестерни:

= = 4

= = 4

Диаметры окружностей  впадин:

= = 72 – 2,5

= = 176 – 2,5

Диаметры окружностей  выступов:

= = 72 + 2

= = 176+ 2

Уточненное межосевое  расстояние:

a = = = 124мм;

 

 

 

3.1.7 Скорость и усилия в зацеплении:

 

 

- окружное усилие

= = = = = 2802,5 H;

 - распорное усилие

;

= = tg = 2802,5∙0,36 = 1020,1Н;

- скорость в зацеплении

v = = = 0,9 м/с.

По v = 0,9 м/с из таблицы 4,6 [1] – 9-ая степень точности изготовления передачи.

 

3.1.8 Поправочные  коэффициенты находятся по табличным рекомендациям и рисункам

 

 – учитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями, а так как передача прямозубая то по [1] стр.110

,

- учитывает распределение нагрузки по длине контактных линий.

Исходя из = 0,5 = 0,5 [ 1 ], рис.4.4 кривая, с учётом шестерни HB

= 1,07 ;                  

,25 ;           

учитывают динамическую нагрузку, возникающую в передаче  и в соответствии с таблицами 4.8 и 4.9 [ 1 ]

= 1,06 ;                 

,11 ;         

 

3.1.9  Проверочные  расчёты по контактным и напряжениям  изгиба.

=

 

 

= МПа;

 

 

=

= = 155,5МПа;

= =139,98МПа;

Где - коэффициент формы зуба выбирается из [ 1 ] рис. 4.7 по и .