Проектирование привода к вращающейся муфельной печи

М_из = М_y =55,8 Н×м.

       Приведенный момент:

М_пр = (М_из² + M₁²)^0,5 = (55,8² + 40,3²)^0,5 = 68,8 Н×м.

       Диаметр вала в опасном сечении:

где [s]_-1 = 90 МПа – допускаемое напряжение.

d = (68,8×10³/0,1×90)^1/3 = 19 мм.

Полученное  значение меньше ранее принятой величины 32 мм, следовательно, нормальная работа вала обеспечена.

Жесткость вала по углу закручивания:

φ₀ = М_кр/(GJ_p) < [φ₀] = 0,25÷1,5º

где G = 8∙10⁴ МПа – модуль сдвига,

J_p =  πd⁴/32 – полярный момент инерции.

J_p =  π32⁴/32  =7,9∙10⁴ мм⁴

φ₀ = 40∙10³/(8∙10⁴∙7,9∙10⁴) = 6,3∙10^-6°

Условие φ₀ < [φ₀] = 0,25÷1,5º выполняется

2. Промежуточный вал

Опасное сечение  проходит под шестерней тихоходной передачи.

М_из = [421²+ 56²]^0,5 = 425 Н×м.

       Приведенный момент:

М_пр = (М_из² + M₂²)^0,5 = (425² + 155²)^0,5 = 452 Н×м.

 

       Диаметр вала в опасном сечении:

d = (452×10³/0,1×90)^1/3 = 37 мм.

    Полученное  значение меньше ранее принятой величины 50мм, следовательно, нормальная работа вала обеспечена.

Жесткость вала по углу закручивания:

J_p =  π50⁴/32  = 6,1∙10⁵ мм⁴

φ₀ = 309∙10³/(8∙10⁴∙6,1∙10⁵) = 6,3∙10^-6º

Условие φ₀ < [φ₀] = 0,25÷1,5º выполняется

Расчетная стрела прогиба вала

f = Fa²b²/(3EJ_xl) < [f]

где l = a+b – расстояние между опорами, l = 218,5 мм

Е = 2,1∙10⁵ МПа – модуль упругости,

F = (P²+F_r²)^0,5 – максимальная изгибающая сила,

J_x = πd⁴/64 – осевой момент инерции

[f] – допускаемый прогиб.

F = (4553²+1657²)^0,5 = 4845 Н

J_x = π50⁴/64 =3,07∙10⁵ мм⁴

[f] = (0,01÷0,03)m = (0,01÷0,03)4 = 0,04÷0,12 мм

f =4845∙63,5²∙155²/(3∙2,1∙10⁵∙3,07∙10⁵∙218,5) = 0,007 мм < [f]

Условие f < [f] выполняется.

3. Тихоходный вал

Опасное сечение  проходит под колесом.

М_из = (177²+80²)^0,5 = 194 Н×м.

       Приведенный момент:

М_пр = (М_из² + M₃²)^0,5 = (194² +947²)^0,5 = 967 Н×м.

       Диаметр вала в опасном сечении:

d = (967×10³/0,1×90)^1/3 = 48 мм.

    Полученное  значении меньше ранее принятой  величины 80 мм, следовательно, нормальная работа вала обеспечена.

Жесткость вала по углу закручивания:

J_p =  π80⁴/32  = 40,2∙10⁵ мм⁴

φ₀ = 947∙10³/(8∙10⁴∙40,2∙10⁵) = 2,9∙10^-6º

Условие φ₀ < [φ₀] = 0,25÷1,5º выполняется

Расчетная стрела прогиба вала

l = 141+77,5= 218,5 мм

F = (4383²+1595²)^0,5 = 4664 Н

J_x = π80⁴/64 =20,1∙10⁵ мм⁴

[f] = (0,01÷0,03)m = (0,01÷0,03)4 = 0,04÷0,12 мм

f = 4664∙141²∙77,5²/(3∙2,1∙10⁵∙20,1∙10⁵∙218,5) = 0,001 мм < [f]

Условие f < [f] выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

9. Смазка редуктора

 

Смазка зубчатого  зацепления осуществляется путем окунания колеса в масляную ванну. Объем масляной ванны:

V = (0,5¸0,8)N = (0,5¸ 0,8)3,7  » 3  л.

При окружной скорости  v = 2,0 м/с рекомендуемый сорт масла – индустриальное  И–12А [3,c.362].

Смазка подшипниковых  узлов пластичная – смазочным  материалом УТ-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Выбор соединительных муфт привода

 

 В приводе  предусмотрены две муфты. Одна  соединяет вал электродвигателя  с быстроходным валом редуктора,  другая соединяет тихоходный вал редуктора с валом шестерни открытой передачи.

               Определим эквивалентный крутящий  момент на валу 1

М = М_номК_р

где  К_р – коэффициент режима работы.

К_р = К₁ + К₂= 0,25+1,2 = 1,45

        К₁ = 0,25 – коэффициент, учитывающий тип двигателя;

      К₂ = 1,2 – коэффициент учитывающий тип рабочей машины.

К_р М_э1 = 1,45∙40,3= 58 Нм

      Эквивалентный крутящий момент на валу 3

М_э3 = 1,45∙947 = 1373 Нм

      Так как при монтаже на раме  электродвигателя, редуктора, подшипниковых  узлов могут произойти некоторые неточности, то устанавливаем стандартные компенсирующие муфты.

       Для вала 1 выбираем муфту упругую  втулочно-пальцевую ГОСТ 21424 с допускаемым  вращающим моментом [M] =250 Нм с внутренним диаметром полумуфт 32÷45 мм.

       Для вала 3 выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую ГОСТ 21424 с допускаемым вращающим моментом [M] =2000 Нм с внутренним диаметром полумуфт 63÷90 мм.

 

11. Проектирование вала под шестерню открытой передачи

 

Определим диаметр  выходного конца вала.

d = 16,4(N/n[j₀])^0,25,

где [j₀] = 0,5° на 1 м длины вала – допускаемый угол закручивания.

d₁ = 16,4(3,54·10³/4,8×0,5)^0,25 =102 мм

        принимаем:

        диаметр  выходного конца d_вв =110 мм;

        диаметр под подшипником d_п =120 мм.

        диаметр под шестерней       d_в =130 мм.

 

 

 

 

                Вал закрепляется в отдельных  подшипниковых корпусах, которые устанавливаются на раме привода. При монтаже корпусов может иметь место неточность установки и как, следствие, перекос, поэтому принимаем самоустанавливающиеся сферические двухрядные подшипники ГОСТ 5720-75.

 

                 Выбираем подшипник №1224

 

       Грузоподъемность: динамическая С= 140 кН; статическая С₀=7,1 кН.

       Подшипники устанавливаются в  разъемных корпусах для радиальных подшипников, ширина корпуса В_к = 125 мм.

 

 Определяем  приведенную нагрузку

P = (XVF_r + YF_a)K_бК_t

            где Х – коэффициент радиальной нагрузки;

              Y  – коэффициент осевой нагрузки;

              V = 1 – вращается внутреннее кольцо;

              F_r  – радиальная нагрузка;

              F_a  – осевая нагрузка;

              K_б = 1,1 – коэффициент безопасности

              К_Т = 1 – температурный коэффициент.

        Так как осевая нагрузка F_a  = 0, то Х = 1 и Y = 0

        Для шарикового радиального сферического подшипника

P = F_rK_б

                    Определяем радиальную нагрузку на подшипник. Результирующее усилие в зубчатом зацеплении

F_общ = (Р₅² + F_r5²)^0,5

F_общ = (18033² +6563²)^0,5 = 19190 H

Т.к. подшипники конструктивно установлены от шестерни на равных расстояниях, то

F_r = 0,5F_общ

F_r = 0,5∙19190 = 9595 Н

Р = 9595∙1,1 = 10555 Н

     Определяем долговечность подшипника

L_h = (10⁶/60n)(C/P)^α

              где α = 3 – для шариковых подшипников

L_h = (10⁶/60·4,8)(140000/10555)³ = 8103415 час

         больше ресурса работы редуктора   Т_рес = 57600 час

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Конструирование сварной рамы

 

       Проектируем раму, сваренную из  элементов проката.

Базисный  швеллер № 8 ГОСТ 8240 – 80 будет представлять основную коробку рамы. Для удобства постановки болтов, швеллеры располагают полками наружу. На внутреннюю поверхность наваривают косые накладки, которые выравнивают опорную поверхность под головками болтов.

Опорные поверхности  – платики, на которые устанавливают  редуктор и электродвигатель, создаются привариванием узких полосок стали высотой 5 – 6 мм.

Так как рама при сварке коробится, то все опорные  поверхности на которые устанавливаются механизмы привода, обрабатываются после сварки.

Закрепление на раме электродвигателя производим болтами М16 ГОСТ 7798-70 с соответствующими шайбами ГОСТ 6402-70 и гайками ГОСТ 5915-70, редуктора болтами М24.

Предусматриваем на раме закрепление кожуха в месте  установки муфты с целью их ограждения.

Вся сварная  рама закрепляется на производственной площадке фундаментными болтами М24.

 

 

 

Список  использованной литературы

 

1. Киселев  Б.Р., Курсовое проектирование по  механике: Учебное пособие./ Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново,  2003.

2. Киселев  Б.Р., Проектирование приводов машин  химического производства: Учебное пособие./ Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново,  2007.

3. Анурьев В.И., Справочник конструктора машиностроителя. В 3-х т. М.: Машиностроение, 1979.

4. Шейнблит А.Е., Курсовое проектирование деталей машин. М,: Высш. шк., 1991.