Проектирование конического одноступенчатого редуктора

Спецификация редуктора 2.spw

Редуктор конический одноступенчатый
Пояснительная записка
Маслоуказатель жезловый
Крышка ведомого вала
Крышка ведуущего вала
Кольцо маслосбрасывающее

курсовик.doc

Исходные данные к заданию 4
Произвести кинематический и силовой расчет привода
1.Определить кинематические цепи в приводе и выбрать электродвигатель
2.Разбить общее передаточное отношение привода между передачами
3.Определить мощности; частоты вращения угловые скорости и вращающие моменты на валах привода
Произвести проектировочные расчеты передач
1.Рассчитать закрытую (в редукторе) передачу
2.Рассчитать открытую передачу
Выполнить проектировочные (ориентировочные) расчеты валов редуктора
1.Определить диаметры ступеней валов
3.Определить конструктивные размеры закрытой передачи
4.Составить эскизную компоновку валов редуктора
Определить основные размеры элементов корпуса редуктора
Подобрать подшипники и рассчитать их по грузоподъемности
Рассчитать шпоночные и шлицевые соединения
Рассчитать валы на прочность
1.Определить опасные сечения
2.Составить уточненный расчет вала для двух сечений
Выбрать посадки основных деталей редуктора
Составить лист спецификации Расчет КПД привода
Редуктором называют механизм состоящий из зубчатых или червячных передач выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального) в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса валы подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников или устройства для охлаждения.
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:
типу передачи (зубчатые червячные или зубчато-червячные);
числу ступеней (одноступенчатые двухступенчатые и т.д.);
типу зубчатых колес (цилиндрические конические коническо-цилиндрические и т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные вертикальные);
особенностям кинематической схемы (развернутая соосная с раздвоенной ступенью и т.д.).
Конические редукторы применяют для передачи движения между валами оси которых пересекаются обычно под углом 90.
Кинематический и силовой расчет.
Расчет КПД привода.:
Где – КПД редуктора
– КПД открытой передачи.
где – КПД конической передачи
–число зацеплений в редукторе
где– КПД одного вала ( пара подшипников)
– количество валов в редукторе
Закрытая коническая передача
Вал (пара подшипников)
Открытая ременная передача
Расчетная мощность двигателя.:
Требуемая мощность электродвигателя. :
где T вых – крутящий момент на выходном валу привода
n вых – частота вращения выходного вала привода обмин
Выбираем асинхронный короткозамкнутый трехфазный серии 4-А ГОСТ 19523-81
Nдв = 75 кВт; синхронная частота вращения 1500 обмин; типоразмер 132 скольжение S = 3%; Тп Тн =2
Номинальная частота вращения :
Определяем передаточное отношение привода :
Передаточное число привода определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя nном к частоте вращения приводного вала nвых при номинальной нагрузке и равно произведению передаточных чисел закрытой изп и открытой иоп передач
Определяем передаточное число ступеней привода :
Разбивка передаточного отношения по ступеням:
иред = 25 (выбрано по ГОСТ 2185-66 согласно певому ряду допускаемых значений для закрытых зубчатых передач (редукторов) одноступенчатых конических
ирем = 224 (выбрано из диапазона 2 3 для ременных передач всех типов по ГОСТ 2185- 66)
Частота вращения валов редуктора:
Частота вращения приводного вала nпр = 1455 обмин
обмин – частота вращения быстроходного вала
обмин –частота вращения тихоходного вала
Угловые скорости валов редуктора :
Крутящие моменты на валах:
Расчет клиноременной передачи.
Исходные данные для расчета :
передаваемая мощность
частота вращения ведущего шкива n = 1455 обмин
передаточное отношение и = 224
коэффициент скольжение ремня (из интервала )
Диаметр меньшего шкива по формуле :
Диаметр большего шкива по формуле :
Значение d2 округляем согласно ГОСТ 12843-80 до ближайшего стандартного
Уточняем передаточное отношение :
Расхождение с тем что было получено по первоначальному расчету:
Следовательно значения диаметров шкивов остаются прежними.
Определяем ориентировочное межосевое расстояние :
где h – высота сечения клинового ремня
Максимальное межосевое расстояние :
Принимаем предварительно близкое значение :
Определяем расчетную длину ремня l мм :
Полученное значение округлить до стандартного значения из ряда .
Уточняем межосевое расстояние по стандартной длине :
При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на для облегчения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на для увеличения натяжения ремней.
Угол обхвата меньшего шкива по формуле:
Коэффициент режима работы учитывающий условия эксплуатации передачи :
Для привода при односменной работе
Коэффициент учитывающий влияние длины ремня : для ремня при длине коэффициент (таблица)
Коэффициент учитывающий влияние угла обхвата при коэффициент (таблица)
Коэффициент учитывающий число ремней в передаче от 2 до 4 (таблица)
Число ремней в передаче по формуле:
где P0 – мощность передаваемая одним клиновым ремнем кВт; для ремня при длине работе на шкиве и мощность
Натяжение ветви клинового ремня по формуле :
Y- коэффициент учитывающий влияние центробежных сил для ремня коэффициент
Давление на валы по формуле :
Расчет зубчатой передачи
Кинематический расчет закрытой зубчатой передачи
Срок службы привода определим по формуле :
Где срок службы привода
-продолжительность смены
Выбор материала для зубчатых колес.
Примем для шестерней и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой (полагая что диаметр заготовки шестерни не превысит 130мм)
Принимаем для шестерни сталь 45нормализованную с твердостью НВ = 154. Допускаемые контактные напряжения :
Здесь принято для колеса :
При длительной эксплуатации коэффициент долговечности для зубьев шестерни
Коэффициент безопасности примем
Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию (рекомендация ГОСТ 12289-76).
Внешний делительный диаметр колеса :
- для прямозубых передач
Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение
Примем число зубьев шестерни
Число зубьев колеса тогда
Отклонение составляет 0% что не противоречит ГОСТ 12289-76.
Внешний окружной модуль :
Уточняем значение :
Отклонение от стандартного значения составляет 0%.
Определяем углы делительных конусов :
Определяем внешнее конусное расстояние Re :
Где -коэффициент ширины венца. Значение длины зуба округляем до целого числа :
Внешний делительный диаметр шестернимм :
Средний делительный диаметр шестерни :
Внешние диаметры шестерни (по вершинам зубьев) :
Средний окружной модуль :
Коэффициент ширин шестерни по среднему диаметру :
Средняя окружная скорость колес :
Для конических передач назначаем 7 степень точности;
Коэффициент нагрузки :
Проверяем контактные напряжения :
Силы в зацеплении :
- радиальная для шестерни равна осевой для колеса
- осевая для шестерни равная радиальной для колеса
Проверка зубьев на выносливость по напряжению изгиба :
Коэффициент нагрузки
При консольном расположении колес валах на роликовых подшипниках и твердости значения
При твердости скорости и 7-ой степени точности
- коэффициент формы зуба. Выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев :
Допускаемые напряжения при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба :
Для стали 40Х улучшенной при твердости
Коэффициент запаса прочности
для поковок и штамповок
Допускаемое напряжение при расчете зубьев на выносливость :
Для шестерни отношение
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса так как полученное отношение для него меньше.
Проверяем зуб колеса :
Проектный расчет валов редуктора.
Расчет выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Крутящие моменты в поперечных сечениях валов :
Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении при кручении
Вторая ступень служит для установки крышки с уплотнением и подшипника :
Где t – высота заплечика ( для конического конца вала )
Пятая ступень – под резьбу
Ступень под подшипник
определяется графически по эскизной компоновке.
Ступень под шестерню где r – фаска подшипника.
Диаметр выходного конца вала определяем при меньшем
Диаметр вала бурта колеса :
Четвертая ступень под колесо :
Ступень под шестерню :
Эскизная компоновка редуктора.
Начнем расположение проекций чертежа в соответствии с кинематической схемой привода и наибольшими размерами колес.
Проводим оси проекций и осевые линии валов. В коническом редукторе оси валов пересекаются под углом 90°
Вычерчиваем редукторную пару.
Внешнее конусное расстояние
Внешний делительный диаметр
Углы делительных конусов
Контур внутренней поверхности стенок корпуса редуктора с зазором х от вращающихся поверхностей колеса для предотвращения задевания .
Подшипники роликовые конические однорядные ГОСТ 27365-87
Ведущего вала (вал-шестерня)
Определяем точку приложения консольных сил.
Для открытых передач. Силу давления ременной передачи принимаем приложенными к середине выходного конца вала на расстоянии от точки приложения смежного подшипника.
Определение геометрии зубчатого колеса и шестерни.
Сравнительно небольшие размеры шестерни по отношению к диаметру вала позволяют не выделять ступицу. Выполним шестерню как единое целое с валом.
Длина посадочного участка .Примем
Коническое зубчатое колесо кованное.
Конструктивные размеры деталей и корпуса редуктора.
Толщина стенок корпуса :
Толщина стенок крышки
Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки :
Верхнего пояса корпуса и пояса крышки
Нижнего пояса корпуса
Принимаем фундаментные болты с резьбой М24
болтов крепящих крышку к корпусу подшипника
Принимаем болты с резьбой М18
Принимаем болты с резьбой М14.
Силы действующие в зацеплении :
Нагрузка на вал от клиноременной передачи
Вертикальная плоскость :
Горизонтальная плоскость :
Суммарные реакции :
Осевые составляющие радиальных конических подшипников
Рассмотрим левый подшипник 7308.
Отношение поэтому осевые силы не учитываем.
Эквивалентная нагрузка
Расчетная долговечность млн. об
Расчетная долговечность ч :
Рассмотрим правый подшипник :
поэтому при подсчете эквивалентной нагрузки осевые силы не учитывают.
Эквивалентная нагрузка :
Расчет на долговечность млн. об
Найденная долговечность приемлема.
Ведомый вал несет такие же нагрузки как и ведущий :
Горизонтальная плоскость :
Так в качестве опор ведомого вала вала применены одинаковые подшипники серии 7210 то долговечность определим для более нагруженного правого подшипника.
Эквивалентная нагрузка :
Расчетная долговечность млн. об.
Где обмин.- частота вращения ведомого вала.
Компановка редуктора.
Подшипники размещаем в стакане. Материал – серый чугун (СЧ-15);
Для фиксации наружных колец подшипников от осевых перемещений у стакана сделан упор величиной K=6мм.
У второго подшипника наружное кольцо фиксируем торцевым выступом крышки подшипника через распорное кольцо.
Для облегчения посадки на вал подшипника прилегающего к шестерне диаметр вала уменьшаем на 05-1 мм на длине несколько меньшей длины распорной втулки.
Очерчиваем всю внутреннюю стенку корпуса сохраняя величины зазоров х=10мм.
Проверочный расчет шпоночных соединений.
Шпоночные соединения проверяем на смятие.
Проверяем прочность соединения под колесом.
Диаметр вала в этом месте 56мм.
Глубина паза 6мм. ГОСТ 23360-78
Напряжение смятия :
Диаметр выходного конца вала 40 мм.
Глубина паза 5мм. ГОСТ 23360-78
Проверочный расчет валов.
Считаем что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу а касательные от кручения – по пульсирующему.
Материал валов Ст45 нормализованная
У ведущего вала определять коэффициент запаса прочности в нескольких сечениях нецелесообразно. Достаточно выбрать одно сечение с наименьшим коэффициентом запаса а именно сечение в месте посадки подшипника ближайшего к шестерне. В этом опасном сечении действуют максимальные изгибающие моменты и и крутящий момент .
Концентрация напряжений вызвана напрессовкой внутреннего кольца подшипника на вал.
Изгибающие моменты в двух взаимноперпендикулярных плоскостях :
Момент сопротивления сечения :
Амплитуда нормальных напряжений :
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям :
Полярный момент сопротивления :
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений :
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям :
Коэффициент запаса прочности :
Для обеспечения прочности коэффициент запаса должен быть не меньше Учитывая требования жесткости рекомендуют . Полученное значение достаточно.
У ведомого вала проверяем прочность в сечении под колесом ведомого вала.
. Через оба этих сечения передается вращающий момент но в сечении под колесом действует изгибающий момент :
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям :
Коэффициент запаса прочности :
Смазка зацеплений и подшипников редуктора.
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба.
Вязкость масла выбираем приблизительно . Принимаем масло индустриальное И-Г-А-46 (по ГОСТ 20799-75*).
Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом закладываем в подшипнике камеры при монтаже. Сорт мази выбираем – солидол марки УС-2.
Автоматизированное проектирование редуктора в Компас-3D.
Выбор схемы привода.
Кинематический и силовой расчёт привода.
Расчёт клиноремённой передачи.
Расчёт зубчатой конической передачи.
Расчёт валов и подшипников.
Список использованной литературы .
Кидрук М. Компас-3D V10 – Питер: Питер Пресс 2009 – 450 с.: ил.
Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин Учебное пособие - М. Высшая школа 1991 – 432 с.: ил.
Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин - М: Машиностроение 1988 - 416 с.: ил.
Иванов М.Н Финогенов В.А. Детали машин : Учебник для машиностроительных специальностей вызов. М.: Высшая школа 2003.408 с.: ил.
Фролов М.И. Детали машин М. Выская школа 1990.

редуктор курсов.cdw

Редуктор конический
При сборке поверхности разъема крышки и картера редуктора
покрыть герметиком УЗОМ ГОСТ 13489-79
После сборки залить в редуктор масло индустриальное ИГА-46
ГОСТ 20799-75 до уровня верхней риски маслоуказателя.Объем
заливаемого масла 3л.
После сборки валы редуктора должны проварачиваться свободно
без стуков и заедания.
Пятно контакта по длине зуба -60%
Редуктор подлежит обкатке в течение 1
часов с периодическим

Тихоходный вал.cdw

Термообработка- улучшение 235 262
Неуказанные предельные отклонения размеров : валов h12
IT122 по ГОСТ 25670-83.

привод общ. вид..cdw

Технические требования:
Допустимые радиальное смещение валов не
Допустимое угловое смещение валов до 1
Техническая характеристика:
Электродвигатель 4А132S4
частота вращения п = 1500обмин.
одноступенчатый:передаточное число u =2
крутящий момент на ведомом валу Т = 200 Н
Общее передаточное число привода u = 5
Клиноремённая передача: скорость движения
количество ремней z = 5
передаваемая комплектом
клиновых ремней Ft = 653 H.

колесо зубчатое.cdw

Внешний окружной модуль
Коэффициент смещения
Угол делительного конуса
Зубчатое колесо коническое
нормализация Нb 154 180
Острые кромки притупить R = 0
Неуказанные предельные отклонения размеров отверстий H14

Спецификация привода .spw

Пояснительная записка
Передача клиноременная
Болт М10-8gх38.56.05
Двигатель асинхронный