Проектирование привода по заданой схеме (конический редуктор)

милиметровка.frw

Сборочный - 2.cdw

Сборочный - 1.cdw

Техническая характеристика
Объем масленой ванны - 8 дм
Поверхности соединения "корпус-крышка" перед сборкой покрыть
уплотнительной пастой типа Герметик
После сборки валы редуктора должны проворачиватся свободно
без стуков и заеданий
Редуктор обкатать по 10-15 мин на всех режимах нагрузки
КП.ДМ.ТМ(з)41.924.00.00.

Крышка корпуса.cdw

Обработку размеров в [ ]
выполнить совместно с корпусом
Обработку мест под головки болтов (гаек) выполнить до
Фармовочные уклоны - 3
литейные радиусы - 4 6 мм
Поверхность корпуса очистить и красить маслостойкой краской
КП.ДМ.ТМ(з)41.924.00.04

Общий вид - 1.cdw

Тип электродвигателя
Мощность электродвигателя; кВт
Частота вращения; обмин
Общее передаточное число
Срок службы передачи; ч
Габаритные размеры установки
Эксплутационно-технические
характеристики установки:
Конструкция рамы - сварная. Сварные швы выполнить по ГОСТ
64-80. Катет швов по наименьшей толщине металла.
Базовые поверхности обработать только после сварки.
Разметку и сверление отвестий производить после полного
изготовления всей рамы.

Спецификация - общий вид.spw

Пояснительная записка
КП.ДМ.ТМ(з)41.924.01.
КП.ДМ.ТМ(з)41.924.02.
Болт М14х60 ГОСТ 7796-70
Шайба 14Н ГОСТ 6402-70
Гайка 14 ГОСТ15521-70
Болт М20х75 ГОСТ 7796-70
Шайба 20Н ГОСТ 6402-70
Гайка 20 ГОСТ15521-70
Двигатель асинхронный

Вал.cdw

Спецификация - редуктора.spw

Пояснительная записка.docx

Министерство образования Республики Беларусь
УО «Барановичский государственный университет»
Кафедра «Общенаучных дисциплин»
Курсовое проектирование
Расчетно-пояснительная записка КП ДМ-2009.
преподователь студент 4 курса
Гавриленя А.К. группы ТМ(з)-41
Кинематический и силовой расчет привода3
Расчет передач привода6
1Расчет клиноременной передачи6
2Расчет конической передачи7
Расчет и конструирование валов13
Расчет шпоночных соединений14
1ВАЛ 1 – быстроходный14
2ВАЛ 2 – тихоходный15
Расчет и конструирование подшипниковых узлов16
1Расчет быстроходного вала16
2Расчет тихоходного вала20
Конструирование конических колес и ременных шкивов24
1Коническая передача24
3Ременная передача25
Конструирование корпусных деталей и крышек26
Смазывание зацеплений28
Конструирование рамы (плиты)29
Сборка и регулировка редуктора31
Техника безопасности32
Редуктором называют зубчатый червячный или зубчато-червячный механизм выполненный в виде отдельного агрегата и предназначенный для понижения угловой скорости а следовательно повышение вращающего момента.
Редукторы широко применяются для передачи энергии с изменением угловой скорости и вращающих моментов от двигателя к различным производственным машинам: транспортерам конвейерам элеваторам лебедкам станкам и другим машинам
Проектируемый привод состоит из конического редуктора и клиноременной передачи. Вращение от двигателя через клиноременную передачу передается на быстроходный вал редуктора.
Кинематический и силовой расчет привода
Крутящий момент на выходном валу
Угловая скорость на выходном валу
2 Выбор электродвигателя.
Двигатель выбирается по потребляемой мощности и асинхронным оборотам:
Находим мощность на выходе
Находим обороты на выходе
Находим потребную мощность двигателя
Где – КПД пары подшипников качения
- КПД конической зубчатой передачи
- КПД ременной передачи
Двигатель асинхронный серии АО2 закрытый обдуваемый. Выбираем двигатель с мощностью 75 кВт – АО2-61-8: синхронная частота вращения асинхронная частота вращения .
Где - передаточное число цилиндрической прямозубой передачи
- передаточное число ременной передачи
3 Кинематический расчет привода.
3.1Определим мощность на каждом валу
3.2определение оборотов на каждом валу.
3.3Определение угловой скорости на каждом валу.
3.4Определение крутящих моментов на каждом валу.
Значения частот вращения мощностей угловых скоростей крутящих моментов на валах и передаточных чисел вносим в таблицу 1.1.
Расчет передач привода
1Расчет клиноременной передачи.
Мощность на валу двигателя и валу-шестерне:
Вращающий момент на шкивах:
Частота вращения шкивов:
1.2Расчет ременной передачи.
Для заданных условий подходят ремни сечений А Б и В (табл. 11.12 [6]). Чтобы найти оптимальное решение рассчитываем все три варианта
Результаты расчета сводим в табл. 2.1.
Определяемые величины
Площадь поперечного сечения мм2
Диаметр малого шкива мм
Диаметр большого шкива мм
Ближайший диаметр по стандарту
Расчетное передаточное число при
Межосевое расстояние мм
Расчетная длина ремня мм
Ближайшая стандартная длина ремня мм
Угол обхвата малого шкива
*При ремень сечения А применять не рекомендуется (см. табл. 11.12).
Из трех рассмотренных вариантов нашим требованиям удовлетворяет ремнь с сечением Б так как для сечения А и В не подходит по скорости. Для выбранного варианта определяем расчетную долговечность. Находим по формуле (11.22)
Число пробегов в секунду
Расчетная долговечность по формуле (11.16) при
Сила давления на валы по формуле (11.24)
2Расчет конической зубчатой передачи
Мощность на валу шестерни и колеса:
Вращающий момент на шестерне и колесе:
Частота вращения шестерни и колеса:
2.2Выбор материалов зубчатых колес их термической обработки и определение допускаемых напряжений.
Основным материалом зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали так как по сравнению с другими материалами они в большей степени обеспечивают высокую контактную и изгибную прочность зубьев. Известно что из двух зацепляющихся элементов зуб шестерни подвержен большему числу циклов нагружений по сравнению с колесом. Поэтому для создания равнопрочности шестерня выполняется из материала с более высокими прочностными характеристиками.
Выбираем сталь 40Х – для колеса К(4) и сталь 40Х – для шестерни Ш(3) – улучшение
Определим допускаемые контактные напряжения
Определяем допускаемые напряжения изгибной выносливости.
– коэффициент долговечности
– коэффициент учитывающий влияние шероховатости
– коэффициент учитывающий одностороннего приложения нагрузки
- коэффициент безопасности
2.3 Расчет геометрических параметров передачи.
Диаметр внешней делительной окружности шестерни
Где - вращающий момент на шестерне
– передаточное число
– коэффициент в зависимости от поверхностной твердости
Скорость на среднем делительном диаметре
Принимаем 7-ую степень точности исполнения колеса
Уточняем предварительно найденное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни
Где - коэффициент внутренней динамической нагрузки
– коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий
- коэффициент ширины зубчатого венца
Принимаем (по ГОСТ 6636-69)
Корпусное расстояние и ширина зубчатого венца.
1 Угол делительного корпуса шестерни
Внешнее конусное расстояние
3 Ширина зубчатого венца
Внешний торцевой модуль передачи
– коэффициент внутренней динамической нагрузки
коэффициент неравномерности распределения напряжений
Фактическое передаточное число
Окончательное значение размеров колес
1 Углы делительных конусов шестерни и колеса
2 Делительные диаметры колес
3 Внешние диаметры колес
Размеры заготовки колес
Полученные размеры соответствуют требованиям
1 Окружная сила на среднем диаметре шестерни
2 Осевая сила на шестерне
3 Радиальная сила на шестерне
4 осевая сила на колесе
5 Радиальная сила на колесе
Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.
Расчетное контактное напряжение
Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба
1 Напряжение изгиба в зубьях колес
2 Напряжение изгиба в зубьях шестерни
Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки на контактную прочность
На прочность по напряжениям изгиба
- максимально возможное значение коэффициента долговечности
- коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки
- коэффициент запаса прочности
Расчёт и конструирование валов
- крутящий момент на валах
- допускаемые значения напряжений
ВАЛ 1 (быстроходный)
Рис.3.1 Эскиз вала 1
Принимаем диаметр вала под манжетное уплотнение
Принимаем диаметр вала под подшипник
Рис.3.2 Эскиз вала 2
Принимаем диаметр вала под колесо
Расчёт шпоночных соединений
Шпонки призматические со скругленными торцами
Размеры сечений шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78
Рис. 4.1 Шпонка призматическая.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная
От условия прочности на смятие рассчитывается часть шпонки выступающая из вала.
- крутящийся момент на валу
- рабочая длина шпонки
Для шпонки с плоским торцом
Где – полная длина шпонки
Условие прочности на срез шпонки
Где - допускаемое напряжение на срез.
1Вал 1 - быстроходный
Расчёт шпонки под шкив
Условие прочности на смятие
Прочность обеспечена
2.1Расчет шпонки под коническое зубчатое колесо
2.2Расчет шпонки выходном конце вала
Расчет и конструирование подшипниковых узлов
1Расчет быстроходного вала
Изображаем вал как балку на двух опорах со всеми действующими силами.
Определяем радиальные реакции опор.
)Вертикальная плоскость
)Горизонтальная плоскость
Строим эпюры изгибающих моментов а также эпюру крутящего момента.
Рисунок 5.1 Эпюра быстроходного вала.
Определяем суммарный изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении.
Определяем эквивалентный момент в этом же сечении
Определяем диаметр вала (мм) в рассчитываемом сечении
По ГОСТ 27365-87 выбираем конические роликоподшипники легкой серии 7210 установленные врастяжку.
Определим действительное положение реакций на валу.
Пересчитываем радиальные реакции подшипников и
Определяем осевые составляющие и
Определяем расчетные осевые силы на подшипник
Вычисляем действительный коэффициент осевого нагружения
Определяем приведенную или эквивалентную нагрузку на подшипник
Где - коэффициент безопасности
- температурный коэффициент
Определяем требуемую динамическую грузоподъемность подшипников
Где - долговечность подшипников
- обобщенный коэффициент
- показатель степени (для роликовых подшипников)
- частота вращения кольца подшипника.
Рассчитываем действительную долговечность подшипника
По грузоподъемности и долговечности подшипник пригоден.
2 Расчет тихоходного вала
) Горизонтальная плоскость
Рисунок 5.2 Эпюра тихоходного вала.
По ГОСТ 27365-87 выбираем конические роликоподшипники средней серии 7214А установленные враспор.
Конструирование зубчатых колес червяков и ценных звездочек
1Цилиндрическая передача
Шестерню изготавливаем совместно с валом из стали 40 улучшенной.
Рис. 6.1 Вал-шестерня
Колесо изготавливаем кованным из стали 40 улучшенной.
Рис. 6.2 зубчатое колесо
фаска венца на диаметре вершин
диаметр расположения отверстий
2Клиноременная передача
Шкивы изготавливаем кованными со спицами из серого чугуна 20.
Размеры спиц эллиптического сечения
Внешний диаметр шкива
Остальные параметры рассчитываются как для зубчатых колес.
Конструирование корпусных деталей и крышек
Корпус необходимо изготовить с помощью литья из серого чугуна марки СЧ15
Рис. 7.1 Корпус редуктора.
Толщину стенки отвечающую требованиям технологии литья и необходимой жесткости корпуса редуктора рекомендуется определять по формулам:
Принимаем толщину стенки корпуса редуктора 8 мм.
Толщина верхнего пояса фланца корпуса
Толщина нижнего пояса корпуса
Толщина ребер основного корпуса
Толщина ребер крышки
Диаметр фундаментальных болтов
Диаметр болтов у подшипников
Диаметр соединяющих основания корпуса
Подшипники закрываем глухими и сквозными крышками.
Смазывание зацеплений
Смазывание зубчатых передач необходимо для снижения интенсивности изнашивания зубьев повышения КПД передач и их несущей способности зашиты от коррозии охлаждения и отвода теплоты удаления продуктов изнашивания смягчения внутренних и внешних динамических воздействий предохранение от заедания.
По рекомендации принимаем жидкое минеральное масло типа И-ЗОА. Так как в данном редукторе горизонтальное расположение валов и сравнительно небольшие мощности при окружных скоростях не превышающих 12 мс. Уровень масла должен быть таким чтобы зубья были погружены в масло.
Подшипники смазывают солидолом герметизирующим узлы трения и хорошо заполняющим зазоры. Солидол используется для исключения возможности вытекания смазки шариков
По ГОСТ 20799-75 выбираем индустриальное масло И-ЗОА.
Определяем объем масленой ванны. По рекомендации он составляет 0.4..0.6 литров масла на 1кВт передаваемой мощности редуктора.
Конструирование рамы (плиты)
На плане (вид сверху см. сборочный чертеж привода) отмечаем очертания двигателя клиноременной передачи и редуктора. Отмечаем оси крепежных отверстий редуктора и электродвигателя к плите и оси фундаментальных болтов в плите на второй проекции вычерчиваем расположение всех элементов привода в вертикальной плоскости.
Плиты изготавливают в виде отливок из серого чугуна марок СЧ15 и СЧ20. Размеры h и L а также ширину плиты определяют конструктивно руководствуясь компоновкой устанавливаемых на ней узлов. Толщину стенок плиты находят по рекомендациям параграфа 17.1[2]. Толщина стенок во всех сечениях должна быть одинаковой. Высоту Н плиты выбирают по такому же соотношению что и для рам: Н — (008 010)L.
Вследствие образования пористостей и раковин крайне нежелательно иметь большие горизонтально расположенные поверхности. Поэтому в горизонтальной стенке плиты следует делать большие окна. Это улучшает качество отливки и экономит металл. Для восстановления утраченных прочности и жесткости вызванных применением окон последние окаймляют невысокими (13) контурными ребрами.
Плиту крепят к полу фундаментными болтами которые размещают на приливах. Чтобы приливы были прочными и жесткими их делают высокими. Высота всех приливов плиты должна быть одинаковой чтобы можно было упростить механическую обработку и использовать болты одной длины.
Для удобства транспортирования плиты краном в ее вертикальных стенках предусматривают сквозные окна диаметром 25 30 мм.
К обработке нижней опорной поверхности плиты особых требовании не предъявляют. Поверхности служащие базой для установки сопряженных с плитой узлов обрабатывают точно чтобы получить меньшие отклонен от плоскостности и уменьшить деформирование узлов при их закреплении на плите.
Ширину и длину платиков для размещения на плите электродвигателя и редуктора принимают по рекомендациям приведенным при конструировании рам. Для крепления устанавливаемых на плите узлов предусматривают резьбовые отверстия.
Для данного привода принимаем следующие посадки:
-шпоночное соединение шкива с входным валом - Н7k6
-посадка подшипника на вал:
-для наружного кольца - Н7
-для внутреннего кольца - k6
-посадка под манжету на быстроходном валу - h8 на тихоходном - d9.
Назначение допусков формы и расположения поверхностей производим в соответствии с ГОСТ 24643-81 в зависимости от размеров деталей. Числовые значения допуска округляем до стандартных
Обозначение шероховатостей произведено в соответствии с ГОСТ 2309-73 и СТСЭВ 1632-79. От шероховатостей поверхностей деталей зависят износостойкость при всех видах трения плавность хода равномерность зазора. возможность повышения удельной нагрузки прочность посадок с натягом точность измерений.
Сборка и регулировка редуктора
Сборку редуктора производим в соответствии со сборочным чертежом.
Перед сборкой внутренние полости корпуса редуктора и крышки корпуса покрываем маслостойкой краской.
Сборку редуктора начинаем со сборки быстроходного вала. На быстроходный вал напрессовывают внутреннее кольцо подшипника с роликами предварительно нагретое в масле до и устанавливают шпонку. В корпус заводим вал-шестерню и через расточку под подшипник прошиваем вал в корпусе надеваем распорное кольцо напрессовываем внутреннее кольцо с роликами второго подшипника и устанавливаем в корпус нагруженные кольца подшипников.
В тихоходный вал закладываем шпонку напрессовываем коническое колесо надеваем распорную втулку и напрессовываем подшипники собранный вал укладываем в основание корпуса.
Надеваем крышку корпуса на основание корпуса покрываем предварительно поверхности стыка корпуса и крышки герметикам. Для обеспечения центровки крышку на корпус устанавливаем с помощью двух конических штифтов затем затягиваем болты крепящие крышку к корпусу. В сквозные крышки подшипников устанавливаем манжеты на все крышки подшипников надеваем комплект металлических прокладок и крышки подшипников устанавливают в корпус. Прокладками регулируют коническое зацепление и осевой люфт в подшипниках. После этого крышки закрепляют болтами валы должны проворачиваться от руки легко без заеданий.
Затем вворачивают пробку маслоспускного отверстия и жезловой маслоуказатель. Через люк заливают в корпус масло и закрывают люк крышкой предварительно покрыв поверхности стыка тонким слоем герметика и закрепляют болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе установленной техническими условиями.
Техника безопасности
Одним из основных требований предъявляемых к проектируемой машине является безопасность в эксплуатации то есть пригодность конструкции к нормальной эксплуатации вплоть до полного израсходования ресурса работоспособности без аварий опасных для обслуживающего персонала. Все открытые вращающиеся элементы машины находящиеся на входных и выходных концах валов (шкивы звездочки муфты и т.д.) должны быть надежно закреплены и иметь надежное защитное ограждение не позволяющее травмировать обслуживающий персонал. Защитные устройства должны быть надежно закреплены болтами гайками и т.д. не позволяющие его открытие без применения инструментов. Защитные устройства должны быть сконструированы таким образом чтобы могли выдержать предполагаемые удары вызванные воздействием деталей машин например разрывом цепи во время работы машины.
В проектируемом приводе муфта соединяющая редуктор с двигателем будет закрыты кожухам.
Иванов М. Н. Детали машин: Учеб. Для машиностр. спец. вузов. - 4-е изд. перераб.- М.: Высш. шк. 1984. - 336 с. ил.
Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. Пособие для студ. техн. спец. вузов П. Ф. Дунаев О. П. Леликов. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия» 2004. – 496 с.
Курсовое проектирование деталей машин В. Н. Кудрявцев Ю.А. Державец И. И. Арефьев и др.; Под общ. ред. В. Н. Кудрявцева: Учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов.- Л.: Машиностроение Ленингр. отд-ние 1983. 000 с. ил.
Расчет валов [Текст]: учеб.-метод. пособие сост.: В. А. Дремук В. М. Горелько. – Барановичи: РИО БарГУ 2007. - 71 [1] с. - 250 экз.
С. А. Чернавский Г. М. Ицкович В. А. Киселев и др.: Проектирование механических передач. Учеб. пособие для немашиностроит. вузов. Изд. 4-е перераб. М. «Машиностроение» 1976. 608 с. ил.

Колесо коническое.cdw

Модуль вн. окружности
Коэф. изм. толщ. зуб.
Межос. угол передач.
Средн. конус. расст.
Радиусы закруглений - 3 мм
Точность зубчатого колеса - ГОСТ 1758-81
КП.ДМ.ТМ(з)41.924.00.06

Крышка подшипника.cdw

Формовочные уклоны - 3
литейные радиусы - 2 4 мм
Неуказанные предельные откло-
КП.ДМ.ТМ(з)41.924.00.12

Плита привода.cdw

Сварные швы по ГОСТ 5264-80
Электроды типа Э42 ГОСТ 9467-80
После сварки провести отжиг и рихтовку
Обработку поверзности платиков и сверление отверстий произво-
дить после отжига и рихтовки
Неуказанные предельные отклонения размеров
КП.ДМ.ТМ(з)41.924.02.

Общий вид - 2.cdw