Вертикальный привод вала

Вал [A3].cdw

* Размер для справок.
** Размер обеспечиваемый инструментом.
Неуказанные предельные отклонения размеров: валов -t
t2 по ГОСТ 25670-83.
Сталь 40ХГОСТ4543-71
ПК.ДМ.24.07.10.00.09.

Спецификация[Рама].spw

Спецификация[редуктор].spw

Эскизная компоновка [A1].cdw

Рама [A1].cdw

Технические требования:
*Размеры для справок.
Все швы выполнить по ГОСТ 5264-80.
ПК.ДМ. 24.04.20.00.000.

Редуктор [A1].cdw

Техническая характеристика:
Передаточное число редуктора u=20
Вращающий момент на тихоходном валу T
Частота вращения быстроходного вала n
Технические требования:
Размеры для справок.
Редуктор залить маслом: индустриальное
И-Т-Д-220 ТУ 17479.4-87.
Допускается эксплуатировать редуктор с
отклонением от горизонтального положения
ПК.ДМ.24.04.00.00.000.

Спецификация[Привод].spw

ПК.ДМ.22.04.30.00.000.
ПК.ДМ.24.04.00.00.000.
Пояснительная записка
ПК.ДМ.24.04.30.00.000.
ПК.ДМ.24.04.10.00.000.
ПК.ДМ.24.04.20.00.000.
ПК.ДМ.22.04.30.00.03.
Болт М15х50 ГОСТ7798-70
Шайба 12 ГОСТ11371-78
Гайка М12 ГОСТ15526-70
Болт крепежный М24 х 250
Гайка М24 ГОСТ15521-70
Шайба 24 ГОСТ22355-77

Эпюры - тихоходный вал.cdw

Рисунок 2. Расчетная схема (эпюры) тихоходного вала червячного одноступенчатого редуктора.

Червяк [A3].cdw

** Размер обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения
Делительный угол подъема
Направление линии витка
ПК.ДМ.24.04.10.00.13.
ПК.ДМ.22.04.10.00.13.
Сталь 40ХГОСТ4543-71

Пояснительная записка.doc

Кинематический расчет привода
1.Определение мощности и частоты вращения
2.Определение силовых и кинематических параметров привода
1.Расчет открытой передачи
2.Проверочный расчет
1.Расчет зубчатых колес редуктора
1.1. Выбор материалов червячных передач. Определение допускаемых напряжений
1.2. Расчет закрытой червяной передачи. Проектный расчет
1.3. Проверочный расчет
1.4. Тепловой расчет
2. Расчет диаметров валов редуктора
2.1. Определение сил
2.2.Определение размеров ступеней вала
2.3.Выбор подшипников
2.4.Определение радиальных реакций в опорах подшипников
3. Проверочный расчет подшипников
4. Проверочный расчет валов
4.1. Построение эпюр для быстроходного вала
4.2.Построение эпюр для тихоходного вала
4.3.Проверочный расчет быстроходного вала
4.4.Проверочный расчет тихоходного вала
5. Проверочный расчет соединений
5.1. Выбор шпонок. Проверочный расчет шпонок
5.2.Расчет соединения червячного колеса с валом натягом
7. Смазывание. Смазочные устройства
7.1. Смазывание редуктора
7.2.Смазывание подшипников
Задание 24; Вариант 4.
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
) Общий КПД привода:
) Передаточное число привода:
) Передаточное число ступеней привода:
мощность двигателя – P = 15 кВт; марка двигателя – 4АМ90L6Y3 .
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛОВЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА
Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах из требуемой (расчетной) мощности двигателя и его номинальной частоты вращения при установившемся движении.
) Последовательность соединения элементов по кинематической схеме:
) Определение мощности:
) Определение частоты вращения:
) Определение угловой частоты:
) Определение вращающего момента:
Таблица 1.2. Определение силовых и кинематических параметров привода
1. РАСЧЕТ ОТКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ
) Выбор сечения ремня:
Выбор сечения ремня производиться в зависимости от мощности передаваемой ведущим шкивом и его частоты вращения.
Выбираем ременную передачу нормального сечения О.
) Определение минимально допустимого диаметра ведущего шкива - .
Вращающий момент на валу двигателя ременная передача нормального сечения .
В целях повышения срока службы увеличиваем на 1 2 порядка: .
) Определение диаметра ведомого шкива:
- коэффициент скольжения () u - передаточное число открытой передачи ()
Из стандартного выбираем .
) Определение фактического передаточного числа :
) Определение ориентировочного межосевого расстояния (h=6):
) Определение расчетной длины ремня:
Округляем до ближайшего числа из стандартного ряда – l = 1120 [мм]
) Уточнение значения межосевого расстояния по стандартной длине:
Для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения a на 0025l. Таким образом:
) Определение угла обхвата ремнем ведущего шкива:
) Определение скорости ремня:
- допускаемая скорость мс для клиновых ремней = 25 [мc].
) Определение частоты пробегов ремня: [U] - допускаемая частота пробегов равна 30 с-1.
) Определение допускаемой мощности передаваемой одним клиновым ремнем:
где: [P0] - допускаемая приведенная мощность передаваемая одним клиновым ремнем кВт.
[P0] = 049 [кВт]; Сα = 089; C Cz = 09; Cp = 09.
) Определение количества клиновых ремней:
) Определение силы предварительного натяжения:
) Определение окружной силы:
) Определение силы натяжения ведущей и ведомой ветвей:
) Определение силы давления на вал:
2. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ
) Проверка прочности ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви:
а) - напряжения растяжения:
б) - напряжение изгиба:
в) - напряжение от центробежных сил ( ρ = 1300 [кгмм3]):
г) - допускаемое напряжение растяжения = 10 [Нмм2]
Таблица 2.1. Параметры клиноременной передачи мм.
Число пробегов ремня U
Диаметр ведущего шкива d1
Диаметр ведомого шкива d2
Межосевое расстояние a
Максимальное напряжение max
Начальное напряжение ремня Fo
Угол обхвата малого шкива α
Сила давления ремня на вал FОП
1. РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС РЕДУКТОРА
1.1. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.
) Выбор марки стали для червяка и определение ее механических характеристик:
Выбираем для червяка по таблицам справочника:
– термообработка: улучшение + закалка + ТВЧ
– [ ]F0 = 370 (при m ≥ 3 [мм])
– твердость поверхности: 45 50 HRCЭ
– твердость сердцевины: 269 302 HB
) Определение скорости скольжения:
) Выбор материала для червячного колеса:
В соответствии со скоростью скольжения выбираем: СЧ18 полученный способом отливки – З («в землю»); B = 355 [Нмм2]
) Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений:
- коэффициент долговечности:
- наработка: (число рабочих днейлет службычисло сменкол-во часов работы в одну смену)
Таблица 3.1. Механические характеристики материалов червячной передачи
1.2. РАСЧЕТ ЗАКРЫТОЙ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ.
) Определение межосевого расстояния:
Полученное значение округляем до ближайшего значения из ряда чисел межосевого расстояния червячной передачи
) Выбор числа витков червяка: 14 Uред 30 следует выбрать
) Определение числа зубьев червячного колеса:
) Определение модуля зацепления:
Значение модуля округляем в большую сторону из стандартного ряда: m=8.
) Определение коэффициента диаметра червяка:
Полученное значение округляем до стандартного:
) Определение коэффициента смещения инструмента :
Значение допускается до -1 ≤ x ≤ 1 .
) Определение фактического передаточного числа Uф и проверка его отклонения от заданного U:
) Определение фактического значения межосевого расстояния:
) Определение основных геометрических размеров передачи:
а) делительный диаметр:
диаметр вершин витков:
диаметр впадин витков:
делительный угол подъема линии витков:
длина нарезаемой части червяка (C=0 т.к. x=0):
б) делительный диаметр:
диаметр вершин зубьев:
наибольший диаметр колеса:
диаметр впадин зубьев:
радиусы закругления зубьев:
условный угол обхвата червяка венцом колеса:
1.3. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ
) Определение коэффициента полезного действия червячной передачи:
Угол трения определяется в зависимости от .
) Проверка контактных напряжений зубьев колеса:
Допускается недогрузка передачи не более 15%. В данном случае - недогрузка 9%.
) Проверка напряжений изгиба зубьев колеса:
- коэффициент формы зуба колеса определяется в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса:
1.4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
) Мощность на червяке:
) Температура нагрева масла (корпуса) при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения:
при a =200 мм; А = 078 м2; kT = 15 Втм2С0 ; при nв=935 обмин; kТВ=29
Таблица 3.2. Параметры червячной передачи. Проектный расчет.
Межосевое расстояние
Ширина зубчатого венца колеса b2
Длина нарезаемой части червяка b1
Коэффициент диаметра червяка q
Делительный угол подъема витков червяка
Угол обхвата червяка венцом
Число витков червяка z1
Число зубьев колеса z2
Таблица 3.3. Проектный расчет.
Коэффициент полезного действия
Контактные напряжения
2. РАСЧЕТ ДИАМЕТРОВ ВАЛОВ РЕДУКТОРА
2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ
) Определение окружной силы на червяке:
) Определение окружной силы на колесе:
) Определение радиальной силы на колесе:
) Определение радиальной силы на червяке:
) Определение осевой силы на червяке:
) Определение осевой силы на колесе:
) Определение силы (клиноременная):
) Определение силы :
2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ СТУПЕНЕЙ ВАЛА
) Выбор материала валов: Выбираем материалы для быстроходного вала и тихоходного валов одинаковыми – 40Х.
) Выбор допускаемых напряжений на кручение:
) Определение размеров для вал-червяка:
Полученное значение округляем в большую сторону до числа кратного 5.
d2 = d1 + 2t;d2 = 20 + 222 = 244 [мм] (берем d2 = 25 мм)
l2 = 1525 = 375 ( = 40 мм)
d3 = d2 + 32rd3 = 25 + 322 = 314 [мм] (берем d3 = 36 мм)
l3 – определяется графически на эскизной компановке.
l4 - определяется в зависимости от размеров подшипника.
) Определение размеров для вала тихоходного:
l1 = 14425 = 36 [мм]
d2 = d1 + 2t;d2 = 25 + 222 = 294 [мм] (берем d2 = 30 мм)
d3 = d2 + 32rd3 = 30 + 322 = 364 [мм] (берем d3 = 40 мм)
2.3. ВЫБОР ПОДШИПНИКОВ
) Для быстроходного вала (d = 25 мм):
d = 25 мм; D = 47 мм; Т = 155 мм; b = 14 мм; с = 13 мм; r = 15 мм; r1 = 05 мм;
α = 140 ; Cr = 239 кН; C0r = 179 кН; e = 036; Y = 167; Y0 = 092.
) Для тихоходного вала (d = 30 мм):
d = 30 мм; D = 52 мм; Т = 165 мм; b = 15 мм; с = 13 мм; r = 15 мм; r1 = 05 мм;
α = 140 ; Cr = 298 кН; C0r = 223 кН; e = 036; Y = 165; Y0 = 091.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ. ЭСКИЗНАЯ КОМПАНОВКА
) Для быстроходного вала:
a1 = 12 мм; y = 45 мм; LБ = 341 мм; lОП = 515 мм.
) Для тихоходного вала:
a2 = 132 мм; y = 45 мм; LТ = 149 мм; lМ = 777 мм.
Таблица 3.4. Параметры ступеней валов и подшипников.
2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ В ОПОРАХ ПОДШИПНИКОВ
) FОП = 68214 Н; Ft1 = 3825 Н; Fr1 = 1035 Н; Fa1 = 28438 Н; d = 25 мм.
) Вертикальная плоскость:
) Горизонтальная плоскость:
) Определение суммарных радиальных реакций
) FМ = 18634 Н; Ft2 = 28338 Н; Fr2 = 1035 Н; Fa2 = 3825 Н; d = 30 мм.
3. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ
) Fa = 28438 Н; Rr1 = RA = 187703 Н; Rr2 = RВ = 20376 Н; Cr = 23900 Н; = 979 1с;
е = 036; Y = 167; V = 1; kб = 12; kТ = 1; Lh = 25000 ч.
) Определение осевых составляющих радиальной нагрузки Rs1 Rs2 :
) Определение осевых нагрузок подшипников:
) Определение эквивалентной динамической нагрузки (Ra = Fa = 28438):
Первый подшипник является более нагруженным поэтому проверяем его на динамическую грузоподъемность и долговечность.
) Определение динамической грузоподъемности и долговечности:
Crр = 1984544 [H]Crр ≤ Cr
L10h = 4642961 [ч]L10h ≥ Lh
Недогрузка составляет 16%
) Fa = 3825 Н; Rr1 = RA = 14248 Н; Rr2 = RВ = 30981 Н; Cr = 29800 Н; = 314 1с;
е = 036; Y = 165; V = 1; kб = 12; kТ = 1; Lh = 25000 ч.
) Определение эквивалентной динамической нагрузки (Ra = Fa = 3825):
Второй подшипник является более нагруженным поэтому проверяем его на динамическую грузоподъемность и долговечность.
Crр = 2553182 [H]Crр ≤ Cr
L10h = 41830 [ч]L10h ≥ Lh
Недогрузка составляет 14%
4. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и кручения.
4.1. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ДЛЯ БЫСТРОХОДНОГО ВАЛА
) Вертикальная плоскость:
) Горизонтальная плоскость:
) Определение суммарных изгибающих моментов в наиболее нагруженных участках:
4.2. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ДЛЯ ТИХОХОДНОГО ВАЛА
4.3. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ БЫСТРОХОДНОГО ВАЛА
Рассмотрим сечение А:
) Определение напряжения в опасных сечениях вала.
) Определение касательных напряжений:
) Определение коэффициента концентраций нормальных и касательных напряжений:
r – радиус галтели = 1 мм (10 d 50); t = 55 мм; .
Выбираем коэффициенты:
) Определение пределов выносливости в расчетном сечении вала:
) Определение коэффициентов запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
) Определение общего коэффициента запаса прочности в опасном сечении:
Рассмотрим сечение D:
4.4. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОГО ВАЛА
5. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ
5.1. ВЫБОР ШПОНОК. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОК
) Выберем по ГОСТ 23360-78 призматическую шпонку с прямыми торцами для посадки шкива ременной передачи на быстроходный вал ( d = 20 мм)
) Параметры шпонки: b = 5 мм; h = 5 мм; фаска 025 04 мм; t1 = 3 мм; t2 = 23 мм;
) Условие прочности:
где: Ft – окружная сила на шестерне или колесе Н: Асм – площадь смятия мм2; []см – допустимая прочность.
где: b h t1 – стандартные размеры шпонки.
Таким образом условие прочности выполняется.
5.2. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЯ ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА С ВАЛОМ НАТЯГОМ
) Определяем среднее контактное давление:
где: K = 35; f = 014; T = 455 Нм; d = 40 мм; l = 71 мм.
) Определяем коэффициенты C1 и С2 :
где: d = 40 мм; d2 = 63 мм; d1 = 0; 1 = 03; 2 = 025.
) Определяем деформацию деталей E1 = 21105; E2 = 09105;
) Определяем поправку на обмятие микронеровностей. Предварительно предполагаем что точность изготовления вала и отверстия будут соответствовать 7-му квалитету; Из таблицы принимаем: Ra1 = 16; Ra2 = 16 мкм.
) Определяем минимальный требуемый натяг:
где: t1 и t2 – температуры деталей соединения в процессе работы 0C; α1 и α2 – температурные коэффициенты линейного расширения материала деталей.
) Определяем максимальную деформацию допускаемую прочностью охватывающей детали:
) Определяем максимально допустимый натяг гарантирующий прочность охватывающей детали:
) Определяем давление от максимального натяга Nmax выбранной посадки:
) Определяем силу запрессовки для выбранной посадки:
Таким образом для сборки соединения требуется пресс развивающий силу 60 кН.
Для соединения выходных концов тихоходного вала редуктора и приводного вала рабочей машины выбираем муфту в зависимости от вращающего момента Т:
Расчетный момент Tp:
где: kp – коэффициент режима нагрузки; Т2 – вращающий момент на тихоходном валу редуктора Нм; Т – номинальный момент.
Таким образом выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту 125-25-I.1 ГОСТ 21424-75
Tp = 683 [Нм]; d = 25 мм; D = 120 мм; d0 = 28 мм; B = 30 мм; D0 = 78 мм; dст = 40мм.
7. СМАЗЫВАНИЕ. СМАЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
7.1. СМАЗЫВАНИЕ РЕДУКТОРА
) Способ смазывания. Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием).
) Выбираем сорт масла в зависимости от контактного напряжения и фактической окружной скорости колес :
И-Т-Д-220 ГОСТ 17479.4 - 87
) Определение количества масла.
Для данного редуктора (15 кВт) необходимо масло в количестве: 06 – 12 л.
) Определение уровня масла.
Таким образом уровень масла в редукторе 40 мм. На эту величину должны быть погружены элементы червячной передачи в масляную ванну.
) Контроль уровня масла. Применяем жезловый маслоуказатель так как он удобен для осмотра у него простая конструкция и достаточно надежная.
) Слив масла. При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей передач. С течением времени оно стареет свойства его ухудшаются. Поэтому масло налитое в корпус редуктора периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие закрываемое пробкой. Выбираем пробку с цилиндрической резьбой.
) Отдушины. При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путем установки отдушины в его верхних точках. Ставим пробку-отдушину.
7.2. СМАЗЫВАНИЕ ПОДШИПНИКОВ
В проектируемых редукторах для смазывания подшипников качения применяют жидкие и пластичные смазочные материалы. При выборе вида смазочного материала следует учитывать скорость вращения температуру узла и способ отвода теплоты от подшипников способ подачи смазочного материала конструкцию уплотнений и вид смазочного материала в сопряженных узлах.
) Защитим маслозащитной шайбой вертикальный вал червячного редуктора от попадания продуктов износа червяного колеса а также излишнего полива маслом подшипникового узла.
) Смазывание жидкими материалами. При смазывании зубчатых и червячных колес окунанием подшипники качения обычно смазываются из картера в результате разбрызгивания масла колесами образования масляного тумана и растекания масла по валам. В нашем случае смазывание подшипников будет проводиться разбрызгиванием.
Шейнблит А.Е. «Курсовое проектирование деталей машин»
Дунаев П.Ф. Леликов О.П. «Конструирование узлов и деталей машин»
Чернавский С.А. «Курсовое проектирование деталей машин»
Анурьев В.И. «Справочник конструктора машиностроителя»
Покровский В.Е. «Техническая механика: Методические указания для студентов заочников»
Куклин Н.Г. «Детали машин»
Боков К.Н. «Курсовое проектирование деталей машин»
Чернин И.М. «Расчеты деталей машин»
Кинасошвилли Р.С. «Сопротивление материалов»

Эпюры - быстроходный вал.cdw

Рисунок 1. Расчетная схема (эпюры) быстроходного вала червячного одноступенчатого редуктора.

Червячное колесо [A3].cdw

Направление линии зуба
Коэффициент смещения червяка
Исходный производящий червяк
Межосевое расстояние
Вид сопряженного червяка
Число витков сопряжен-
сопряженного червяка
ПК.ДМ.24.04.10.00.10.
* Размеры для справок.
Неуказанные радиусы 5мм max.
Уклоны формовочные 3
Неуказанные предельные отклонения
среднего класса точности по
ПК.ДМ.22.04.10.00.01.

Привод[A1].cdw

Технические требования:
Смещение валов электродвигателя и редуктора
мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0
Техническая характерстика:
Общее передаточное число привода. . . . . . . . . . . . . .62
Мощность электровигателя
кВт . . . . . . . . . . . . . . .1
Частота вращения вала электродвигателя
ПК.ДМ. 24.04.30.00.000.