Проектирование привода цепного конвейера

деталировка.cdw

Обозначение чертежа
сопряженного червяка
Делительный угол подъема
Число витков сопряженного
Вид сопряженного червяка
Межосевое расстояние
Исходный производящий червяк
Коэффициент смещения
Направление линии зуба
Неуказанные радиусы 5мм max
Неуказанные пред. откл. размеров:
КФ МГТУ им. Н.Э.Баумана

Спецификация муфты.spw

Муфта предохранительная
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Накладка фрикционная
Подшипник скольжения
Болт М10x35 ГОСТ 15591-70
Гайка KMB 12 ГОСТ 8530-90
Масленка 1.1.Ц6 ГОСТ 19853-74
Шайба 10 ГОСТ 6402-70
Шайба A 10.37 ГОСТ 10450-78
Шайба 12.37 ГОСТ 13465-77
Шпонка 12х8х90 ГОСТ 23360-78
Шпонка 18х11х50 ГОСТ 23360-78
Shim ring DIN 988-90x120x0

приводной вал.cdw

Техническая характеристика
Крутящий момент на приводном валу 210 Н
Частота вращения приводного вала 13
Технические требования
В корпуса подшипников заложить по 0
Наружные поверхности копуса красить серой эмалью ПФ-115
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

редуктор.cdw

Техническая характеристика:
Вращающий момент на тихоходном валу 175 Н
Частота вращения тихоходного вала 16
Передаточное число редуктора 80;
Степень точности изготовления передачи 8-С;
Коэффициент полезного действия 0
Радиальная консольная сила на тихоходном валу 1838 Н
не более 3307 Н по ГОСТ Р 50891-96.
Технические требования:
Сварные швы №1 - №3 по ГОСТ 5264 - 80;
Регулирование зацепления провести посредством набора
прокладок (поз. 26-28) и регулировочного винта (поз. 10);
Пятно контакта червяка и червячного колеса проверить по
краске (пятно должно быть равномерным и не менее 70%);
После завершения сборки залить 410 мл масла И-Т-Д-220.
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

рама.cdw

Ось электродвигателя
Ось входного вала редуктора
Ось выходного вала редуктора
Техническая характеристика
Мощность электродвигателя 0
Крутящий момент на приводном валу 210 Нм.
Окружное усилие на звездочках 1
Скорость движения цепи 0
Частота вращения вала электродвигателя 1357 обмин.
Расчетный ресурс 10000 часов.
Общее передаточное число привода 102.
Вариант термообработки зубьев редуктора - II.
Типовой режим нагружения и работы - V.
Технические требования
Наружные поверхности корпуса красить серой эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76.
Плоскость разъема покрывать тонким слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-80
при окончательной сборке.
Подшипники смазывать пластичным смазочным материалом: Литол-24 ГОСТ 21150-79.
КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана
План размещения крепежных отверстий к раме (1:4)
Натяжное устройство цепной передачи условно не показано

Спецификация редуктора.spw

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Втулка подшипника скольжения
Шайба регулировочная
Болт 1aM6-6gх30 ГОСТ 7817-80
Болт 2М10х1-6gx45 ГОСТ 7817-80
Болт 2М10х1-6gx80 ГОСТ 7817-80
Болт М12х35 ГОСТ 15591-70
Винт А.М2-6gх10 ГОСТ 17473-80
Гайка М10х1-6Н ГОСТ 15521-70
Гайка М12-6Н ГОСТ 15521-70
Масленка 1.2.Ц6 ГОСТ 19853-74
Пробка К 12'' ГОСТ 12718-67
Шайба 10 ГОСТ 6402-70
Шайба 12Л ГОСТ 6402-70
Шпонка 8х7х36 ГОСТ 23360-70
Шпонка 10х8х32 ГОСТ 23360-70
Shim ring DIN 988-45x55x0

деталировка (вал).cdw

*Размер обеспеч. инср.
Неуказанные предельные отклонения размеров:
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

Спецификация вал приводной.spw

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Болт 2М12х85 (S18) ГОСТ 15589-70
Витн В.М10-6qx30 ГОСТ 1482-84
Гайка М10-6H ГОСТ 15521-70
Гайка М12-6Н (S18) ГОСТ 5915-70
Кольцо A50.50 ХГА ГОСТ 13942-86
Манжета 1.1-50x70-1 ГОСТ 8752-79
Подшипник 1210 ГОСТ 28428-90
Шайба 12Л ГОСТ6402-70
Шайба С 12.37 ГОСТ 10450-78
Шпонка 12x8x90 ГОСТ 23360-78
Шпонка 18х11х50 ГОСТ 23360-78

муфта.cdw

Техническая характеристика
Номинальный передаваемый крутящий момент Т
Максимальный передаваемый крутящий момент Т
Часота вращения не более 1300 обмин.
Технические требования
Смазывать пластичным смазочным материалом: Литол-24 ГОСТ 21150-79.
Подвод смазочного материала к подшипникам осуществлять смазыванием
набивкой с помощью масленки с шаровым клапаном.
Не допускать засаливания фрикционных дисков.
Муфта предохранительная
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

РПЗ.docx

Курсовой проект содержит 5 листов чертежей формата А1 расчетно-пояснительную записку на 32 с. включающую 4 рис. 0 табл. 11 литературных источников 5 приложений.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА ЦЕПНОГО КОНВЕЙЕРА.
Объектом проектирования является привод цепного конвейера.
Цель работы – проектирование привода цепного конвейера.
В процессе курсового проектирования разрабатывалось: червячный редуктор и его составляющие части муфта приводной вал компоновка привода цепного конвейера выполнялась деталировка тихоходного вала и колеса червячного редуктора.
В результате проектирования разработаны муфта червячный редуктор привод цепного конвейера и выполнены необходимые расчеты.
Назначение и область применения привода8
Техническая характеристика привода9
1. Выбор электродвигателя9
2. Определение частоты вращения приводного вала:9
3.Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя:10
4. Определение общего передаточного числа10
Описание и обоснование выбранной конструкции привода11
Расчеты подтверждающие прочность конструкции12
1.Результаты расчета зубчатой передачи12
2.Конструирование зубчатых колес12
3. Определение диаметров валов12
3.1. Размеры вала червяка13
3.2. Размеры вала червячного колеса13
4. Конструирование корпусных деталей13
4.1. Конструирование корпуса червячного редуктора13
4.2. Конструирование отдушины14
4.3. Конструирование смазочного устройства14
5.Выбор и расчет соединений15
5.1.Расчет шпоночных соединений15
5.2.Расчет шлицевого соединения17
6.Выбор подшипников18
7.Проверочный расчет наиболее нагруженного вала редуктора на усталостную прочность и жесткость18
8. Выбор смазки редуктора26
9. Проектирование муфты27
Проектирование металлоконструкции привода конвейера29
Уровень стандартизации и унификации31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ33
Целью курсового проектирования является приобретение навыков принятия самостоятельных конструктивных решений усвоение последовательности разработки механизмов общего назначения закрепление учебного материала по расчету типовых деталей машин.
Задачей проекта является разработка привода цепного конвейера.
Привод состоит из фланцевого электродвигателя редуктора червячного приводного вала цепной передачи с предохранительным устройством.
Электродвигатель был выбран по мощности и частоте вращения вала электродвигателя. Редуктор был спроектирован червячным. Подшипники подобраны по диаметру вала и проверены на долговечность. Валы проверены на усталостную прочность и жесткость. Шпоночные соединения проверены на срез и смятие. Шлицевые соединения проверены на смятие.
В результате работы должен быть получен привод цепного конвейера состоящий из фланцевого электродвигателя червячного редуктора цепной передачи с предохранительным устройством и приводного вала.
Назначение и область применения привода
Проектируемый привод предназначен для цепного конвейера.
Используются для перемещения сыпучих и штучных грузов на короткие средние и дальние расстояния во всех областях современного промышленного и сельскохозяйственного производства; при добыче полезных ископаемых; в металлургии; на складах и в портах; применяют в качестве элементов погрузочных и перегрузочных устройств а также в качестве машин выполняющих технологические функции.
Техническая характеристика привода
1. Выбор электродвигателя
По исходным данным определяем мощность привода т.е. мощность на выходе [1]:
где - окружное усилие на звездочках [Н] - скорость движения цепи [мс].
Определим потребную мощность электродвигателя:
где - расчетная предварительная мощность [кВт] - общий КПД привода
где - КПД зубчатой червячной передачи - КПД муфты - КПД цепной передачи - КПД подшипников качения приводного вала.
2. Определение частоты вращения приводного вала:
где - диаметр звездочки цепного конвейера [мм] - скорость цепи [мс];
где - шаг цепи конвейера [мм] - число зубьев звездочки по исходным данным.
3.Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя:
где - передаточное число цепной передачи - передаточное число червячного редуктора.
Выбираем электродвигатель 5АИ71А4: мощность действительная частота вращения ротора диаметр концевика выходного вала электродвигателя
4. Определение общего передаточного числа
Общее передаточное число
где U – передаточные числа передач.
Описание и обоснование выбранной конструкции привода
Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма
– фланцевый электродвигатель 2 – редуктор 3 – ведущая звездочка 4 – предохранительное устройство на ведомой звездочке 5 – ведомая звездочка 6 7 – звездочки цепного конвейера; 8 – цепь; I – быстроходный вал II – тихоходный вал III – приводной вал; z1 – червяк z2 - червячное колесо.
Выбор данной кинематической схемы (рис. 1) обоснован тем что она обеспечивает минимальные габариты конструкции удобство монтажа и обслуживания привода.
Расчеты подтверждающие прочность конструкции
1.Результаты расчета зубчатой передачи
2.Конструирование зубчатых колес
Полный расчет зубчатой передачи произведен в Приложении А.
3. Определение диаметров валов
Определим диаметры для быстроходного вала [2 с. 45]:
- диаметр выходного конца вала.
Диаметр посадочной поверхности подшипника:
где - высота буртика [мм] - координата фаски подшипника [мм] - размер фаски [мм].
Определим диаметры тихоходного вала [2 с. 45]:
- диаметр выходного конца.
Диаметр посадочной поверхности колеса:
3.1. Размеры вала червяка
Длина посадочного конца [2 с. 53]
Длина промежуточного участка
3.2. Размеры вала червячного колеса
Длина посадочного конца
Длина промежуточного участка
Длина буртика [2 с. 53]
4. Конструирование корпусных деталей
4.1. Конструирование корпуса червячного редуктора
Зазор между стенками корпуса и червячным колесом [2 с.48]
где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач (червяка и колеса) [мм].
Расстояние между дном и колесом
Минимальная толщина стенки сварного корпуса [2 с.317]
Диаметр болтов (винтов) крепления половин корпуса [2 c.297]:
где Т – вращающий момент на тихоходном валу [Нм].
Принимаем М10 число болтов .
Диаметр винтов крепления корпуса к раме (плите) [2 c.301]:
Принимаем М14 число винтов
Диаметр отверстия для винта Толщина лапы; ширина опорной поверхности лапы
4.2. Конструирование отдушины
В корпусе редуктора расположим пробковую отдушину [2 с.206]. В отдушине предусматриваем отверстие для выхода горячего воздуха.
4.3. Конструирование смазочного устройства
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 предусматриваем сливное отверстие закрываемое пробкой с конической резьбой. Размеры пробки принимаем [2 с.204] .
Для контроля уровня масла в корпусе устанавливаем аналогичные пробки расположенные на минимальном и максимальном уровнях масла.
Для смазывания подшипников скольжения устанавливаем в корпусе пресс-масленки по ГОСТ 19853-74 с резьбой [3 с.341].
5.Выбор и расчет соединений
5.1.Расчет шпоночных соединений
Расчёт шпоночных соединений заключается в проверке условия прочности материала шпонки на смятие и срез.
Шпоночное соединение для передачи крутящего момента с тихоходного вала на червячное колесо.
- крутящий момент на валу.
Шпонка призматическая [4 табл. 24.32.]:
Расчетные напряжения на смятие и срез:
Шпоночное соединение для передачи крутящего момента с тихоходного вала на ведущую звездочку цепной передачи.
Шпоночное соединение для передачи крутящего момента с ведомой звездочки цепной передачи через предохранительное устройство на приводной вал.
Шпоночное соединение для передачи крутящего момента с приводного вала на звездочки цепного конвейера.
5.2.Расчет шлицевого соединения
Расчёт шлицевого соединения быстроходного вала редуктора с двигателем через шлицевую втулку.
Крутящий момент длина втулки диаметр вала. Шлицевое соединение прямобочное.
По [5 табл. 2] выбираем прямобочное шлицевое соединение средней серии
Проверяем соединение на смятие
- поправочный коэффициент.
Выбранные подшипники обеспечат работоспособность редуктора на заданный ресурс. Выбор подшипников описан в приложении Б.
7.Проверочный расчет наиболее нагруженного вала редуктора на усталостную прочность и жесткость
Рассчитываем выходной вал червячного зубчатого редуктора на котором установлены червячное колесо и звездочка на прочность с учетом того что коэффициент перегрузки при расчете на статическую прочность . Материал вала – Сталь 45:
временное сопротивление усталости ;
предел текучести при кручении
предел выносливости при изгибе ;
предел выносливости при кручении ;
коэффициент чувствительности к асимметрии цикла нагружения .
Вал изготовлен без поверхностного упрочнения.
Минимально допустимые запасы прочности по пределу текучести и сопротивлению усталости: .
Определим внутренние силовые факторы.
Эпюры внутренних силовых факторов приведены на рис. 2 при этом крутящий момент численно равен вращающему:
I-I – место установки зубчатого колеса на вал. Сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами осевой силой. Концентратор напряжений – шпоночное соединение (ГОСТ 23360-78 шпонка 10×8×32) на цилиндрическом участке вала (диаметр вала ).
II-II – место установки правого подшипника на вал. Сечение нагружено изгибающим и крутящим моментами осевой силой. Концентратор напряжений – ступенчатый переход с галтелью.
III-III – место установки звездочки на вал. Сечение нагружено крутящим моментом. Концентратор напряжений – шпоночное соединение (ГОСТ 23360-78 шпонка 8×7×36) на цилиндрическом участке вала (диаметр вала).
Рисунок 2 – Эпюры изгибающих моментов крутящего момента эпюра изгибающего момента от консольной силы и эпюра осевой силы
) изгибающие моменты
- в плоскости YOZ слева от сечения
- в плоскости YOZ справа от сечения
- момент от консольной нагрузки
Суммарный изгибающий момент:
) изгибающий момент:
Вычислим геометрические характеристики опасных сечений вала (моменты сопротивления при изгибе кручении площадь).
Расчет вала на статическую прочность [2 с.193].
Напряжение изгиба с растяжением (сжатием) и напряжение кручения :
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести:
Напряжение кручения:
Общий коэффициент запаса прочности:
Статическая прочность вала обеспечена: во всех опасных сечениях .
Расчет вала на сопротивление усталости.
Амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла:
Коэффициенты снижения предела выносливости:
где и - коэффициенты концентрации напряжений для данного сечения вала и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений [2 табл. 10.10-13] - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения [2 табл. 10.7] - коэффициенты влияния шероховатости [2 табл. 10.8] - коэффициент влияния поверхностного упрочнения [2 табл. 10.9].
Пределы выносливости вала:
Коэффициент влияния асиметрии цикла:
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Коэффициент запаса прочности:
Коэффициент влияния асимметрии цикла:
Амплитуда напряжений и среднее напряжение цикла:
Коэффициент запаса по касательному напряжению:
Сопротивление усталости вала обеспечено: во всех опасных сечениях.
8. Выбор смазки редуктора
Для смазывания передач применим картерную смазку. В корпус конического редуктора масло заливаем так чтобы червячное колесо было погружено в масло на всю ширину венца.
Выбираем марку масла в соответствии с окружной скоростью колеса [2 с.198]: И-Т-Д-220 [6 табл. 10.29].
Его класс вязкости для зубчатых колёс составляет при температуре .
Определим необходимый объём масла по формуле:
где – высота области заполнения маслом и - соответственно длина и ширина масляной ванны – площадь колеса погруженная в масло ширина зубчатого венца.
Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом: Литол-24 ГОСТ 21150-79. Смазочный материал должен занимать свободного объема полости корпуса. Подвод смазочного материала к подшипникам осуществляется смазыванием набивкой с помощью масленки с шаровым клапаном.
Необработанные поверхности сварных деталей находящихся в маслянной ванне красим маслостойкой краской эмалью ГОСТ 9.104.-79.
Наружные поверхности корпуса красим серой эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465-76.
Плоскость разъема покрываем тонким слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-80 при окончательной сборке. Герметик АНАтерм-117В. [7 табл. 3]
9. Проектирование муфты
Проектируем муфту предохранительную дисковую по [8 с. 478].
Наружный диаметр кольца трения:
где диаметр ступицы [мм].
Внутренний диаметр кольца трения:
Приведенный радиус кольца трения:
Выбираем пару трения асбест-сталь тогда коэффициент трения равен допускаемое давление – .
Допускаемая осевая сила от всех пружин
Наибольший предельный момент передаваемый муфтой на границе пробуксовывания
где - коэффициент перегрузки - момент на приводном валу z – число пар трения.
Отсюда требуемое число пар трения:
Принимаем число пар трения .
Асбестовые диски исполняются толщиной 4мм стальные – 5мм.
По диаметру ступицы и создаваемому усилию подбираем пружину 2 типа по ГОСТ 3057-90 с размерами: . При рабочей деформации пружина создает усилие [9].
Примем рабочую деформацию одной тарельчатой пружины и найдем создаваемую ею силу
где - модуль упругости - коэффициент Пуассона - расчетный коэффициент [9 табл. 8-9].
Количество тарельчатых пружин в пакете принимаем пружины устанавливаются последовательно. Получим пружину с силой при рабочей деформации .
Шпоночное соединение муфты (предохранительного устройства) с приводным валом рассчитано в пункте 4.5.1.Расчет шпоночных соединений.
Проектирование металлоконструкции привода конвейера
Расчет металлоконструкции [2 с.371].
При монтаже приводов состоящих из электродвигателя редуктора и прочего должны быть выдержаны определенные требования точности относительного положения узлов. Для этого узлы привода устанавливаем на сварной раме.
Конфигурация и размеры рамы зависят от типа и размеров редуктора и электродвигателя. Расстояние между ними зависит от длин концевиков валов т.е. размеры рамы берем из конструктивных соображений.
Изображаем контурами электродвигатель червячный редуктор и приводной вал. Изображаем отверстия в лапах редуктора и подшипниковых опор приводного вала координаты их расположения. Определяем размеры опорных поверхностей.
Для создания базовых поверхностей под редуктор на раме размещаем платики в виде узких полос.
Ширину и длину платиков на раме принимаем больше чем ширина и длина опорных поверхностей редуктора на величину
где - ширина опорной поверхности редуктора.
Определяем основные размеры рамы в плане: B и L. Для определения этих размеров принимаем размер Размеры B и L округляем до стандартных значений [2 табл. 24.1].
Определяем высоту рамы по которой подбираем ближайший больший размер швеллера. Швеллер №65У ГОСТ 8240-97. Несущая часть рамы выполняем из швеллеров. Также берем Сталь прокатную угловую равнобокую №7 ГОСТ 8509-93 которую применим в качестве рамы под приводной вал и стыковки швеллеров. Для увеличения жесткости конструкции применим Сталь прокатную угловую равнобокую №5 ГОСТ 8509-93.
Раму при сварке сильно коробит поэтому все базовые поверхности ее обрабатываем после сварки отжигом и правкой (рихтовкой).
Высота платиков после их обработки .
Швеллеры располагаем полками наружу для удобного крепления узлов к раме.
Для крепления рамы к полу цеха применяем фундаментные болты Диаметр и минимальное число болтов примем: .
В местах расположения фундаментальных болтов к внутренним поверхностям нижних полок швеллеров привариваем косые шайбы.
Уровень стандартизации и унификации
Стандартизация: на листе ДМ 11.00.000 ВО использованы следующие стандартные изделия: болты винты гайки пружины тарельчатые манжеты уголки подшипники прокладки шайбы швеллеры шпонки штифты цепь электродвигатель.
Унификация: на листе ДМ 11.02.000 ВО с целью унификации выбрана муфта с возможностью установки на цилиндрический длинный конец вала взяты пакет тарельчатых пружин и гайки стандартных размеров.
На листе ДМ 11.04.000 ВО с целью унификации выбраны одинаковая пара подшипников для быстроходного вала и одинаковая пара подшипников для тихоходного вала; конец вала цилиндрический что позволило установить более дешевую муфту; подшипниковые крышки отсутствуют т. к. нет необходимости закрывать подшипники скольжения. Проверка уровня масла осуществляется через пробки с конической резьбой установленные на минимальном и максимальном уровнях масла.
На листе ДМ 11.00.000 ВО с целью унификации принята компоновка привода цепного конвейера располагающая приводной вал слева над электродвигателем и редуктором. Такая компоновка позволила вынести привод на отдельную доступную площадку что позволяет легко обслуживать редуктор двигатель и цепную передачу. Металлоконструкция с целью унификации выполнена из швеллеров одного профиля.
При работе над курсовым проектом были закреплены знания методик расчетов типовых деталей машин общего назначения получены навыки принятия решений при компоновке редуктора и конструировании его деталей.
Спроектированы и проведены необходимые расчеты для червяного редуктора предохранительной муфты и приводного вала выбран электродвигатель.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
[1] Буламже А. В. Палочкина М. В. Часовников Л. Д. Методические указания по расчету зубчатых передач и червячных передач по курсу «Детали машин». – М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана 2005. 48 с.
[2] Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений П. Ф. Дунаев О. П. Леликов. – 10-е изд. стер. – М.: Издательский центр «Академия» 2007. – 496 с.
[3] Ряховский О. А. Атлас конструкций узлов и деталей машин: Учеб. пособие Б. А. Байков А. В. Калыпин И. К Ганулич и др.; Под ред. О. А. Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана 2007. – 384 с.
[4] Дунаев П. Ф. Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. Вузов – 4-е изд. перераб. И доп. – М.: Высш. Шк. 1985 – 416 с.
[6] Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Высш. шк. 1991. – 432 с.
[7] Витушкина Е. А. «Смазочные материалы». Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по курсу «Детали машин». – Калуга: КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана 2005. 10 с.
[8] Ряховский О. А. Иванов С. С. Справочник по муфтам. – Л.: Политехника 1991. – 384 с.
[10] Палочкин С. В. Хейло С. В. Щеглюк Ю. Н. Методические указания к расчёту передач с гибкой связью. – М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина 2010. — 28 с.
[11] Иванов М. Н. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей вузов М.Н. Иванов В.А. Финогенов. – 13-е изд. перераб. – М.: Высш. шк. 2010. – 408 с.
Расчет зубчатой передачи конструирование зубчатых колес [1]
– крутящий момент на тихоходном валу
– частота вращения быстроходного вала
– частота вращения тихоходного вала
II вариант термообработки
Степень точности по ГОСТ 1643-81: 8-С
Типовой режим нагружения: V.
Определение передаточное число редуктора:
Определяем ожидаемое значение скорости скольжения:
Выбираем материал червячной пары:
Для колеса принимаем материал БрА9ЖЗЛ изготовление отливки центробежным литьем группа материала II.
Суммарное число циклов перемены напряжений:
Определяем эквивалентные числа:
определяем по таблице и принимаем
Определяем допускаемые напряжения по группе материала:
где для червяков с твердостью поверхности витков 45 HRC.
где определяем по табличным значениям
Определяем предельные допускаемые напряжения по группе материала:
Выбираем число заходов червяка:
Определяем количество зубьев колеса:K
Определяем ориентировочное значение коэффициента нагрузки:
Находим ориентировочное значение межосевого расстояния:
Принимаем стандартное значение
Определяем осевой модуль:
Определяем коэффициент диаметра червяка:
Определяем коэффициент смещения:
Определяем углы подъема витка червяка:
Определяем коэффициенты:
Концентрации нагрузки:
- табличные значения
Скоростной коэффициент:
Коэффициент нагрузки:
Определяем скорость скольжения в зацеплении:
Определяем коэффициент полезного действия:
Уточняем значение мощности на валу червяка:
Геометрические размеры червячной передачи:
Делительный диаметр:
Диаметр вершин витков:
Диаметр впадин витков:
Длина нарезанной части витка:
Диаметр делительной и начальной окружности:
Диаметр вершин зубьев:
Диаметр впадин зубьев:
Наибольший диаметр:
Определим расчетное напряжение на контактную прочность:
где - для передач с вогнутым профилем витков червяка.
Расчетное напряжение получилось больше допустимого на 44% что является допустимой перегрузкой.
Определим расчетные напряжения изгиба в зубьях червячного колеса:
Эквивалентное число зубьев колеса:
Коэффициент формы зуба колеса:
Получили расчетные напряжения изгиба меньше допустимых что удовлетворяет условию работоспособности.
Определяем силы в зацеплении червячной передачи:
Окружная сила на колесе и осевая сила на червяке:
Окружная сила на червяке и осевая сила на колесе:
Определение сил нагружающих подшипники [2]
Консольные силы на валах от цепной передачи. На выходной конец вала редуктора со стороны звездочки цепной передачи в общем случае могут действовать радиальные и осевые силы а также изгибающий момент. Наибольшее влияние на реакции опор и нагруженность вала оказывает радиальная сила .
Приближенно радиальную консольную силу на валу можно найти из расчета цепной передачи по формуле:
Консольные силы на валах редукторов общемашиностроительного применения [2 с.108].
Значения допустимых консольных радиальных сил на валах редукторов общемашиностроительного применения регламентированы ГОСТ Р 50891-96.
Для выходного вала редуктора
где Т2 –вращающий момент на тихоходном (выходном) валу.
Определение радиальных реакций
Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей проведенных через середины контактных площадок.
Для радиальных подшипников расстояние между точкой приложения и торцом подшипника может быть определено графически.
Реакции опор (рис. 3) определяем из уравнения равновесия: сумма моментов внешних сил относительно рассматриваемой опоры и момента реакции в другой опоре равна нулю.
Подбор подшипников для тихоходного вала
Частота вращения вала ; требуемый ресурс при вероятности безотказной работы 90%: ; диаметр посадочных поверхностей вала ; силы в зацеплении при передаче максимального из длительно действующих момента: окружная радиальная осевая . Режим нагружения – V. Возможны кратковременные перегрузки до 150% номинальной нагрузки. Условия эксплуатации подшипников – обычные. Ожидаемая температура работы На выходном валу редуктора предполагается установка звездочки номинальный вращающий момент .
Рисунок 3 – Радиальные реакции опор от сил в зацеплении
Радиальные реакции опор от сил в зацеплении
Проверка: - реакции найдены правильно.
Проверка: реакции найдены правильно.
Суммарные реакции опор:
Радиальные реакции опор от действия звездочки.
Приближенно радиальную консольную силу на валу можно найти из расчета цепной передачи по формуле [10]:
Реакция от силы (рис. 4).
Рисунок 4 – Реакция от силы
В дальнейших расчетах направления векторов реакций опор от действия звездочки условно принимаем совпадающими с направлениями векторов реакций от сил в зацеплении.
Реакции опор для расчета подшипников:
Внешняя осевая сила действующая на вал
Рассчитываем по максимальной радиальной нагрузке наиболее нагруженный подшипник 2. Расчет производим по [11 с. 342]
Принимаем откуда длина подшипника .
Окружная скорость цапфы
Условное среднее давление в подшипнике характеризующее нагрузку
Назначаем материал втулки – серый чугун СЧ-36 при этом величины значительно меньше допускаемых значений что позволяет работать без жидкостного трения.
Расчет цепной передачи [10].
- вращающий момент на валу ведущей (малой) звездочки;
- частота вращения ведущей звездочки;
- передаточное число цепной передачи;
Угол расположения линии центров передачи к горизонту ;
Тип передачи – открытая;
Характер нагрузки – равномерная;
Способ регулировки натяжения цепи – смещением одной из звездочек;
Характер смазывания цепи – нерегулярный;
Режим работы – двухсменный.
Число зубьев малой звездочки рассчитываем из условия обеспечения минимальных габаритов и плавного хода передачи и плавности хода по формуле: округляя полученный результат в сторону большего целого числа из ряда.
Число зубьев ведомой (большой) звездочки определяем как
также округляя полученный результат до ближайшего целого числа.
Предварительное значение шага однорядной роликовой цепи типа [10 табл. 1] при выполнении следующих условий:
где - наибольшая рекомендуемая частота вращения малой звездочки передачи при заданном шаге ее цепи.
При найденном значении шага используя данные [10 табл. 2] осуществляют предварительный выбор типоразмера стандартной роликовой цепи и всех ее характеристик:
Шаг цепи диаметр валика диаметр ролика расстояние площадь проекции шарнира разрушающая нагрузка масса масса 1 м цепи
Рассчитываем комплексный коэффициент учитывающий условия эксплуатации проектируемой передачи в виде произведения целого ряда частных коэффициентов:
где - коэффициент влияния динамичности нагрузки; – коэффициент влияния межосевого расстояния а (или длины цепи); - коэффициент влияния угла наклона линии центров звёздочек передачи к горизонту; - коэффициент влияния способа регулировки натяжения цепи; - коэффициент влияния характера смазывания цепи; - коэффициент влияния режима работы передачи; - коэффициент влияния температуры окружающей среды [10 табл. 3].
Рассчитываем делительный диаметр
Определяем полезную окружную силу в передаче:
где - силы натяжения ведущей и ведомой ветвей передачи [Н].
Выполняем проверку работоспособности проектируемой цепной передачи выразив значение давления р через параметры условий эксплуатации и характеристики предварительно выбранной цепи
где - коэффициент учитывающий число рядов цепей в передаче для однорядной цепи ; А – площадь проекции шарнира [10 табл. 2] [р] – допускаемое давление [МПа] [10 табл. 4].
При выполнении условия предварительный типоразмер цепи считаем окончательно определенным.
Осуществляем проверочный расчёт цепи на прочность:
где S и [S] = 8 15 - действительное и допускаемое значения коэффициента запаса прочности.
Рассчитываем делительный диаметр большой звёздочки:
Вычисляем диаметры окружностей выступов зубьев звёздочек:
Определяем диаметры окружностей впадин зубьев звёздочек
Рассчитываем ширину зубьев звездочек:
Определяем предварительное значение межосевого расстояния
Вычисляем число звеньев цепи (или длину цепи в шагах):
Округляем найденную величину до ближайшего чётного числа
Уточняем межосевое расстояние при известном значении :
Для лучшей работы передачи полученное значение a уменьшают на величину = (0002 0004)a
Окончательно принимаем
Определяем силу действующую на валы передачи:
где - коэффициент учитывающий массу цепи при равномерной нагрузке принимаем =115.
Проектирование приводного вала:
Крутящий момент на приводном валу
Определение диаметров тихоходного вала:
- диаметр посадочной поверхности.
Остальные диаметры вала подобраны по конструктивным соображениям.
Шпоночное соединение для передачи крутящего момента с ведомой звездочки цепной передачи через предохранительное устройство на приводной вал:
Шпоночное соединение для передачи крутящего момента с приводного вала на звездочки цепного конвейера:
Расчет звездочек цепного конвейера:
Подбираем цепь М28 тип I исполнение 1 [3 с.199] и выписываем параметры цепи: Находим параметры звездочки:
Шаг зубьев звездочки .
Диаметр элемента зацепления .
Геометрическая характеристика зацепления .
Число зубьев звездочки .
Диаметр делительной окружности
Диаметр наружной окружности
где - выборный коэффициент высоты зуба [3 табл. 16.6.1] - расчетный коэффициент числа зубьев.
Диаметр окружности впадин .
Смещение центров дуг впадин .
Радиус впадин зубьев .
Половина угла заострения зуба .
Ширина зуба звездочки .
Ширина вершины зуба .
Редуктор (чертеж общего вида) – 2 листа формата А1;
Вал тихоходный колесо зубчатое (чертежи деталей) – 2 листа формата А3;
Муфта (чертеж общего вида) – 1 лист формата А2;
Вал приводной (чертеж общего вида) – 1 лист формата А1;
Привод цепного конвейера (чертеж общего вида) – 1 лист формата А1.

Спецификация привода.spw

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Привод цепного конвейера
Муфта предохранительная
Болт М6-6gx20 ГОСТ 7798-70
Болт М14х55 ГОСТ 15591-70
Гайка М14-6Н (S21) ГОСТ 5915-70
М28-1-50-1 ГОСТ 588-81
Шайба 14Л ГОСТ 6402-70
Шайба С 14.37 ГОСТ 10459-78
Шайба 7019-0623 ГОСТ 14734-69
Штифт 6x30 ГОСТ 9464-79