Чертеж редуктора конической передачи (8 видео)

Настоящий курсовой проект выполнен на основе технического задания, которое включает кинематическую схему привода ковшового элеватора, а также необходимые технологические параметры:

тяговая сила цепи F = 2,5 кН,

диаметр барабана D = 310 мм.

Новизна проекта заключается в том, что это первая самостоятельная конструкторская робота, закрепляющая навыки, полученные по дисциплине: «Детали машин», а также черчению, материаловедению, метрологии.

Объектом исследования является конический редуктор. Глубина проработки заключается в том, что расчет и проектирование основных деталей и узлов доводится до графического воплощения.

Актуализация проекта состоит в том, что умение расчета и проектирования деталей и узлов общего машиностроения востребованы в курсовых проектах по специальности, дипломном проекте, на производстве.

Основные этапы работы над проектом:

1. Кинематический и силовой расчет привода.

2. Проектные расчеты конической зубчатой передачи, волов, колеса, корпуса и крышки редуктора

3. Эскизная компоновка редуктора.

4. Выбор стандартных деталей и узлов.

5. Проверочный расчет деталей и узлов.

6. Выполнение сборочного чертежа редуктора и рабочих чертежей ведомого вала и конического колеса.

Теоретическая часть работы заключается в составлении краткого описания редуктора, разработке процесса его сборки по сборочному чертежу и назначения требований по технике безопасности и охране труда.

1.1 Краткое описание редуктора

В настоящей курсовой работе спроектирован конический одноступенчатый редуктор. Он состоит из конической зубчатой передачи, заключенной в герметичный корпус. Шестерня изготовлена заодно с валом. Валы установлены в подшипники:

ведущий – роликовые конические однорядные подшипники 7209 – установлены врастяжку;

ведомый – роликовые конические однорядные подшипники 7210 – установлены враспор.

Температурный зазор регулируется с помощью набора металлических прокладок.

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом – пресс-солидолом марки С ГОСТ 4366–76, закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже.

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колесо на всю длину зуба.

Контроль за уровнем мосла производим с помощью жезлового маслоуказателя. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней части корпуса.

1.2 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет

1) Определяем общий КПД передачи.

Из таблицы 2.2 [1] выписываем

КПД подшипников учтено в КПД передач, общий КПД равен

η = η_кон · η_м · η_цеп = 0,97 · 0,98 · 0,92 = 0,874

2) Определяем требуемую мощность электродвигателя.

Определяем мощность рабочей машины:

Требуемая мощность элеватора:

Р_{эл.дв.тр} = кВт

3) Из таблицы К9 [1] выбираем двигатель, т. к. быстроходные двигатели имеют низкий ресурс и тихоходные имеют большие габариты, выбираем средне скоростной двигатель, имеющий ближайшую большую мощность:

4) Определяем общее передаточное число передачи и передаточные числа ступеней, воспользуемся рекомендацией табл. 2.3 [1].

Определяем частоту вращения вала рабочей машины:

η_р.м = об/мин

U_общ =

Назначаем U_зуб = 3,15, тогда

U_цеп = передаточное число ступеней удовлетворяет рекомендациям [1].

5) Определяем угловые скорости валов

(р/с);

U_зуб = => (р/с);

U_цеп = => (р/с);

6) Определяем мощности по валам передач:

7) Определяем моменты на валах передач:

Видео:Разбираем устройство редуктора ⚙️ Коническая шестерня редуктораСкачать

М₁ = (Н·м);

М₂ = (Н·м);

М₃ = (Н·м);

М₄ = (Н·м);

1.3 Расчет зубчатой передачи

Из предыдущих расчетов вращающий момент на ведомом валу М₃ = 187,9 (Н ·м);

Передаточное число редуктора

Угловая скорость ведомого вала

(р/с);

Нагрузка близка к постоянной, передача нереверсивная.

1. Так как нагрузка на ведомо валу достаточно велика, для получения компактного редуктора принимаем марку стали 35ХМ для шестерни и колеса, с одинаковой термообработкой улучшения с закалкой ТВЧ до твёрдости поверхностей зубьев 49…65 HRC, σ_Т = 750 МПа при предлагаемом диаметре заготовки шестерни D 3 /154,44 = 2433,3 (Н);

радиальная на шестерни и осевая на колесе:

осевая на шестерни и радиальная на колесе:

15. Коэффициент динамической нагрузки

16. Расчетное контактное напряжение по формуле (9.74 [6])

σ_н = МПа

σ_Н = 899 МПа = [σ_Н ] = 899 МПа

17. Эквивалентное число зубьев шестерни и колесо по формуле (9.46 [6])

Коэффициент формы зуба (см. § 9.10 [6])

2 –0,06 Δ =

0,1 – Δ К_НВ = 3,98 – 0,003 = 3,977

18. Принимаем коэффициенты

К_F _В = 1,64 (см. пункт 7) – остается без изменения

19. Расчетное напряжение изгиба в основании зубьев шестерни по формуле (9.78 [6])

σ_F ₁ = Y_F ₁ (МПа);

1. Т.к. вал выполняем заодно с шестерней, то его материал сталь 35ХМ, тогда допустимое напряжение на кручение можно принять [τ] = 20 МПа.

Диаметр выходного участка:

d_в1 = (мм);

В кинематической схеме предусмотрено соединение ведущего вала редуктора и электродвигателя, выписываем из таблицы К10 [1] диаметр вала выбранного двигателя d_э = 38 мм и проверяем соотношение.

т. к. данное соотношение выполняется, принимаем dв₁ = 30 мм

2. Диаметр по монтажу: d_м1 = dв₁ + 5 мм = 30 + 5 = 35 (мм)

3. Диаметр цапфы: d₁ = d_м1 + 5 мм = 35 + 5 = 40 (мм)

4. Начинаем построение вала с прорисовки шестерни.

4.1 Под углом σ₁ = 18° откладываем расстояние:

4.2 Откладываем ширину зубчатого венца:

4.3 Откладываем высоту головки зуба:

h_a = m_e = 2,72 (мм) и высоту ножки зуба

4.4 Соединяем полученные точки с вершиной делительного конуса.

4.5 Строим буртик (d_δ ) для упора подшипника:

4.6 Определяем диаметр резьбы для гайки, крепящей подшипник:

d_р1 = d_м1 + 5 мм = 35 + 5 = 40 (мм);

Принимаем стандартное значение резьбы для гайки М36.

Рис. 1. Эскиз ведущего вала

Видео:Валы и механические передачи 3D. Построение конической прямозубой передачиСкачать

1.5 Проектный расчет ведомого вала

Из предыдущих расчетов известно

М₃ = 187,9 (Н · м) – вращающий момент на ведомом валу редуктора.

1. Диаметр выходного участка определяем из условия прочности на кручение:

d_в1 = (мм)

4. Диаметр посадочной поверхности:

Рис. 2. Эскиз ведомого вала

1.6 Конструктивные размеры колеса

Из предыдущих расчетов известно:

в = 26 мм; R_e = 94,2 мм; d_к = 55 мм; m = 2,34 мм;

d_ае2 = 181,7 мм; d_е2 = 180 мм; d₂ = 154,44 мм;

1. Находим диаметр ступицы стальных колес:

3. Толщина обода конических колес:

с = 0,1 R_e = 0,1 · 94,2 = 9,42 (мм);

n = 0,5 m_n = 0,5 · 2,34 = 1,17 (мм);

Рис. 3. Эскиз конического зубчатого колеса

1.7 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора

Из предыдущих расчетов известно:

R_e = 94,2 (мм) – внешнее конусное расстояние.

1. Толщина стенки конуса и крышки редуктора:

δ = 0,05 R_e + 1 = 0,05 · 94,2 + 1 = 5,71 (мм); δ = 8 (мм);

δ = 0,04 R_e + 1 = 0,04 · 94,2 + 1 = 4,77 (мм); δ₁ = 8 (мм);

2. Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса:

3. Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса:

4. Толщина нижнего пояса корпуса без бобышки:

р = 2,35 δ = 2,35 · 8 = 18,8 (мм) ≈20 (мм);

5. Толщина ребер основания корпуса:

7. Диаметр фундаментных болтов:

d₁ = 0,072 R_e +12 = 0,072 · 94,2 + 12 = 18,78 (мм);

Принимаем диаметр болтов М20.

Принимаем диаметр болтов М16.

8.2 Соединяющие основание корпуса с крышкой

Принимаем диаметр болтов М12.

9. Размеры, определяющие положение болтов d₂ :

q = 0,5 d₂ + d₄ = 0,5 · 15 + 6 = 13,5 (мм);

Крепление крышки подшипника:

d₄ = 6 (мм) (по таблице 10.3 [2]);

Рис. 4. Эскиз корпуса и крышки редуктора

1.8 Эскизная компоновка редуктора

Эскизная компоновка редуктора служит для приближенного определения положения зубчатых колес относительно опор для последовательного определения опорных реакций и проверочного расчета вала, а также проверочного расчета подшипников.

С учетом типа редуктора предварительно назначаем роликовые конические однорядные подшипники. По диаметру цапфы (d_n ₂ = 50 мм). Выбираем по каталогу подшипники ведомого вала 7210.

Назначаем способ смазки: зацепление зубчатой пары – окунанием зубчатого венца в масло, подшипники смазываются автономно, пластичным смазочным материалом, камеры подшипников отделяем от внутренней полости корпуса мазеудерживающими кольцами.

Определяем размеры, необходимые для построения и определения положения реакций опор:

а =

а_б = (мм);

Видео:Расчет конической зубчатой передачи.Чертеж конического зубчатого колеса.Скачать

а_r = (мм);

f₁ = 35 (мм) – определяем конструктивно

Принимаем l₁ = 70 мм = 0,07 (м);

Расстояние между опорами ведомого вала:

1.9 Подбор шпонок и их проверочный расчёт

Шпоночные соединения в редукторе предусмотрены для передачи вращающего момента от полумуфты на ведущий вал, от колеса на ведомый вал и от ведомого вала на звездочку.

Все соединения осуществляем шпонками с исполнением 1.

Из предыдущих расчетов известно:

1. Соединение полумуфта – ведущий вал:

σ_см =

Здесь h = 7 мм; в = 8 мм; t₁ = 4 мм.

1.1 Вычисляем длину ступицы:

1.2 Вычисляем длину шпонки:

l_ш = l_ст – 5 мм = 45 – 5 = 40 (мм).

1.3 Принимаем стандартное значение:

1.4 Вычисляем рабочую длину шпонки:

1.5 Вычисляем расчетное напряжение сжатия и сравниваем его с допускаемым:

σ_см = МПа

σ_см = 49,7 МПа 1) У_В = (Н);

=> 2) У_А = (Н);

3. Строим эпюру изгибающих моментов М_х :

;

(Н·м);

;

4. Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости

ΣМ(А) i = 0 1) F_к ·0,07 + F_t · 0,07 – X_B · 0,19 = 0

ΣМ(B) i = 0 2) F_k ·0,26 + X_A · 0,19 – F_t · 0,12 = 0

=> 1) X_В = (Н);

=> 2) X_А = (Н);

1713,5 – 808 – 2433,3+ 1527,8 = 0

5. Строим эпюру изгибающих моментов М_у :

;

(Н·м);

;

6. Строим эпюру суммарных изгибающих моментов:

Видео:Зубчатые передачи. Редуктор. Цилиндрические, Конические, Червячные передачи на примере.Скачать

М_иА = (Н·м);

М_иД = (Н·м);

М_и’Д = (Н·м);

7. Строим эпюру крутящих моментов:

8. Опасным является сечение Д, т. к. М_иД = М_max _, концентратор напряжений – шпоночный паз.

d_к2 = 55 (мм); в = 16 (мм); t₂ = 4,3 (мм) (табл. К 42 [1]);

Рис. 5. Эскиз шпоночного паза

9. Определяем геометрические характеристики сечения:

W_x = 0,1 d_к2 3 – (мм 3 )

W_р = 0,2 d_к2 3 – (мм 3 )

10. Определяем максимальное напряжение в опасном сечении:

σ_max = (МПа);

τ_max = (МПа).

11. Полагаем, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, а касательные по отнулевому циклу;

τ_а = (МПа).

12. Из табл. 2.1–2.5 [3] выбираем коэффициенты влияния на предел выносливости.

Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения К_d :

20 – 0,05 Δ =

5 – Δ К_d _σ = 0,81 – 0,0125 = 0,797

20 – 0,03 Δ =

5 – Δ К_d _τ = 0,7 – 0,0075 = 0,693

Эффективный коэффициент концентрации напряжений К_δ (К_τ ):

Коэффициенты влияния качества обработки К_F :

Коэффициент влияния поверхности упрочнения К_υ :

13. Вычисляем коэффициенты снижения предела выносливости:

(К_δ )_Д =

(К_τ )_Д =

14. Определяем пределы выносливости в данном сечении:

(δ_-1 ) Д = (МПа);

(τ₀ ) Д = (МПа);

15. Определяем запас усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям

S_σ =

S_τ =

16. Определяем общий запас усталостной прочности и сравниваем его с допускаемым:

S = S =

Видео:Редуктор конический i=3.5 И36.36.00.00 СБСкачать

Запас усталостной прочности обеспечен.

1.11 Выбор и проверочный расчет подшипников ведомого вала

Тип подшипника назначается в зависимости от условий работы подшипникового узла, в частности, о наличия осевой силы. Подшипник выбирается по соответствующей таблице в зависимости от диаметра цапфы.

Расчет заключается в определении расчетной динамической грузоподъемности и сравнении ее с грузоподъемностью подшипника, взятой из таблицы С_r _расч ≤ С_r – условия работоспособности подшипника.

Из предыдущих расчетов известно:

d_n ₂ = 50 мм – диаметр цапфы

t = 80 °C в подшипниковом узле

ω₃ = 28,9 (р/с) – угловая скорость вала

L_H – 12000 (час) – ресурс подшипника

Характер нагрузки – умеренные толчки.

У_А = 503,8 (Н) – реакция опоры в вертикальной плоскости

У_В = – 241 (Н) – реакция опоры в вертикальной плоскости

Х_А = -808 (Н) – реакция опоры в горизонтальной плоскости

Х_В = 1527,8 (Н) – реакция опоры в горизонтальной плоскости

Выбираем подшипник 7210 по табл. К 29 [1] (начиная с легкой серии)

1. Определяем суммарные реакции опор:

R_A = (Н);

R_В = (Н);

2. Выписываем из таблицы К 29 [1] характеристику подшипника.

С_r = 52,9 (кН); С_or = 40,6 (кН); e = 0,37; у = 1,6.

3. В соответствии с условиями работы принимаем расчетные коэффициенты.

V = 1 – коэффициент вращения, т. к. вращается внутреннее кольцо подшипника.

К_б = 1,3 – коэффициент безопасности, учитывающий влияние характеристики нагрузки на долговечность подшипника.

К_Т = 1 – коэффициент, учитывающий влияние температуры на долговечность подшипника.

3.1 Определим осевые составляющие от радиальных сил

3.2 Определяем расчетные осевые силы.

3.3 Определяем соотношение R_A /V·R

e = 0,37, то х = 0,4; у = 1,6.

4. Определяем эквивалентную динамическую нагрузку:

Дальнейший расчет ведем по наиболее нагруженной опоре.

5. Определяем расчетную динамическую грузоподъемность:

С_r _расч = R_e ₂ (кН)

Р = 3,33 – для роликовых подшипников

С_r _расч = 3147,6(кН).

6. Сравниваем расчетную динамическую грузоподъемность С_r _расч и базовую динамическую грузоподъемность С_r :

С_r _расч = 15,42 (кН) -6 м 2 /с. По табл. 10.10 [2] принимаем масло индустриальное И‑70А (по ГОСТ 20799–75). Подшипники смазывают пластичным материалом, закладываем в подшипниковые камеры, при монтаже. Сорт смазки выбираем по табл. 9.14 [2] – пресс-солидол марки С (по ГОСТ 43–66–76).

1.15 Краткие требования по охране труда и технике безопасности

Требования по технике безопасности:

а) Все вращающиеся детали должны быть закрыты защитными кожухами;

б) Корпус редуктора не должен иметь острых углов, кромок и должен быть оборудован монтажным устройством;

в) На ограждение необходимо поставить блокировку и предупредительный знак.

а) Отработанное масло сливать в предназначенные для этого емкости;

б) Вышедшие из строя детали складировать в специальных помещениях.

В курсовом проекте продумана конструкция конического редуктора, выполнены расчеты цепной передачи, валов, колеса, корпуса и крышки редуктора. По каталогам выбраны размеры шпоночных соединений ГОСТ 23360–78 для диаметров 30 и 40 и выбраны подшипники роликовые конические однорядные 7209 и 7210 ГОСТ 27365–87. Для деталей и узлов проведены необходимые проверочные расчеты.

Графическая часть (сборочный чертеж конического редуктора, чертеж колеса конического, чертеж ведомого вала) выполнена согласно требованиям ЕСКД. Продуманы требования по технике безопасности и охране труда; по сборочному чертежу описан процесс сборки редуктора.

источники:

Видео:Лекция 4. Конические зубчатые передачиСкачать