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 = ηкон · ηм · ηцеп = 0,97 · 0,98 · 0,92 = 0,874
2) Определяем требуемую мощность электродвигателя.
Определяем мощность рабочей машины:
Требуемая мощность элеватора:
Рэл.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:
ηр.м = об/мин
Uобщ =
Назначаем Uзуб = 3,15, тогда
Uцеп = передаточное число ступеней удовлетворяет рекомендациям [1].
5) Определяем угловые скорости валов
(р/с);
(р/с);
Uзуб = =>
(р/с);
Uцеп = =>
(р/с);
6) Определяем мощности по валам передач:
7) Определяем моменты на валах передач:
Видео:Расчет конической зубчатой передачи.Чертеж конического зубчатого колеса.Скачать
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, σТ = 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])
σн = МПа
σН = 899 МПа = [σН ] = 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 КНВ = 3,98 – 0,003 = 3,977
18. Принимаем коэффициенты
КF В = 1,64 (см. пункт 7) – остается без изменения
19. Расчетное напряжение изгиба в основании зубьев шестерни по формуле (9.78 [6])
σF 1 = YF 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:
dв1 = (мм);
В кинематической схеме предусмотрено соединение ведущего вала редуктора и электродвигателя, выписываем из таблицы К10 [1] диаметр вала выбранного двигателя dэ = 38 мм и проверяем соотношение.
т. к. данное соотношение выполняется, принимаем dв1 = 30 мм
2. Диаметр по монтажу: dм1 = dв1 + 5 мм = 30 + 5 = 35 (мм)
3. Диаметр цапфы: d1 = dм1 + 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:
ha = me = 2,72 (мм) и высоту ножки зуба
4.4 Соединяем полученные точки с вершиной делительного конуса.
4.5 Строим буртик (dδ ) для упора подшипника:
4.6 Определяем диаметр резьбы для гайки, крепящей подшипник:
dр1 = dм1 + 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:
dв1 = (мм)
4. Диаметр посадочной поверхности:
Рис. 2. Эскиз ведомого вала
1.6 Конструктивные размеры колеса
Из предыдущих расчетов известно:
в = 26 мм; Re = 94,2 мм; dк = 55 мм; m = 2,34 мм;
dае2 = 181,7 мм; dе2 = 180 мм; d2 = 154,44 мм;
1. Находим диаметр ступицы стальных колес:
3. Толщина обода конических колес:
с = 0,1 Re = 0,1 · 94,2 = 9,42 (мм);
n = 0,5 mn = 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:
Re = 94,2 (мм) – внешнее конусное расстояние.
1. Толщина стенки конуса и крышки редуктора:
δ = 0,05 Re + 1 = 0,05 · 94,2 + 1 = 5,71 (мм); δ = 8 (мм);
δ = 0,04 Re + 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 Re +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 (dn 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 =
аб = (мм);
Видео:Разбираем устройство редуктора ⚙️ Коническая шестерня редуктораСкачать
аr = (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:
σсм =
Здесь h = 7 мм; в = 8 мм; t1 = 4 мм.
1.1 Вычисляем длину ступицы:
1.2 Вычисляем длину шпонки:
lш = lст – 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:
σсм = МПа
σсм = 49,7 МПа 1) УВ = (Н);
=> 2) УА = (Н);
3. Строим эпюру изгибающих моментов Мх :
;
(Н·м);
(Н·м);
;
4. Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости
ΣМ(А) i = 0 1) Fк ·0,07 + Ft · 0,07 – XB · 0,19 = 0
ΣМ(B) i = 0 2) Fk ·0,26 + XA · 0,19 – Ft · 0,12 = 0
=> 1) XВ = (Н);
=> 2) XА = (Н);
1713,5 – 808 – 2433,3+ 1527,8 = 0
5. Строим эпюру изгибающих моментов Му :
;
(Н·м);
(Н·м);
;
6. Строим эпюру суммарных изгибающих моментов:
Видео:Редуктор конический i=3.5 И36.36.00.00 СБСкачать
МиА = (Н·м);
МиД = (Н·м);
Ми’Д = (Н·м);
7. Строим эпюру крутящих моментов:
8. Опасным является сечение Д, т. к. МиД = Мmax , концентратор напряжений – шпоночный паз.
dк2 = 55 (мм); в = 16 (мм); t2 = 4,3 (мм) (табл. К 42 [1]);
Рис. 5. Эскиз шпоночного паза
9. Определяем геометрические характеристики сечения:
Wx = 0,1 dк2 3 – (мм 3 )
Wр = 0,2 dк2 3 – (мм 3 )
10. Определяем максимальное напряжение в опасном сечении:
σmax = (МПа);
τmax = (МПа).
11. Полагаем, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, а касательные по отнулевому циклу;
τа = (МПа).
12. Из табл. 2.1–2.5 [3] выбираем коэффициенты влияния на предел выносливости.
Коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения Кd :
20 – 0,05 Δ =
5 – Δ Кd σ = 0,81 – 0,0125 = 0,797
20 – 0,03 Δ =
5 – Δ Кd τ = 0,7 – 0,0075 = 0,693
Эффективный коэффициент концентрации напряжений Кδ (Кτ ):
Коэффициенты влияния качества обработки КF :
Коэффициент влияния поверхности упрочнения Кυ :
13. Вычисляем коэффициенты снижения предела выносливости:
(Кδ )Д =
(Кτ )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
Sσ =
Sτ =
16. Определяем общий запас усталостной прочности и сравниваем его с допускаемым:
S = S =
Видео:Коническая передача с круговыми зубьямиСкачать
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 Сr расч ≤ Сr – условия работоспособности подшипника.
Из предыдущих расчетов известно:
dn 2 = 50 мм – диаметр цапфы
t = 80 °C в подшипниковом узле
ω3 = 28,9 (р/с) – угловая скорость вала
LH – 12000 (час) – ресурс подшипника
Характер нагрузки – умеренные толчки.
УА = 503,8 (Н) – реакция опоры в вертикальной плоскости
УВ = – 241 (Н) – реакция опоры в вертикальной плоскости
ХА = -808 (Н) – реакция опоры в горизонтальной плоскости
ХВ = 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:
RA = (Н);
RВ = (Н);
2. Выписываем из таблицы К 29 [1] характеристику подшипника.
Сr = 52,9 (кН); Сor = 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.
Кб = 1,3 – коэффициент безопасности, учитывающий влияние характеристики нагрузки на долговечность подшипника.
КТ = 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 RA /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:
Сr расч = Re 2 (кН)
Р = 3,33 – для роликовых подшипников
Сr расч = 3147,6(кН).
6. Сравниваем расчетную динамическую грузоподъемность Сr расч и базовую динамическую грузоподъемность Сr :
Сr 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.
Видео:1этап компоновки конического редуктора (1часть)Скачать
https://evakuatorinfo.ru/chertezh-reduktora-konicheskoy-peredachi
📸 Видео
Зубчатые передачи. Редуктор. Цилиндрические, Конические, Червячные передачи на примере.Скачать
Лекция 4. Конические зубчатые передачиСкачать
Конический редуктор 01 АнимацияСкачать
Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать
3. Узлы зубчатых редукторов, опоры валов, расчетные схемы валов, корпуса, конструкции редукторовСкачать
Видеопракитка (5.2): Расчет конических зубчатых передачСкачать
Кратко о передаточном числе в зубчатой передаче.Скачать
1-титульная по коническому редукторуСкачать
Редуктор конический одноступенчатыйСкачать
Зубчатая коническая передачаСкачать
Чтение сборочного чертежа редуктора. Чтение чертежейСкачать
Детали машин. Лекция 2.4. Конические зубчатые передачиСкачать
6.4 Зубчатые конические передачиСкачать
Угловые конические редукторы КОНИЧЕСКИЙ Т-ОБРАЗНЫЙ РЕДУКТОР 1:1 - 5:1 передаточные отношенияСкачать