Что такое расчет редуктора

Правильный расчет редуктора перед покупкой крайне важен, поскольку от него напрямую зависит срок службы как самого устройства, так и связанных с ним агрегатов. В противном случае существует большой риск их преждевременного износа из-за перегрузки или вероятность поломки. Именно поэтому при подборе следует учитывать:

• тип;
• мощность;
• максимальный момент на выходном валу;
• частоту оборотов;
• передаточные числа;
• КПД;
• ремонтопригодность;
• варианты исполнения в плане взрывозащищенности и взрывобезопасности.

Видео:6.2 Кинематический расчет приводаСкачать

Тип редуктора

На основе конструктивных особенностей различают: одноступенчатый и двухступенчатый червячный, горизонтально-цилиндрический, соосный цилиндрический и коническо-цилиндрический редуктор. В первых двух типах оба вала (входной и выходной) располагаются под углом 90° друг к другу (для моделей с двумя ступенями возможно и параллельное расположение), что позволяет монтировать их в любых пространственных положениях. Устройства на основе зубчатых колес в силу особенностей компоновки и принципов действия чаще всего устанавливаются горизонтально – следует учитывать это при их выборе. По сравнению с червячными приводами они обладают более высоким КПД (из-за меньших потерь мощности при зацеплении зубчатых колес) и выходным моментом (при равных габаритах и массе).

Видео:9.1 Расчет валов приводаСкачать

Передаточное число [I]

Одна из важнейших величин при расчете редуктора, представляющая собой отношение частоты вращения входного вала (N1) к частоте вращения выходного (N2), и определяющаяся по формуле I = N1/N2.

Следует помнить, что первая величина напрямую зависит от номинальных оборотов электромотора и никогда не должна превышать 1500 об./мин. Исключением являются лишь соосные цилиндрические редукторы, рассчитанные на частоту вращения на входе до 3000 об./мин.

Видео:Расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора проект с чертежом, спецификацией и 3d моделямиСкачать

Крутящий момент редуктора

При расчете редуктора важно учитывать, что необходимый момент вращения (Мс2) не соответствует напрямую моменту на выходном валу, а рассчитывается по формуле:

• Mc2 – расчетный момент;
• Mr2 – необходимый момент, не превышающий номинального;
• Sf – сервис-фактор;
• Mn2 – номинальный момент.

Максимальный момент вращения является предельной нагрузкой на редуктор и недопустим при постоянной работе.

Видео:Кратко о передаточном числе в зубчатой передаче.Скачать

Эксплуатационный коэффициент (сервис-фактор)

Его величина рассчитывается экспериментальным путем и подразумевает испытание устройства продолжительностью работы, нагрузками разной величины и количеством стартов и остановок в течение часа. Для его определения под конкретные условия эксплуатации вы можете воспользоваться помощью наших специалистов.

Видео:Кинематический и силовой расчёт привода (общая методика расчёта). Ч.1Скачать

Мощность привода

Она позволяет преодолевать возникающую при передаче движения силу трения. Ее величина определяется отношением момента вращения (M) к частоте оборотов (N) и рассчитывается согласно формуле: P = (MxN)/9550.

Мощность на выходном валу (P2) вычисляется как P2 = P x Sf, где последняя величина – сервис-фактор. Обязательно следует помнить, что из-за потерь, возникающих в результате трения при зацеплении зубчатых колес, выходная мощность должна всегда быть ниже входной.

Видео:Редуктор увеличивает крутящий моментСкачать

Коэффициент полезного действия (КПД)

При расчете редуктора КПД определяется как отношение мощности на выходном валу к мощности, подаваемой на входной. Он измеряется в процентах и вычисляется по следующей формуле: n = (P2/P1) x 100. В устройствах, работающих по принципу червячной передачи, величина Р2 всегда будет заметно ниже, чем Р1, поскольку часть мощности расходуется при зацеплении пары во время передачи вращения.

На итоговый размер коэффициента полезного действия влияют такие факторы, как передаточное число (чем оно выше, тем КПД ниже), длительность эксплуатации (обуславливающая износ элементов агрегата), тип и состав смазочных материалов, а также частота их замены (поскольку от них в широких пределах зависит изменение коэффициента трения).

Видео:Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать

Типы взрывозащищенного исполнения

Выделяют 3 основные категории редукторов и мотор-редукторов по классу взрывозащищенности:

• Е – устройства с повышенной степенью защищенности. Пригодны для эксплуатации в любых условиях, в том числе при возникновении внештатных ситуаций. Благодаря высокой герметичности корпуса подходят для использования в средах взрывоопасных и горючих газов и газо-воздушных смесей без риска воспламенения последних;
• D – мотор-редукторы со взрывонепроницаемым корпусом, неразрушимым в случае взрыва самого агрегата. Отличаются полной герметичностью оболочки и безопасностью, которая позволяет использовать их в средах любых взрывоопасных газов и смесей, а также при предельно высоких эксплуатационных температурах;
• I – устройства с увеличенной искробезопасностью. Подразумевают поддержку взрывобезопасного тока в питающей цепи в соответствии с конкретными производственными условиями.

Видео:Изучение двухступенчатого цилиндрического редуктора. Детали машин.Скачать

Показатели надежности

Подразумевается срок службы (ресурс) тех или иных частей агрегата при условии продолжительной эксплуатации. Для валов и элементов передачи (зубчатых колес, червячных пар) он составляет:

• у редукторов планетарного, коническо-цилиндрического, конического и цилиндрического типов – 25 000 часов;
• у редукторов глобоидного, червячного и волнового типов – 10 000 часов.

Для подшипников, используемых в указанных ниже редукторах, ресурс составляет:

• коническо-цилиндрических, планетарных, цилиндрически и конических – 12 500 часов;
• червячных – 5 000 часов;
• волновых, глобоидных – 10 000 часов.

При расчете редукторов нужно учитывать, что указанные конструктивные элементы должны оставаться в работоспособном состоянии в течение срока, составляющего не менее 90% от приведенных величин. Это относится только к нормальным условиям эксплуатации. При их нарушении (например, несвоевременной замене масла) скорость износа комплектующих резко увеличится, а ресурс сократится.

Наше предприятие «ТехПривод» предлагает широкий выбор редукторов и мотор-редукторов по оптимальным ценам, в любых требуемых объемах и с доставкой во все регионы страны. Чтобы рассчитать мощность, момент и другие требуемые параметры оборудования, свяжитесь со специалистами компании.

Видео:2. Введение в технику конструирования и расчета валов редуктораСкачать

Курсовая работа: Расчет редуктора

Инженер-конструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени определяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т.д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.

При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.

Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.

К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.

Косозубые колеса применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения – свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.

Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.

Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т.д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.

При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения – 85%, в дорожных машинах – 75%, в автомобилях – 10% и т.д.

Поиск путей снижения массы проектируемых объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.

Наиболее полно требования снижения массы и габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением.

Видео:расчет валов редуктораСкачать

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

По табл. 1.1 [1] примем следующие значения КПД:

– для закрытой зубчатой цилиндрической передачи: h1 = 0,975

– для закрытой зубчатой цилиндрической передачи: h2 = 0,975

h = h1 · … · hn · hподш. 3 · hмуфты2 = 0,975 · 0,975 · 0,993 · 0,982 = 0,886

где hподш. = 0,99 – КПД одного подшипника.

hмуфты = 0,98 – КПД одной муфты.

Угловая скорость на выходном валу будет:

wвых. = 2 · V / D = 2 · 3 · 103 / 320 = 18,75 рад/с

Требуемая мощность двигателя будет:

Pтреб. = F · V / h = 3,5 · 3 / 0,886 = 11,851 кВт

В таблице П. 1 [1] (см. приложение) по требуемой мощности выбираем электродвигатель 160S4, с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, с параметрами: Pдвиг.=15 кВт и скольжением 2,3% (ГОСТ 19523–81). Номинальная частота вращения nдвиг. = 1500–1500·2,3/100=1465,5 об/мин, угловая скорость wдвиг. = p · nдвиг. / 30 = 3,14 · 1465,5 / 30 = 153,467 рад/с.

Oбщее передаточное отношение:

u = wвход. / wвых. = 153,467 / 18,75 = 8,185

Для передач выбрали следующие передаточные числа:

Рассчитанные частоты и угловые скорости вращения валов сведены ниже в таблицу:

P1 = Pтреб. · hподш. · h(муфты 1) = 11,851 · 103 · 0,99 · 0,98 = 11497,84 Вт

P2 = P1 · h1 · hподш.= 11497,84 · 0,975 · 0,99 = 11098,29 Вт

P3 = P2 · h2 · hподш. = 11098,29 · 0,975 · 0,99 = 10393,388 Вт

Вращающие моменты на валах:

T1 = P1 / w1 = (11497,84 · 103) / 153,467 = 74920,602 Н·мм

T2 = P2 / w2 = (11098,29 · 103) / 48,72 = 227797,414 Н·мм

T3 = P3 / w3 = (10393,388 · 103) / 19,488 = 533322,455 Н·мм

По таблице П. 1 (см. приложение учебника Чернавского) выбран электродвигатель 160S4, с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, с мощностью Pдвиг.=15 кВт и скольжением 2,3% (ГОСТ 19523–81). Номинальная частота вращения с учётом скольжения nдвиг. = 1465,5 об/мин.

Передаточные числа и КПД передач

Рассчитанные частоты, угловые скорости вращения валов и моменты на валах

Видео:Червячные редукторы. Применения червячных редукторов и как правильно их подобратьСкачать

2. Расчёт 1-й зубчатой цилиндрической передачи

Видео:Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать

2.1 Проектный расчёт

Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками (см. гл. 3, табл. 3.3 [1]):

термическая обработка: улучшение

термическая обработка: улучшение

Допустимые контактные напряжения (формула (3.9) [1]), будут:

По таблице 3.2 гл. 3 [1] имеем для сталей с твердостью поверхностей зубьев менее HB 350:

sH lim b (шестерня) = 2 · 230 + 70 = 530 МПа;

sH lim b (колесо) = 2 · 200 + 70 = 470 МПа;

[SH] – коэффициент безопасности [SH]=1,1; KHL – коэффициент долговечности.

где NH0 – базовое число циклов нагружения; для стали шестерни NH0 (шест.) = 17000000; для стали колеса NH0 (кол.) = 10000000;

– n – частота вращения, об./мин.; nшест. = 1465,502 об./мин.; nкол. = 465,239 об./мин.

– c = 1 – число колёс, находящихся в зацеплении;

tS = 20000 ч. – продолжительность работы передачи в расчётный срок службы.

NH (шест.) = 60 · 1465,502 · 1 · 20000 = 1758602400

NH (кол.) = 60 · 465,239 · 1 · 20000 = 558286800

КHL (шест.) = (17000000 / 1758602400) 1/6 = 0,462

где b=14 мм – ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм – глубина шпоночного паза;

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 452 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа – продольная сила,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks = 1,8 – находим по таблице 8.5 [1];

– es = 0,85 – находим по таблице 8.8 [1];

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,85 · 0,97)) · 16,106 + 0,2 · 0) = 9,539.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 74920,602 / 16557,471 = 2,262 МПа,

Wк нетто = p · D3 / 16 – b · t1 · (D – t1) 2/ (2 · D) =

3,142 · 453 / 16 – 14 · 5,5 · (45 – 5,5) 2/ (2 · 45) = 16557,471 мм 3 ,

где b=14 мм – ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм – глубина шпоночного паза;

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt = 1,7 – находим по таблице 8.5 [1];

– et = 0,73 – находим по таблице 8.8 [1];

St = 194,532 / ((1,7 / (0,73 · 0,97)) · 2,262 + 0,1 · 2,262) = 34,389.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 9,539 · 34,389 / (9,5392 + 34,3892) 1/2 = 9,192

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

Диаметр вала в данном сечении D = 40 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7 [1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm), где:

– амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 63359,985 / 6283,185 = 10,084 МПа,

3,142 · 403 / 32 = 6283,185 мм 3

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 402 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа – продольная сила,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks/es = 3,102 – находим по таблице 8.7 [1];

Ss = 335,4 / ((3,102 / 0,97) · 10,084 + 0,2 · 0) = 10,401.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 74920,602 / 12566,371 = 2,981 МПа,

3,142 · 403 / 16 = 12566,371 мм 3

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt/et = 2,202 – находим по таблице 8.7 [1];

St = 194,532 / ((2,202 / 0,97) · 2,981 + 0,1 · 2,981) = 27,534.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 10,401 · 27,534 / (10,4012 + 27,5342) 1/2 = 9,73

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

Диаметр вала в данном сечении D = 36 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 74920,602 / 8360,051 = 4,481 МПа,

Wк нетто = p · D3 / 16 – b · t1 · (D – t1) 2/ (2 · D) =

3,142 · 363 / 16 – 12 · 5 · (36 – 5) 2/ (2 · 36) = 8360,051 мм 3

где b=12 мм – ширина шпоночного паза; t1=5 мм – глубина шпоночного паза;

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt = 1,7 – находим по таблице 8.5 [1];

– et = 0,77 – находим по таблице 8.8 [1];

St = 194,532 / ((1,7 / (0,77 · 0,97)) · 4,481 + 0,1 · 4,481) = 18,271.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе «Выбор муфт» и равна Fмуфт. = 191 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 191 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

Mизг. = Tмуфт. · l / 2 = 528 · 191 / 2 = 50424 Н·мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm), где:

– амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 27371,628 / 3779,609 = 13,341 МПа,

Wнетто = p · D3 / 32 – b · t1 · (D – t1) 2/ (2 · D) =

3,142 · 363 / 32 – 12 · 5 · (36 – 5) 2/ (2 · 36) = 3779,609 мм 3 ,

где b=12 мм – ширина шпоночного паза; t1=5 мм – глубина шпоночного паза;

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 362 / 4) = 0 МПа, где

Fa = 0 МПа – продольная сила в сечении,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks = 1,8 – находим по таблице 8.5 [1];

– es = 0,88 – находим по таблице 8.8 [1];

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,88 · 0,97)) · 13,341 + 0,2 · 0) = 11,922.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 11,922 · 18,271 / (11,9222 + 18,2712) 1/2 = 9,984

Крутящий момент на валу Tкр. = 227797,414 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

– предел прочности sb = 780 МПа;

– предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s-1 = 0,43 · sb = 0,43 · 780 = 335,4 МПа;

– предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t-1 = 0,58 · s-1 = 0,58 · 335,4 = 194,532 МПа.

Диаметр вала в данном сечении D = 50 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 14 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 5,5 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm), где:

– амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 256626,659 / 9222,261 = 27,827 МПа,

Wнетто = p · D3 / 32 – b · t1 · (D – t1) 2/ D =

3,142 · 503 / 32 – 14 · 5,5 · (50 – 5,5) 2/ 50 = 9222,261 мм 3 ,

где b=14 мм – ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм – глубина шпоночного паза;

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 502 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа – продольная сила,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks = 1,8 – находим по таблице 8.5 [1];

– es = 0,85 – находим по таблице 8.8 [1];

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,85 · 0,97)) · 27,827 + 0,2 · 0) = 5,521.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 227797,414 / 21494,108 = 5,299 МПа,

Wк нетто = p · D3 / 16 – b · t1 · (D – t1) 2/ D =

3,142 · 503 / 16 – 14 · 5,5 · (50 – 5,5) 2/ 50 = 21494,108 мм 3 ,

где b=14 мм – ширина шпоночного паза; t1=5,5 мм – глубина шпоночного паза;

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt = 1,7 – находим по таблице 8.5 [1];

– et = 0,73 – находим по таблице 8.8 [1];

St = 194,532 / ((1,7 / (0,73 · 0,97)) · 5,299 + 0,1 · 5,299) = 14,68.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 5,521 · 14,68 / (5,5212 + 14,682) 1/2 = 5,168

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

Диаметр вала в данном сечении D = 55 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 16 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 6 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm), где:

– амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 187629,063 / 12142,991 = 15,452 МПа,

Wнетто = p · D3 / 32 – b · t1 · (D – t1) 2/ D =

3,142 · 553 / 32 – 16 · 6 · (55 – 6) 2/ 55 = 12142,991 мм 3 ,

где b=16 мм – ширина шпоночного паза; t1=6 мм – глубина шпоночного паза;

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 552 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа – продольная сила,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks = 1,8 – находим по таблице 8.5 [1];

– es = 0,82 – находим по таблице 8.8 [1];

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,82 · 0,97)) · 15,452 + 0,2 · 0) = 9,592.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 227797,414 / 28476,818 = 4 МПа,

Wк нетто = p · D3 / 16 – b · t1 · (D – t1) 2/ D =

3,142 · 553 / 16 – 16 · 6 · (55 – 6) 2/ 55 = 28476,818 мм 3 ,

где b=16 мм – ширина шпоночного паза; t1=6 мм – глубина шпоночного паза;

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt = 1,7 – находим по таблице 8.5 [1];

– et = 0,7 – находим по таблице 8.8 [1];

St = 194,532 / ((1,7 / (0,7 · 0,97)) · 4 + 0,1 · 4) = 18,679.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 9,592 · 18,679 / (9,5922 + 18,6792) 1/2 = 8,533

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

Видео:Передаточное число шестерен. Паразитные шестерниСкачать

12.3 Расчёт 3-го вала

Крутящий момент на валу Tкр. = 533322,455 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

– предел прочности sb = 780 МПа;

– предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s-1 = 0,43 · sb = 0,43 · 780 = 335,4 МПа;

– предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t-1 = 0,58 · s-1 = 0,58 · 335,4 = 194,532 МПа.

Диаметр вала в данном сечении D = 55 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 533322,455 / 30572,237 = 8,722 МПа,

Wк нетто = p · D3 / 16 – b · t1 · (D – t1) 2/ (2 · D) =

3,142 · 553 / 16 – 16 · 6 · (55 – 6) 2/ (2 · 55) = 30572,237 мм 3

где b=16 мм – ширина шпоночного паза; t1=6 мм – глубина шпоночного паза;

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt = 1,7 – находим по таблице 8.5 [1];

– et = 0,7 – находим по таблице 8.8 [1];

St = 194,532 / ((1,7 / (0,7 · 0,97)) · 8,722 + 0,1 · 8,722) = 8,566.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе «Выбор муфт» и равна Fмуфт. = 225 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 225 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

Mизг. = Tмуфт. · l / 2 = 2160 · 225 / 2 = 243000 Н·мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm), где:

– амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 73028,93 / 14238,409 = 17,067 МПа,

Wнетто = p · D3 / 32 – b · t1 · (D – t1) 2/ (2 · D) =

3,142 · 553 / 32 – 16 · 6 · (55 – 6) 2/ (2 · 55) = 14238,409 мм 3 ,

где b=16 мм – ширина шпоночного паза; t1=6 мм – глубина шпоночного паза;

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 552 / 4) = 0 МПа, где

Fa = 0 МПа – продольная сила в сечении,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks = 1,8 – находим по таблице 8.5 [1];

– es = 0,82 – находим по таблице 8.8 [1];

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,82 · 0,97)) · 17,067 + 0,2 · 0) = 8,684.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 8,684 · 8,566 / (8,6842 + 8,5662) 1/2 = 6,098

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

Диаметр вала в данном сечении D = 60 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7 [1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm), где:

– амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 280800 / 21205,75 = 13,242 МПа,

Wнетто = p · D3 / 32 = 3,142 · 603 / 32 = 21205,75 мм 3

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 602 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа – продольная сила,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks/es = 3,102 – находим по таблице 8.7 [1];

Ss = 335,4 / ((3,102 / 0,97) · 13,242 + 0,2 · 0) = 7,92.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 533322,455 / 42411,501 = 6,287 МПа,

Wк нетто = p · D3 / 16 = 3,142 · 603 / 16 = 42411,501 мм 3

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt/et = 2,202 – находим по таблице 8.7 [1];

St = 194,532 / ((2,202 / 0,97) · 6,287 + 0,1 · 6,287) = 13,055.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 7,92 · 13,055 / (7,922 + 13,0552) 1/2 = 6,771

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

Диаметр вала в данном сечении D = 65 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 18 мм, глубина шпоночной канавки t1 = 7 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Ss = s-1 / ((ks / (es · b)) · sv + ys · sm), где:

– амплитуда цикла нормальных напряжений:

sv = Mизг. / Wнетто = 392181,848 / 20440,262 = 19,187 МПа,

Wнетто = p · D3 / 32 – b · t1 · (D – t1) 2/ D = 3,142 · 653 / 32 – 18 · 7 · (65 – 7) 2/ 65 = 20440,262 мм 3 ,

где b=18 мм – ширина шпоночного паза; t1=7 мм – глубина шпоночного паза;

– среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

sm = Fa / (p · D2 / 4) = 0 / (3,142 · 652 / 4) = 0 МПа, Fa = 0 МПа – продольная сила,

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1];

– ks = 1,8 – находим по таблице 8.5 [1];

– es = 0,82 – находим по таблице 8.8 [1];

Ss = 335,4 / ((1,8 / (0,82 · 0,97)) · 19,187 + 0,2 · 0) = 7,724.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

St = t-1 / ((k t / (et · b)) · tv + yt · tm), где:

– амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

tv = tm = tmax / 2 = 0,5 · Tкр. / Wк нетто = 0,5 · 533322,455 / 47401,508 = 5,626 МПа,

Wк нетто = p · D3 / 16 – b · t1 · (D – t1) 2/ D =

3,142 · 653 / 16 – 18 · 7 · (65 – 7) 2/ 65 = 47401,508 мм 3 ,

где b=18 мм – ширина шпоночного паза; t1=7 мм – глубина шпоночного паза;

– b = 0.97 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162 [1].

– kt = 1,7 – находим по таблице 8.5 [1];

– et = 0,7 – находим по таблице 8.8 [1];

St = 194,532 / ((1,7 / (0,7 · 0,97)) · 5,626 + 0,1 · 5,626) = 13,28.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = Ss · St / (Ss2 + St2) 1/2 = 7,724 · 13,28 / (7,7242 + 13,282) 1/2 = 6,677

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

Видео:Как рассчитать передаточное число (отношение) зубчатого редуктораСкачать

13. Тепловой расчёт редуктора

Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности А = 0,73 мм 2 (здесь учитывалась также площадь днища, потому что конструкция опорных лап обеспечивает циркуляцию воздуха около днища).

По формуле 10.1 [1] условие работы редуктора без перегрева при продолжительной работе:

Dt = tм – tв = Pтр · (1 – h) / (Kt · A) £ [Dt],

где Ртр = 11,851 кВт – требуемая мощность для работы привода; tм – температура масла; tв – температура воздуха.

Считаем, что обеспечивается нормальная циркуляция воздуха, и принимаем коэффициент теплоотдачи Kt = 15 Вт/(м2·oC). Тогда:

Dt = 11851 · (1 – 0,886) / (15 · 0,73) = 123,38o > [Dt],

где [Dt] = 50oС – допускаемый перепад температур.

Для уменьшения Dt следует соответственно увеличить теплоотдающую поверхность корпуса редуктора пропорционально отношению:

Dt / [Dt] = 123,38 / 50 = 2,468, сделав корпус ребристым.

Видео:Расчёт нагрева редуктораСкачать

14. Выбор сорта масла

Смазывание элементов передач редуктора производится окунанием нижних элементов в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение элемента передачи примерно на 10–20 мм. Объём масляной ванны V определяется из расчёта 0,25 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности:

По таблице 10.8 [1] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях sH = 515,268 МПа и скорости v = 2,485 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 30 · 10–6 м/с2. По таблице 10.10 [1] принимаем масло индустриальное И-30А (по ГОСТ 20799–75*).

Выбираем для подшипников качения пластичную смазку УТ-1 по ГОСТ 1957–73 (см. табл. 9.14 [1]). Камеры подшипников заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей.

Видео:Как вычислить передаточное число редуктораСкачать

15. Выбор посадок

Посадки элементов передач на валы – Н7/р6, что по СТ СЭВ 144–75 соответствует легкопрессовой посадке.

Посадки муфт на валы редуктора – Н8/h8.

Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением вала k6.

Остальные посадки назначаем, пользуясь данными таблицы 8.11 [1].

Видео:Расчет планетарной зубчатой передачиСкачать

16. Технология сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Мазеудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80–100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Видео:Как узнать передаточное число редуктора?Скачать

Заключение

При выполнении курсового проекта по «Деталям машин» были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.

Целью данного проекта является проектирование привода цепного конвейера, который состоит как из простых стандартных деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.

В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта.

Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям.

По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений.

По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений.

Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого.

Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения меньше паспортной.

При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданные требования.

Видео:Передаточное число или отношениеСкачать

Список использованной литературы

1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкевич Г.М., Козинцов В.П. ‘Курсовое проектирование деталей машин’: Учебное пособие для учащихся. М.:Машиностроение, 1988 г., 416 с.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. ‘Конструирование узлов и деталей машин’, М.: Издательский центр ‘Академия’, 2003 г., 496 c.

3. Шейнблит А.Е. ‘Курсовое проектирование деталей машин’: Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. – Калининград: ‘Янтарный сказ’, 2004 г., 454 c.: ил., черт. – Б.ц.

4. Березовский Ю.Н., Чернилевский Д.В., Петров М.С. ‘Детали машин’, М.: Машиностроение, 1983 г., 384 c.

5. Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. ‘Детали машин: Атлас конструкций. М.: Машиностроение, 1983 г., 575 c.

6. Гузенков П.Г., ‘Детали машин’. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1986 г., 360 с.

7. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Р. Решетова. М.: Машиностроение, 1979 г., 367 с.

8. Дружинин Н.С., Цылбов П.П. Выполнение чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975 г., 542 с.

9. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.П. ‘Расчеты деталей машин’, 3-е изд. – Минск: Вышейшая школа, 1986 г., 402 c.

10. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., «Детали машин» 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984 г., 310 c.

11. ‘Мотор-редукторы и редукторы’: Каталог. М.: Изд-во стандартов, 1978 г., 311 c.

12. Перель Л.Я. ‘Подшипники качения’. M.: Машиностроение, 1983 г., 588 c.

13. ‘Подшипники качения’: Справочник-каталог / Под ред. Р.В. Коросташевского и В.Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984 г., 280 с.

📺 Видео

Расчет и моделирование редуктора ВКУ-950.Скачать