Проектирование редуктора

                                          Содержание        

  Введение ………………………………………………………………………...4

      1. Кинематический расчёт привода и выбор электродвигателя……………6

      2.Выбор  материала закрытой передачи. Определение  допускаемых

контактных и изгибных напряжений. Расчёт закрытой передачи…………....10

      3.Расчёт  открытой передачи………………………………………………...17

      4. Расчёт  валов. Эскизная компоновка редуктора…………………………21

      5. Уточнённый расчёт выходного вала на усталостную прочность. Расчет шпонок……………………………………………………………………………33

      6.Расчёт подшипников……………………………………………………....38

      7.Конструирование деталей и корпуса редуктора……………………...….41

      8. Выбор  муфты………………………………………………………….......43

      9. Выбор смазки…………………………………………………………......44

    10. Допуски и посадки………………………………………………..…….. 46

      Заключение………………………………………………………………...... 47

      Список  использованной литературы…………………………………….....49

      Спецификация

  

                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    

                                        Введение

   Детали машин являются  одним из основных расчётно-конструкторских  курсов, в котором изучают основы  проектирования машин и механизмов.

Основные требования к  конструкции деталей машин –  надёжность и экономичность. Под  надёжностью понимают свойство изделия  сохранять во времени свою работоспособность. Экономичность определят стоимостью материала, затратами на производство и эксплуатацию.

При проектировании закладываются  основы надёжности. Плохо продуманные, неотработанные  конструкции не бывают надёжными. Конструктор должен отразить в расчётах, чертежах, технических  условиях и другой технической документации все факторы, обеспечивающие надёжность.

При производстве обеспечиваются все средства превышения надёжности, заложенные конструктором. Отклонения от конструкторской документации нарушают надёжность. В исключения влияния  дефектов производства все изделия  необходимо тщательно контролировать.

   При эксплуатации  реализуется надёжность изделия.  Такие понятия надёжности, как  безотказность и долговечность,  проявляются в процессе работы  машины и зависят от методов  и условий её эксплуатации, принятой  системы ремонта, методов технического  обслуживания, режимов работы и  пр.

   Перечисленные факторы  позволяют сделать вывод. Что  надёжность является одним из  основных показателей качества  изделия. По надёжности изделия  можно судить о качестве проектно  конструкторских работ, производства  и эксплуатации. 

   В нашем случае  открытая передача представлена как втулочно-роликовой цепью. Цепная передача – передача с гибким звеном, работающая по принципу зацепления. Она состоит в простейшем виде из ведущей, ведомой звездочек и гибкого звена – приводной цепи, которая находится в зацеплении со звездочками.

 

Преимущество передачи:

1. По сравнению зубчатыми передачами передает энергию на большие расстояния;
2. По сравнению с ременными передачами более компактны: могут передавать большие мощности (до 100 кВт ), меньше силы давления на валы и на опоры т.к. мало натяжение цепи и отсутствует проскакивание по цепи;

 

3. Одной цепью можно передавать движение нескольким звездочкам.

 

Недостатки:

1. Сравнительно высокая стоимость цепи;
2. Неравномерность движения цепи и, соответственно, ведомой звездочки;
3. Необходимость смазки цепи;
4. Вытяжка цепи и, как следствие, шум, дополнительные динамические нагрузки.

Цепные передачи используют для мощностей до 100…120 кВт, с передаточным отношением до 8, при скорости цепи до 15 м/с.

Критерии работоспособности  и расчета передач:

- тяговая способность  передачи;

- долговечность цепи, определяемая  износостойкостью шарниров цепи, усталостной прочностью пластин  и роликов цепи.

 

1. Кинематический расчет привода
1. Выбор электродвигателя

 Вычисляем КПД привода:

 

=0,81

где   – КПД муфты, принимаем значение из таблицы (табл. 1[1]) ;

- КПД закрытой плоскоременной передачи, принимаем значение из таблицы (табл. 1[1]) ,

- КПД открытой плоскоременной передачи, принимаем значение из таблицы (табл. 1[1]) (0,95…0,97),

Находим требуемую мощность двигателя

 

где   - мощность на валу электродвигателя, кВт;

- мощность на  выходном валу привода, кВт;

- КПД привода

Выбираем электродвигатель АИР1326 (табл. 2[1]),

;

;

 ;

 l =   мм,

где   номинальная мощность, кВт;

асинхронная частота  вращения, об/мин;

диаметр выходного  конца вала, мм;

l – длина выходного конца вала

1.2 Определение общего  передаточного числа и разбивка  его по передачам

 

 

где   - общее передаточное отношение привода;

- асинхронная  частота вращения двигателя, об/мин;

- частота вращения  ведомого вала, об/мин

Производим разбивку общего передаточного отношения привода  между его ступенями (передачей редуктора и открытой передачей). Руководствуемся табл.3.

                                                       

Принимаем стандартные передаточные числа по ряду  Ra 20:

 

где   - передаточное отношение открытых передач, входящих в привод;

 – передаточное отношение закрытых передач, входящих в привод.

Фактическое передаточное число

 

Вычисляем процент расхождения, который не должен превышать 5 %

 

 

                                                  0,12

1.3  Определение частоты вращения валов привода

 

 

 

где   - частота вращения второго вала привода, об/мин;

- частота вращения  третьего вала привода, об/мин

1.4  Определение крутящих моментов на валах привода

 

Н ∙ м

 

где   – крутящий момент на первом валу привода, ;

- крутящий момент  на втором валу привода, ;

- крутящий момент  на третьем валу привода, 

1.5  Определение мощности  на валах

 

 кВт

 

Где передаваемая мощность на первом  валу  привода, кВт;

 передаваемая  мощность  на втором  валу привода  ,кВт;

 передаваемая  мощность на третьем валу привода,  кВт.

 

 

 

1.6  Сводная таблица  параметров

Таблица 1 – Параметры  передачи

Параметры		№ Вала
Обозначения	Наименование	1	2		3
, об/ мин	Число  оборотов вала	960	60		28,03
Т,	Крутящий момент	54,43	757,7		1524,12
,      кВт	Передаваемая мощность	5,5	4,78		4,49
	Передаточное число	16		2,14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Выбор материала закрытой передачи
1. Вычисляем скорость скольжения по формуле:

, м/с;

 

При   2 м/с - материал червячной передачи необходимо выбирать по 2 группе.

2. Далее с учетом скорости скольжения выбираем материал венца червячного колеса и червяка по табл.9:

Группу материалов – 2;

материал червяка – сталь 40Х:

термообработка – улучшение + закалка;

твердость - =45…53

материал венца  червяка – БрА10Ж4Н4:

предел прочности  =700 МПА;

предел текучести= 460МПА.

 

3. Определение допускаемых контактных напряжения для червячного колеса (табл.10):

                

                     _{= 300} - 25 3,94 = 300 – 98,5 = 202,5 МПА.

4. Рассчитываем допускаемые напряжения изгиба для червячного колеса (табл.10)

  _{, МПа,}

где число циклов нагружения

N=60 =60 = 8241408

где срок службы передачи

=365

Получаем допускаемые  напряжения изгиба:

5. Проверочный расчет закрытой червячной передачи

В зависимости от передаточного  числа u проектируемой передачи назначаем число заходов червяка и число зубьев червячного колеса (табл.1.20),

При u=16 ; =2

    

Уточняем передаточное число: u=

Находим коэффициент диаметра червяка:

q=(0,212…0,25)

 

Принимаем q=8 согласно по табл.1.21.

Определяем межосевое  расстояние передачи:

Вычисляем осевой модуль зацепления:

                    m= =  = 9,06 мм.

Округляем его по табл.1.21 m = 10мм.

Уточняем межосевое расстояние:

 

Найденное значение соответствует стандарту ( согласно по табл.1.23.

В данном случае коррегирование передачи не требуется,коэффициент  смещения Х=0.

Определяем основные геометрические параметры передачи. Представим результаты в виде таблицы:

 

Делительный диаметр, мм                                Диаметр вершин, мм   Диметр впадин, мм     Наибольший диаметр червячного колеса, мм   Длина нарезанной части, мм, при    Принимаем Межосевое расстояние, мм     Условный угол обхвата червяка  колесом          Длительный угол подъема линии  витка

=10(11+0,06   +   sin =0,7895       =arctg (

 

 

Вычисляем скорость скольжения червяка  и назначаем степень точности изготовлении передачи:

 

Этой скорости соответствует  8-я степень точности (табл.1.25)

Уточняем КПД проектируемой  передачи:

 

где ’=2

Уточняем крутящий момент на валу колеса:

 

Находим силы в зацеплении:

 

 

 

 

 

Проверяем условия контактной прочности передачи:

где

       =

 

Недогрузка составила, что допустимо.

 

Проверяем червячную передачу на изгибную прочность зубьев колеса,

. Изгибные напряжения

 

где =1,64

 

 

 

 

 

 

Условие прочности на изгиб  выполнено, т. к.

Выполняем тепловой расчет передачи. Предварительно находим мощность на червяке:

 

Условие работы редуктора  без перегрева

 

Принимаем естественное охлаждение =16 Bт/. Площадь охлаждения корпуса редуктора

А=20

 

Температура окружающего  воздуха 

Проверяем жесткость вала – червяка:

  где I= – расстояние между опорами вала-червяка; червяк стальной, для стали E=2

 

 

 

 

[f]=(0,01…0,005)m=(0,01…0,005)10=0,1…0,05мм;

f

Условие жесткости выполняется .

Расчет показал, что спроектированная передача удовлетворяет условием ее работоспособности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет открытых механических передач.

3.1. Расчет начинаем с  выбора числа зубьев ведущей  звездочки :

 

где u – передаточное число, численно равное передаточному отношению, т.к. передача понижающая (u > 1).

Принимаем зубьев. Тогда число зубьев ведомой звездочки Принимаем зуба.

Уточняем передаточное отношение (число) передачи:

 

По табл.2.33 ориентировочно находим допускаем среднее давление в шарнирах цепи [p] в зависимости от частоты вращения ведущей звездочки об/мин [p] = 35 МПа (считаем, что шаг цепи должен быть не слишком большим, т.к. при большом шаге возрастают габариты передачи).

Зная [p], по формуле определяем шаг цепи t по условию ее контактной прочности:

 мм, где  – вращающий момент на валу меньшей звездочки:Нм; - коэффициент эксплуатации;

Согласно табл. 2.34 расчетному шагу t соответствует цени ПРЛ и ПР с шагом t = 38,1мм. Превоначально выбираем цепь облегченного типа ПРЛ.

Определяем скорость цепи:

 

 

 

Затем находим окружную силу и уточняем давление в шарнирах цепи p:

 

 

Здесь - площадь проекции опорной поверхности шарнира, по табл. 2.34 находим = 394 .

Вычисленное значение p не превышает выбранного допускаемого [p] = 35 МПа, что удовлетворяет условием работоспособности передачи.

Назначаем межосевое расстояние передачи:

a = (30…50)t = (30…50)38,1 = 1143…1905 мм,

принимаем а = 1600 мм.

Определяем число звеньев  цепи:

 

где - поправка,

Принимаем = 105 звеньев.

 

После нахождения числа звеньев  цепи уточняем межосевое расстояние:

мм.