Конструктивные размеры шестерен и колёс
Вариант_№16
Задание
Посчитать_одноступенчатый_редуктор_ленточного_конвейера_от_электродвигателя.
Начертить_сборочный_чертёж_редуктора, рабочие_чертежи_зубчатого_колеса_и_ведомого_вала.
Исходные_данные_для_расчётов_приведены_в_таблице_1.
Рисунок 1 – Кинематическая_схема_привода
Таблица 1 – Исходные_данные
Pвых | n | uред | Кгод | Ксут |
кВт | Обор.мин | |||
28 | 1000 | 5,3 | 0,8 | 0,3 |
Срок_службы – 5 лет
Нагрузка_постоянная_и_действует_в_одном_направлении.
Задание:_Посчитать_одноступенчатый_редуктор_ленточного_конвейера_от_электродвигателя
Начертить_сборочный_чертеж_редуктора, рабочие_чертежи_зубчатого_колеса_и *шестерни
Оглавление
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. 3
2. Расчет зубчатой передачи. 4
3. Геометрия колеса и шестерни. 6
3 Предварительный расчёт валов. 9
5 Конструктивные размеры шестерен и колёс. 10
6 Выбор муфт. 12
7. Выбор муфты на выходном валу привода. 13
8. Проверка прочности шпоночных соединений. 14
9. Конструктивные размеры корпуса редуктора. 16
10. Проверка долговечности подшипников……………………………………………………………….17
Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
Принимаем по ГОСТ 19523-81 электродвигатель АИР225М8 с мощностью 30 КВт с частотой 750 об/мин. Двигатель был взят с запасом, чтобы выдержал все нагрузки.
Рассчитываем мощность на валах P
|
|
P1; P2 = P*муфта*подшипник
P1 = 30*0,995*0,98 = 29,2528 КВт,
P2 = 29,2528*0,995*0,98 = 28,524 КВт.
1.2. Рассчитываем угловую скорость wдвиг.
wдвиг. = p · nдвиг. / 30
ɷ1 = 750*3,14/30 = 76,5 рад/сек
ɷ2 = 78,5/5,3 = 14,45 рад/сек
Рассчитываем вращающий момент T
T = P/ɷ
T1 = 29,2528*1000/76,5 = 381,647 Н*м = 381647 Н*мм,
T2 = 28,5240*1000/14,45 = 1974,044 Н*м = 1974044 Н*мм.
С учетом КПД муфты и подшипника рассчитываем обороты на выходеN1
N1 = 750*0,98*0,995 = 731,325 об/мин;
Также с учетом передаточного числа рассчитываем обороты на выходеN2
N2 = 731,325/5,3 = 137,9858об/мин.
1.3.1.
Расчет зубчатой передачи
Проектный расчёт
2.1. Выбираем материал для колеса и шестерни [1].
Материал: Сталь 40Л; Сталь 45Л
Термообработка: НОРМАЛИЗАЦИЯ
Твердость: 180 HВ - Шестерня; 160 HВ - Колесо.
2.2. Рассчитываем допустимые контактные напряжения
[σH] = σHLimb = 2HВ+70
[σH] = σHLimb = 2*180+70 = 430 MPa
[σH] = σHLimb = 2*160+70 = 390 MPa
2.3. Рассчитываем продолжительность работы передачи в расчётный срок службы, часов. tS
tS = 365·Lг·C·tc·kг·kс
где tS = 365*7*1*0,3*0,8*0,25*0,29 = 4445,7 часов
c = 1 - число колёс, находящихся в зацеплении;
tS - продолжительность работы передачи в расчётный срок службы ч.:
Lr= 7 г. - срок службы передачи;
С = 3 - количество смен;
tc= 8 ч. - продолжительность смены;
kг= 0,8 - коэффициент годового использования;
kс= 0,3 - коэффициент суточного использования.
|
|
Тогда:
NH = 60*n1*c* tΣ
NH1 = 60*1000*1*4445,7 = 266742000
NH2 = 60*731,325*1*4445,7 = 195075093
В итоге получаем:
KHL = (NH0/NH)1/6
где NH0 - базовое число циклов нагружения, принимаем:
для стали шестерни
NH0(шест.) = 17000000;
для стали колеса
NH0(кол.) = 10000000;
где NH0 - базовое число циклов нагружения;
KHL = (17000000/266742000)1/6 = 0,632
KHL = (10000000/195075093)1/6 = 0,609
Рассчитываем допустимые контактные напряжения:
[σH] = HRC*1/1,1
Для колеса
[sH] = 180*1/1,1 = 163,63 MПa
Для шестерни
[σH] = 160*1/1,1 = 145,45 MПa
[σH] = σHLim*ZN/SH
[σH] = 180*1,5/1,1 = 250,36
[σH] = 180*1,7/1,1 = 278,18
Lh = 2920*L*Kr*Kc
Lh = 2920*5*0,8*0,3 = 3504
NK = 60*n*c*Lh
NK = 60*1000*1*3504 = 210240000
NK = 60*731,325*1*3504 = 153753768
ZN = <= Zmax
ZN = = 1,70615
ZN = = 1,53017
2.5. Коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию принимаем:
yba = b/aw = 0,315
yba = 0,5*0,25*(5,3+1) = 0,7875
KHB = 1+(2*0,7875/1) = 2,575
2.6.
Геометрия колеса и шестерни.
3.1. Рассчитываем межосевое расстояние aw
aw = Ka*(u1+1)*(T2*KHB/[σH]2*u12*ψba)1/3
aw = 49,5*(1+5,3)*(1974,044*2,575/250,362*5,32*0,7875)1/3 = 186,4794
3.2. Рассчитываем модуль m
m = 0,02*186,4794 =3,73 (3,5)
3.3. Рассчитываем число зубьев Z1 и Z2
Z1 = 2*aw/m*(u+1)
Z1 = 2*186,4794/3,5*(1+5,3) = 16
Z2 = u1*z1
Z2 = 5,3*16 = 84
3.4. Рассчитываем передаточное отношение
uРЕД= z2/z1
uред =84/16 = 5,25
3.5. Рассчитываем диаметр делительной окружности d
d = mz
d1 = 3,5*16 = 56 мм
d2 = 3,5*84 = 294мм
3.6. Рассчитываем диаметр вершин da
|
|
dа = d+2m
da1 = 56+2*3,5 = 63 мм
da2 = 294+2*3,5 = 301 мм
3.7. Рассчитываем диаметр впадин df
df = d-2,5m
df1 = 56-2,5*3,5 = 47,25мм
df2294-2,5*3,5= 285,25мм
3.8. Рассчитываем ширину колеса, шестерни b
b2 = Wba*aw
b2 = 0,7875*186,4794 = 146,9 мм (147)
b1 = 0,9538+(2/5) = 147,3 мм (147)
3.9. Рассчитываем окружную скорость колес V
V = π*d*n/60000.
Эти скорости должны быть приблизительно одинаковы.
V1 =3,14159*64*731,325/60000 = 2,144 М/сек
V2 =3,14159*336*137,985/60000 = 2,124 М/сек
3.10. Рассчитываем силы
3.10.1. Рассчитываем окружные силы действующие в зацеплении Ft
Ft = 2T*1000/d
Ft1 = 2*381,9722*1000/64 = 13641,86 Н
Ft2 = 2*1974,044*1000/80 = 13428,87 Н
3.10.2. Рассчитываем радиальные силы действующие в зацеплении Fr
Fr1 = Ft*tan20°
Fr1 = 11936,63*tan20° = 4965,232Н
Fr2 = 11750,26*tan20° = 4887,709Н
ZH = = 1,764
Σ2 = 1,88-3,2(1/Z1+1/Z2)
Σ2 = 1,88-3,2*(1/64+1/336) = 1,64
ZE =
ZE = = 0,786
KH = KHB*KHB
KH = 0,2*2,575 = 0,515
ZM = 274*1000
3.11. Проверка на контактное напряжение
[QH] = 430 MПa
(QH-QHp/QHp)*100%
(380,0816-430/430)*100%
Недонапряжение–2,543%
3.12. Проверка на допускаемое контактное напряжение [σF]
где [SF] – коэффициент безопасности, [SF] = 1,75;
σFlimb – отнулевой цикл изгиба.
σFlimb= 1,8*HB = 1,8*180 = 324.
Тогда:
[σF] = 324/1,75 = 185,1428 MПа
3.13. Расчет зубьев цилиндрических колес на выносливость при изгибе σF
где Ft – силы в зацеплении;
YF – коэффициент, учитывающий форму зуба;
b – ширина колеса; шестерни;
m – модуль.
|
|
KF - коэффициент нагрузки, (см. стр. 42[1]).
KF = KFb · KFn
Выбираем коэффициентыKFβ и KFn:
¾ KFβ = 1,109, (По таблице 3.7[1])
¾ KFn = 1,1, (по таблице 3.8[1])
Тогда:
KF = 1,109 · 1,1 = 1,22.
Итого:
Предварительный расчёт валов
Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым
напряжениям.
Диаметр вала при допускаемом напряжении [tк] = 20 МПа вычисляем по формуле
dв³ (16 · Tк / (p · [tк]))1/3
4.1 Расчет 1-го вала – вал для колеса
dв1³ (16*381647 / (3,14159*20))1/3 = 45,98 мм
Принимаем dвала1 = 46мм.
Сечение 1
Сечение 2
Сечение 3
4.2 Расчет 2-го вала – вал для шестерни
dв2³ (16*1974044 / (3,14159*20))1/3 = 79,51 мм
Принимаем dвала2 = 80мм.
Сечение 1
Сечение 2
Сечение 3
Конструктивные размеры шестерен и колёс
5.1 Рассчитываем цилиндрическую шестерню 1-й передачи.
Диаметр ступицы
dступ = (1,5...1,8) · dвала
dступ = 1,65*46 = 75,9 мм
Длина ступицы
Lступ = (0,8...1,5) · dвала,
Lступ = 1,15*4,5 = 52,9 мм.
Фаска
Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.
5.2 Рассчитываем цилиндрическое колесо 1-й передачи
Диаметр ступицы
dступ = (1,5...1,8) · dвала
dступ = 1,65 · 80 = 132 мм
Длина ступицы
Lступ = (0,8...1,5) · dвала
Lступ = 1,15 · 80 = 92 мм
Толщина обода
= 3,25*1 = 3,25 мм
Здесь mn = 1 мм – модуль нормальный.
Так как толщина обода должна быть не менее 8 мм, то принимаем dо = 8 мм.
Толщина диска
мм
Принимаем:
C = 37 мм
Толщина рёбер
s = 0,8*37 = 29,6 мм
Внутренний диаметр обода
= 281 мм
Диаметр центровой окружности
мм
Диаметр отверстий
мм
Фаска
мм
Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.
Выбор муфт
Выбор муфты на входном валу привода.
Так как нет необходимости в больших компенсирующих способностях муфт и, в процессе монтажа и эксплуатации соблюдается достаточнаясоосность валов, то возможен подбор муфты упругой с резиновой звёздочкой. Муфты обладают большой радиальной, угловой и осевой жёсткостью. Выбор муфты упругой с резиновой звёздочкой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала.
Диаметры соединяемых валов:
dэл. двиг = 65 мм;
d1вал = 46 мм;
6.1. Передаваемый крутящий момент через муфту:
T1 = 381,647 Н*м
6.2. Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kр · T
TP = 381,647 * 1,15 = 438,894 H*м
где kр - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации, принимаемkp= 1,2 (По табл. 11.3[1]).
Частота вращения муфты:
N = 731,325 оборотов в минуту
По ГОСТ 14084–93 выбираем муфту упругую с резиновой звёздочкой
400-48-1-38-1-У3.Для расчётного момента более 16 Н·м число "лучей"
звёздочки будет 6.
Радиальная сила, с которой муфта упругая со звёздочкой действует на вал, равна:
где:СDr - радиальная жёсткость данной муфты; СDr = 1320 Н/мм
Dr - радиальное смещение. Dr = 0,4 мм
тогда:
Fм1 = 1320 · 0,4 = 528 Н.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 119; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!