Кинематический расчет и выбор электродвигателя

Определяем эквивалентную нагрузку

                                                                                                      (9.5)

                                                                                       (9.6)

где  - температурный коэффициент

 - коэффициент безопасности

Определяем динамическую грузоподъемность

,                                                                                      (9.7)

где  ,рад/с- угловая скорость на валу;

 ,ч- расчетная долговечность

 

,

Подшипник пригоден

Расчетная долговечность

Вал ведущий

Предварительно принимаем шарикоподшипники радиальные однорядные легкой серии 209 по ГОСТ 8338-7, Сr=2571 кН; Соr=18,9кН

Определяем коэффициент влияния  осевого нагружения

Принимаем коэффициенты по таблице 9.3                                        [1; с.133])

Х=0,56 - коэффициент радиальной нагрузки;

Y=1,3 - коэффициент осевой нагрузки;

е=0,33 - коэффициент осевого нагружения;

V=1 – коэффициент вращения

Определяем осевые составляющие радиальной нагрузки

Определяем эквивалентную нагрузку

где  - температурный коэффициент

 - коэффициент безопасности

Определяем динамическую грузоподъемность

,

где  ,рад/с- угловая скорость на валу;

 ,ч- расчетная долговечность

 

,

Подшипник пригоден

Расчетная долговечность

10. Проверочный расчет  валов на выносливость

Уточненные расчеты на сопротивление  усталости отражают влияние разновидности  цикла напряжений, статических и  усталостных характеристик материалов, размеров, формы и состояние поверхности. Расчет выполняют в форме проверки коэффициента S запаса прочности, минимально допустимое значение которого принимают в диапазоне [S] =1,5-2,5 в зависимости от ответственности конструкции и последствий разрушение вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля.

Для каждого из установленных предположительно опасных сечений вычисляют коэффициент S:

                                                                                   (10.1)

где Sσ и Sτ– коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжением, определяемые по зависимостям

 

                                                                   (10.2)

Здесь   и  – амплитуды напряжений цикла;   и   - средние напряжения цикла ;   и   - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения.

В расчетах валов принимают, что  нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу:   и  , а касательные напряжения –по отнулевому циклу :  и 

Тогда

                                                                                                (10.3)

Напряжение в опасных сечениях вычисляют по формулам

                                                                (10.4)

где  - результирующий изгибающий момент, Н·м; Мк – крутящий момент ( Мк = Т), Н·м; W и Wк – моменты сопротивления сечения вала при изгибе и кручении, мм3

Пределы выносливости вала в рассматриваемом  сечении:

                                                                                (10.5)

где   и   - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (таблица 10.2 [2; с.163]);   и   - коэффициенты снижения предела выносливости.

Значения   и   вычисляют по зависимостям:

                                                                            (10.6)

,                                                                           (10.7)

где   и   - эффективные коэффициенты концентрации напряжений;   и   - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения (таблица 10.7 [2; с.170]);   и   - коэффициенты влияния качества поверхности (таблица 10.8 [2; с.170]);  - коэффициенты влияния поверхностного упрочнения (таблица 10.9 [2; с.170]);

Коэффициенты влияния асимметрии цикла для рассматриваемого сечения  вала

, (10.8)

где   - коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений (таблица 10.2 [2; с.163]).

Вал ведомый. Сечение 2-2 – место  установки зубчатого колеса на вал d=55мм; колесо посажено с натягом  концентрат напряжений гарантирован натягом. Материал валов – сталь 45 

Напряжение в опасном сечениях

Пределы выносливости в рассматриваемом  сечении

,

где

Коэффициенты запаса прочности  по нормальным и касательным напряжениям

Коэффициент запаса прочности

 

 

11. Выбор типа смазывания

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны V из расчета 0,4… 0,8 л на 1 кВт передаваемой мощности: V=2,32·(0,4…0,8)=1,44…2,88 дм3

По таблице 10.21 [ 1.,с.255] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях σНР=466 МПа и скорости υ =0,76 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равно 34· 10-6 м2/с. По таблице 10.21 [1.,с.255] принимаем сорт масла И-Г-А 32

(индустриальное- для гидравлических систем – масло без присадок – класс кинематической вязкости 32, по ГОСТ 17479.4-87).

Определение уровня масла.При окунании В масляную ванну колеса

m<hm<0,25d2                (11.1)

2< hm<0,25·224=56 мм

Камеры подшипников заполняем  вручную смазочным материалом при снятой крышке подшипникового узла на несколько лет. Смену смазочного пластинчатого материала производят при ремонте. Принимаем смазочный пластинчатый материал УТ -1.

12. Выбор посадок

Посадки назначаем в соответствии с указаниями, данными в таблице 10.13 [ ]

Посадка зубчатого колеса на вал

Шейки валов под подшипники выполняем  с отклонением вала . Отклонение отверстий в корпусе под наружные кольца

13. Технико-экономическое обоснование конструкции

Технический уровень целесообразно  оценивать количественным параметром, отражающим соотношение затраченных  средств и полученного результата. «Результатом» для редуктора  является его нагрузочная способность, в качестве характеристики которой можно принять вращающий момент Т3, на его тихоходном валу. Объективной мерой затраченных средств является масса редуктора m, кг в котором практически интегрирован весь процесс его проектирования .За критерий технического уровня можно принять относительную массу γ = m/Т3 .

Определение массы редуктора

m=φ ρ V·10 -9                                                                                               (13.1)

где φ=0,41– коэффициент заполнения ;                        [ 1,с.277]

ρ=7,4·10 3 кг/м 3 - плотность чугуна;

V – условный объём редуктора

m=0,41·7,4·10 3·280·180·250·10 -9=38,2 кг

Критерий технического уровня

γ = m/Т3                                                                                                        (13.2)

γ =38,2/321,7=0,11

Вывод: Технический уровень редуктора  средний; в большинстве случаев  производство экономически неоправданно.

14. Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость  корпуса редуктора тщательно  очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

на ведущий вал насаживают мазе удерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80 - 100˚С;

в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазе удерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле.

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 на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые  камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок для регулировки.

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 крышки винтами.

Далее на конец ведомого вала в  шпоночную канавку закладывают  шпонку, устанавливают шкив и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового  крепления стопорят специальной планкой.

Затем ввертывают пробку масло пускного отверстия с прокладкой и жезловый масло указатель.

Заливают в корпус масло и  закрывают смотровое отверстие  крышкой с прокладкой из технического картона; закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. А.Е. Шейнблит «Курсовое проектирование  деталей машин», Калининград, 1999

2. П.Ф. Дунаев «Конструирование  деталей и узлов машин», Москва «Высшая школа»,2001

3. М.И. Фролов, «Техническая механика. Детали машин», Москва , «Высшая школа» 1990

4. С.А. Чернавский «Курсовое проектирование  деталей машин»,Москва,машиностроение,1997

5. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов «Детали  машин. Курсовое проектирование»Москва , «Высшая школа»