Проектирование привода с цилиндрическим редуктором

 

млн. об.

 

Расчетная долговечность в часах по (38):

 

 ч.

 

Полученное значение долговечности  больше установленного ч.

Большие значения долговечности можно  объяснить тем, что в ходе проектирования был выбран готовый редуктор, размеры валов которого превышают расчетные. Вследствие этого, были выбраны подшипники большего диаметра, и, соответственно увеличилась расчетная долговечность.

 

5 Расчет открытой передачи

 

В качестве открытой передачи выступает  цепная передача.

Исходные данные: цепная передача расположена между редуктором и шнеком. Передаваемая мощность Р = 5,29 кВт. Угол между линией центров и горизонтальной 0º; смазывание непрерывное; работа в 1 смену.

По [1], табл. 7.15 выбираем приводную роликовую однорядную цепь и определяем шаг её по формуле:

 

,          (39)

 

Предварительно вычисляем величины, входящие в эту формулу:

а) вращающий момент на валу ведущей звездочки:

 

       (40)

 

 Нм.

 

б) коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи:

 

,    (41)

 

где - динамический коэффициент (при спокойной нагрузке =1);

- учитывает влияние межосевого  расстояния ( =1);

- учитывает влияние наклона  цепи (при наклоне до 60º =1);

- принимают в зависимости  от способа регулирования натяжения  цепи (при периодическом  =1,25);

- принимают в зависимости  от способа смазывания цепи (при  непрерывной смазке =1);

- учитывает периодичность работы  механизма (при работе в 1 смену  =1),

 

.

 

в) числа зубьев звездочек:

 

ведущей:

,     (42)

 

,

 

ведомой:

 

,      (43)

 

.

 

г) среднее значение принимаем ориентировочно по [1] табл.7.18: = 20МПа; число рядов цепи m=1;

 

По формуле (39) находим шаг цепи:

 

 

мм.

 

По [1] табл. 7.15 принимаем ближайшее большее значение (желательно через 1) t=19,05мм; проекция опорной поверхности шарнира ;  разрушающая нагрузка кН; кг/м.

Проверяем цепь по двум показателям:

а) по частоте вращения – по [1] табл.7.17 допускаемая для цепи с шагом t=19,05мм частота вращения [n₂]=900 об/мин

 

,      (44)

 

об/мин.

 

Условие выполнено;

 

б) по давлению в шарнирах – по [1] табл.7.18; для данной цепи при 583,8 об/мин значение [p]=18 МПа, а с учетом примечания к табл.7.18 МПа; расчетное давление по формуле:

 

,       (45)

 

МПа,

 

здесь Н,

 

где  м/с.

 

Условие выполнено;

 

 

Определяем число звеньев цепи по формуле:

 

,     (46)

 

где

 

 

 

По формуле (46):

 

 

Округляем до четного числа  .

 

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи по формуле:

 

,  (47)

 

мм.

 

Для свободного провисания цепи предусматриваем  возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, т.е. на 763,8×0,004=3мм

 

а=760,3мм,

 

определяем диаметры делительных окружностей звездочек по формуле:

 

,       (48)

 

ведущей:

 

мм;

 

 

ведомой

мм.

 

Определяем диаметры наружных окружностей  звездочек по формуле:

 

,    (49)

 

где d₁- диаметр ролика цепи, мм; (по [1] табл.7.15 d₁=11,91мм)

 

ведущей:

 

мм;

 

ведомой:

 

мм.

 

Определим силы, действующие на цепь:

окружная:

 

,      (50)

 

Н;

 

центробежная:

 

,     (51)

 

Н;

 

от провисания цепи:

 

,     (52)

 

Н,

 

где - коэффициент, учитывающий расположение цепи, при горизонтальном расположении цепи .

 

Расчетная нагрузка на валы:

 

,      (53)

 

Н;

 

Проверим коэффициент запаса прочности  по формуле:

 

,     (54)

 

.

 

Нормативный коэффициент запаса прочности  по [1] табл.7.19 ;

Условие выполнено.

 

Размеры ведущей звездочки:

 

мм;

мм;

мм,

 

где - расстояние между внутренними пластинами цепи, мм.

Согласно [1] табл.7.15 мм.

6 Первый этап эскизной компоновки  привода

 

Для мантажа привода используем сварную раму из проката. В качестве сварного элемента выберем швеллер.

Для создания базовых поверхностей под электродвигатель и редуктор на сварной раме следует приваривать платики. Ширину платиков принимаем равной ширине полки швеллера.

Для крепления агрегатов привода  к раме и рамы к фундаменту в  полках швеллеров сверлим отверстия  на проход стержня болта и на внутреннюю поверхность полки накладываем косые шайбы по ГОСТ 10906-78.

К фундаменту раму крепим фундаментными болтами по ГОСТ 24379.1 – 80.

 

7 Конструктивные размеры зубчатых колес

 

Шестерня и колесо – кованные. Определение конструктивных размеров проводим согласно [1], табл. 10.1.

Определим диаметр ступицы  :

 

,         (55)

мм.

мм.

 

Определим длину ступицы  , длина выбирается из диапазона значений:

 

,       (56)

мм.

мм.

 

Окончательно принимаем  мм.

  мм.

 

Определим толщину обода колеса . Для цилиндрических колес:

 

,           (57)

 мм.

 

Согласно [1], толщину обода не следует выбирать менее 8 мм, поэтому окончательно принимаем мм.

Определим толщину диска шестерни и колеса :

 

,      (58)

мм.

мм.

 

 

8 Проверка прочности шпоночных соединений

 

Для соединения вала с деталями, передающими  вращение, используем шпоночное соединение. Выбираем шпонки призматические по ГОСТ 23360 – 78. Сечение шпонки , выбираем в зависимости от диаметра вала, длину выбираем на 5-10 мм короче длины присоединяемого элемента. Причем , выбирается из стандартного ряда по ГОСТ 23360 – 78.

Проверка шпоночных соединений осуществляется по условию сопротивления шпоночного соединения смятию. Для призматических шпонок это условие выглядит следующим образом:

 

,       (59)

 

где - вращающий момент на валу, для которого ведется расчет шпоночного соединения, Нм;

- диаметр вала, мм;

- геометрические размеры шпонки, мм.

 

Проверим шпоночное соединение вала I и муфты. По диаметру ступени для посадки муфты определяем шпонку со следующими размерами: мм, мм, мм. Длину шпонки принимаем 30 мм, исходя из длины ступицы муфты. МПа. По формуле (59):

 

МПа,

 МПа,

 

Условие выполнено.

 

Проверим шпоночное соединение для вала II и ведущей звездочки цепной передачи. По диаметру ступени для посадки звездочки определяем шпонку со следующими размерами: мм, мм, мм. Длину шпонки принимаем 40 мм, исходя из длины ступицы ведущей звездочки. МПа. По формуле (59):

 

МПа,

МПа,

 

Условие выполнено.

 

9 Выбор муфты

 

Выбор муфты осуществляется по диаметру вала, затем осуществляется проверка по расчетному вращающему моменту.

По заданию муфта соединяет  электродвигатель с выходным концом быстроходного вала.

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21424-75. Диаметр выходного конца быстроходного вала, мм.

Выбираем муфту:

 

Муфта упругая втулочно-пальцевая  2000 – 70 – I.2.

 

Выполним проверку по условию:

 

,         (60)

 

где - расчетный вращающий момент, Нм;

- вращающий момент на валу, Нм;

- коэффициент, учитывающий условие  эксплуатации;

- допускаемый вращающий момент, Нм.

 

Для цепного конвейера коэффициент . Согласно ГОСТ 21424-75 значение допускаемого вращающего момента Нм.

Проверим выбранную муфту по формуле (51):

 

Нм,

< Нм.

 

Условие выполнено.

 

10 Второй этап компоновки  редуктора

 

Определим высоту свариваемой рамы, так как рама сваривается из швеллеров, высота рамы соответствует высоте швеллера. В соответствии с рекомендациями, приведенными [3] высота рамы :

 

,      (61)

 

где - длина рамы, мм.

 

Так как привод имеет натяжное устройство, размер определяется с учетом длины пазов. Таким образом :

 

 мм.

 

Округлим до ближайшего большего размера  из сортамента и выбираем швеллер  № 10.

Определим размеры платиков, которые  образуют базовую поверхность для  монтажа элементов привода. Ширину и длину платиков принимаем больше ширины и длины опорной поверхности редуктора на величину . Эта величина определяется:

 

      (62)

 

где - ширина опорной поверхности редуктора, мм.

 

Ширина присоединительной поверхности мм, Тогда по формуле 62:

 

мм.

 

Ширину и длину платиков увеличиваем  на 3 мм, высоту принимаем равной 5 мм.

Для крепления рамы к полу цеха, исходя из длины рамы, определяем число фундаментных болтов и их диаметр. В соответствии с рекомендациями приведенными в [3], для рамы длинной в интервале применяются болты диаметром 22 мм, число болтов не менее 8.

 

11 Выбор основных посадок

 

Посадки назначаем в соответствии с рекомендациями, приведенными в [1], табл.10.13.

Посадка звездочки на тихоходный вал редуктора .

Посадка муфты на быстроходный вал редуктора .

Посадка зубчатого колеса на быстроходный вал редуктора .

Посадка зубчатого колеса на тихоходный вал редуктора  .

Шейки валов под подшипники выполняем  с отклонением  . Отклонения отверстий в корпусе под наружные кольца подшипника - .

 

12 Выбор сорта масла в редукторе

 

В редукторе применяется картерный  тип смазывания. Так как в курсовом проекте используется готовый редуктор, объем заливаемого масла известен заранее.

Подберем марку и сорт масла. В соответствии с рекомендациями, приведенными в [1], для колес с окружной скоростью св. 5 м/с и контактными напряжениями до 600 МПа, применяются масла с кинематической вязкостью м²/с.

Исходя из значения кинематической вязкости выбираем масло индустриальное И – 20А.

Для контроля уровня масла используется две пробки. Уровень пробки расположенной выше, соответствует максимальному уровню масла, пробки расположенной ниже – минимальный.

Для смазки подшипниковых узлов, в  соответствии с рекомендациями, приведенными в [1], табл. 9.14, выбираем материал УТ-1.

 

13 Схема сборки редуктора

 

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

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

на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80 – 100⁰ C;

в ведомый вал закладывают шпонку , а на ведущий - и напрессовывают зубчатое колесо, затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие  кольца и устанавливают роликоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80 – 100⁰ C;

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  и закрепляют крышки винтами.

Затем вворачивают маслоуказательные  пробки и заливают масло.

Закрывают смотровое отверстие  крышкой с прокладкой из технического картона и закрепляют крышку болтами.

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на по программе, устанавливаемой по техническим условиям.