Детали машин. Конический редуктор

Содержание

Техническое задание

1.Кинематический и силовой расчет  привода

2.Подбор и расчёт муфты

    2.1.Муфта упругая втулочно-пальцевая 

    2.2. Втулка и палец

3. Расчет передачи конического редуктора

4.Расчёт цилиндрической передачи

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Кинематический  и силовой расчёт привода

1.1.Определяем мощность на валу конвейера.

, где                                                                                     (1.1)

- тяговое усилие  ленты,кН;

-скорость ленты,кН;

=4,8*0,4 =1,92

1.2.Определяем частоту вращения  вала конвейера.

 

= = 30,6

 

1.3. Определяем общее передаточное отношение привода

Iп.р=iкп*iц.п                                                                                                                (1.2)

где

Iп.р- передаточное отношение привода,

Iкп- передаточное отношение конической передачи,

iц.п  -передаточное отношение цилиндрической передачи         [ 1,с. 7] 
  

       Iп.р=                                                                                                                                                                            (1.3)

Где: nдв –частота вращение вала двигателя,

n к –частота вращения вала конвейера,

Iп.р==23,17

i.пр=                                                                                                                  (1.4)

iкр =6

iц.п  ==3,86

 

 

1.4. Определение общего КПД привода

Про  ηп,р= ηм* ηкр* ηцп * η3 п.о                                                                                          (1.5)

Где:

ηп,р - КПД привода,

ηкр - КПД конического редуктора,

ηц.п-КПД цилиндрической передачи,

ηм-КПД муфты,

η п.о – КПД подшипников качения.

ηкр = 0,96

ηцп= 0,97

ηм = 0,98

η п.о =0,99                                                                            [1.стр.7]

ηп,р=0,98*0,96*0,97*=0,885

1.5.Определяем затраченную  мощность двигателя.

Pзатр =                                                                                                                           (1.6)

Где

Pзатр – затраченная мощность

Рк –мощность на приводном валу ленточного конвейера

Pзатр ==2,2 [кВт]

 

 

 

 

 

 

 

1.6. Выбираем марку двигателя

 

Двигатель АИР – 112МА8                                                 [1.с.459]

Pдв =2,2[кВт]

ηдв.асинхр =709[мин-1]

Dдв =32[мин-1]

 

 

 

1.7.Определим мощность на валах привода

Р1= Рдв

P2 = ηм* η п.о                                                                                         

P3 = P2 * ηкр * η п.о                                                                                         

P4 = P3* ηцп* η п.о                                                                                         

 

Р1= 2,2 [кВт]

P2 = 2,2*0,98*0,99=2,134 [кВт]                                                                         

P3 = 2,134*0,96*0,99=2,03[кВт]

P4 = 2,03*0,97*0,99=1,95[кВт]

1.8. Определяем частоту вращения валов двигателя.

n1= nдв.асинх

n2= n1

n3= 

n4=      

n1 –частота вращения на первом валу привода, мин-1

n2-частота вращения на втором валу привода, мин-1

n3- частота вращения на третьем валу привода, мин-1

n4 –частота вращения на четвёртом валу привода, мин-1

n1= 709 [мин-1]

n2= 709[ мин-1]

n3= 709/6=118,17[ мин-1]

n4=118,17/3,86= 30,61 [мин-1]

 

 

1.9.Определение вращающего момента валов привода

Ti =9550                                                                                                                    (1.7)

где

Pi – мощность на i-ом валу привода, кВт;

ηi –частота вращения i-ого вала привода, мин-1

Т1 =9550 =29,63 Н*м

Т2 =9550=28,74Н*м

Т3 =9550=164,06 Н*м

Т4=9550=608,38 Н*м.

1.10.Определяем диаметры валов привода

 d1=dдв [1.с. ]

dдв –диаметр вала двигателя. d1=28мм,

di =                                                                                                                      (1.8)

di- диаметр i-ого вала привода, мм;

[τ]-допускаемое касательное напряжение;

[τ]=15…20мПа,                                                                            [3.стр.296]

d2 =   =21,24мм;

 d3 =   = 37,96мм;

d4 =   = 58,75 мм;

 

 

Принимаем диаметры валов по ГОСТ 6636-69

   d2 =22 мм, [1.c.452]

   d3 =38 мм, [1.c.452]                                                                                                   

   d4 =60 мм, [1.c.452]                 

 

                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      2.Расчёт муфты     

Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП), получили широкое распространение вследствие относительной простоты конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако, их характеризует невысокая компенсирующая способность, а при соединение несоосных валов достаточно большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро разрушаются. Так как муфты данного типа обладают большой радиальной и угловой жесткостью, их применение целесообразно при установке соединяемых узлов на плитах большой жесткостью.

Исходные данные:

  d1 =32 мм;

  Т1 =29,63 Н*м

2.1.Определяем вращающий момент,нагружающий  муфту в приводе.

    ,                                                                                  (2.1)

где К=1,1…1,3 - коэффициент запаса.       [4,c.349]

 Н*м

Выбираем муфту так, чтобы                                                                                                                                                  

2.2. Муфта упругая втулочно-пальцевая ГОСТ 21425-93

Номинальный крутящий момент

250

d1 =32 мм

=6                                                                                                     [5.с.36]

 

2.3.Выполняем проверочный расчет  на смятие резиновых втулок.

 [], где                                                                                 (2.2)

-вращающий момент 

-диаметр пальца

-длина упругого  элемента

 

-диаметр на  котором  расположен упругий элемент

[]-допустимое значение напряжения на сжатие резиновых втулок

=D-(1,5…1,6)* d0

-диаметр отверстий под упругую втулку

 

 

D= 140 мм [4,с.22]

=140-(1,5*28)=98 мм

=14

=28

[]= 2Мпа

 

= =0,3Мпа[]

 

2.4.Выполним проверочный расчет  муфты.

 

≤ []

Где

С- зазор между полумуфтами             С= 4 мм                  [1.c.350]

= 0,5*               

-предел текучести.

=200Мпа

=100Мпа

==8,15Мпа

 

                         

                         3.Расчет передачи конического редуктора

Исходные данные:

Шестерня                                                            Колесо

=104,55 Н*м                                                  =627,12 Н*м

=2,0691 кВт                                                    =1,97 кВт

=189                                                    =30

                             U= 6

3.1. Выбираем марку материала шестерни и колеса.               [3,с.170]

По таблице 8.8 выбираем легированную сталь 40Х,назначаем термообработку-улучшение.

Колесо: HB= 240 МПа

Шестерня: HRC=55МПа

3.2. Определяем допускаемые напряжения.

Допускаемые контактные напряжения:

=17*HRC+200,                                                               (3.1)

=17*55 +200               = 1135 МПа

=2*HB + 70,                                                                       (3.2)

=2*250 + 70               = 550 МПа

[]=(/)*,                                                                  (3.3)

Где – предел выносливости                                                         [3,с.168]

-коэффициент  безопасности     = 1,1 [3,с.176]

-коэффициент  долговечности   = 1 [3,с.176]

=(/)*

=(1135/1,1)*1                 = 1031,82 МПа

=(/)*

=(550/1,1)*1                    = 500 МПа

 

Допускаемые напряжения изгиба:

=(/)**    ,                                            (3.4)

Где - предел выносливости по напряжениям изгиба [3, с.176]

 – коэффициент  безопасности                           =1,75       [3, с.176]

 – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего  приложения нагрузки

Для нереверсивной передачи = 1.

 – коэффициент  долговечности        = 1.

= 550 МПа

= 1,8 * HB   ,                                                                    (3.5)

= 1,8 * 240                            = 432 МПа

= (550/1,75)*1*1                = 314,28 МПа

= (432/1,75)*1*1                = 236,86 МПа

3.3.  Определяем делительный диаметр  колеса во внешнем торцевом  сечении.

=2.9*   , где                                                                (3.6)

- приведенный  модуль упругости

=(2**)/(+ ) , где                                                                      (3.7)

, -модули упругости материала шестерни и колеса.

Для сталей = = 2,1* МПа

= 2,1* МПа

- крутящий момент  на валу колеса

- коэффициент  концентрации нагрузки               [3, с. 163]

=1,05

 – опытный  коэффициент                        =0,85               [3, с. 129]

 

 

=2.9* = 291,1 мм

3.4. Определяем внешнее конусное  расстояние.

= 0,5 *                                                                                            (3.8)

= 0,5 * 291.1 = 157,2 мм

3.5. Определяем ширину зубчатого  колеса.

b=*  , где                                                                                                   (3.9)

=0,285         [3, с. 130]

b= 157,2*0,285 = 44,8 мм

3.6. Определяем углы делительных  конусов.

tg= U                                                                                                                 (3.10)

= 90 -

= arctg6 =80°53’                                                                                             (3.11)

=90 - 80°53’ = 9°47’

3.7. Определяем внешний и средний диметры шестерни.

=                                                                                                                 (3.12)

= = 48,52 мм

=                                                                                               (3.13)

= = 41,6 мм

3.8. Определяем внешний окружной  модуль , число зубьев шестерни  и колеса.

= 1,6*       ,где                                                                                             (3.14)

 – угловое  число зубьев, график 8.36 [3, с. 166]

= 15

=1,6 * 15 =24.

 

= * U        = 24*6 = 144                                                                           (3.15)

=                                                                                                                   (3.16)

= = 1,7

- окружной модуль  принимаем стандартный по таблице 8.4 [3, с.122]

= 2 мм.

3.9. Уточняем геометрические параметры  конической передачи.

Углы делительных конусов:

= arctg                                                                                                              (3.17)

= arctg = arctg 6 =80°53’

= 90 - = 90 - 80°53’ = 9°47’

Делительные параметры во внешнем торцевом сечении:

= *                                                                                                          (3.18)

= 2*24 = 48 мм

= *                                                                                                          (3.19)

= 2* 144 = 288 мм

Делительные параметры в среднем торцевом сечении:

= - b* sin                                                                                               (3.20)

= 48 – 44,8 * sin 9°47’ = 40,61 мм

= - b* sin                                                                                               (3.21)

= 288 – 44,8 * sin 80°53’ = 243,83 мм

Внешнее конусное расстояние:

=                                                                                                                (3.22)

= = 145,45 мм

 

 

Модуль в среднем торцевом сечении:

=                                                                                                                 (3.23)

= = 1,69 мм

3.10. Выполняем проверочный расчет  на прочность по контактным  напряжениям.

= 1,8*  , где                                                   (3.24)

- крутящий момент  на валу шестерни

- коэффициент  расчетной нагрузки

= *             ,                                                                                           (3.25)

 – коэффициент  концентрации нагрузки (найден ранее)

  – коэффициент динамической нагрузки             [3, с. 131]

 V =                                                                                                              (3.26)