Смазка и уплотнение подшипниковых узлов

 

Содержание

 

   Ведение………………………………………………………………………...6

1 Определение кинематических  и силовых параметров привода……………7

2 Расчет ременной передачи……………………………………………………9

   2.1 Проектный расчет ременной передачи…………………………………...9

   2.2 Проверочный расчет ременной передачи………………………………...12

3 Расчет цилиндрического  зубчатого зацепления……………………………..14

   3.1 Выбор материалов для зубчатого зацепления……………………………14

   3.2  Расчет цилиндрической передачи………………………………………...17

      3.2.1 Проектный расчет………………………………………………………17

      3.2.2 Проверочный расчет по контактным напряжениям………………….20

      3.2.3 Проверочный расчет по напряжения изгиба………………………….21

4 Определение силовых  факторов в зубчатом зацепления…………………….22

   4.1 Силовые факторы…………………………………………………………..22

   4.2 Определение геометрических параметров ступеней валов……………...22

      4.2.1 Проектный расчет………………………………………………………22

      4.2.2 Определение размеров ступеней вала…………………………………23

5 Выбор подшипников …………………………………………………………...26

6 Расчет элементов механизма на прочность…………………………………...27

   6.1 Расчет вала – уточненный…………………………………………………..27

   6.2 Расчет подшипников на долговечность……………………………………29

7 Проектное определение  размеров корпуса редуктора и рамы привода…….32

   7.1 Корпус и крышка редуктора………………………………………………..32

   7.2 Рама привода………………………………………………………………...32

8 Смазка и  уплотнение подшипниковых узлов………………………………….33

   8.1 Смазка зубчатого зацепления……………………………………………….33

   8.2 Смазка и уплотнение подшипниковых узлов……………………………...33

Литература………………………………………………………………………….35

 

 

Введение

 

Галтовочный барабан  предназначен для удаления технологических  издержек при штамповке, литье, формовки металлических и пластмассовых изделий.

То есть, при  изготовлении детали, образуются заусенцы, другие технологические изъяны, которые необходимо удалить.

При вращении галтовочного барабана происходит физический контакт обрабатываемых деталей, таким образом, детали, перетираясь друг с другом, удаляют дефекты с самих себя.

Как правило, галтовочный барабан состоит из вращающегося барабана, в котором находятся, обрабатываемые изделия и опирается на точки опоры - подшипниковые узлы.

Для вращения галтовочного барабана предназначен привод, который  преобразует энергию электродвигателя, в необходимые параметры, для осуществления технологического процесса - операции галтовки изделий.

В данном проекте, привод состоит из классических элементов  механических передач, которые позволяют произвести качественную продукцию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определение кинематическихи силовых параметров привода.

Расчет проводим табличным методом (табл. 1) по следующим формулам:

Тi = Pi / w_i ;

Рi = Р_ТР / h _i

 w _i = w _{i + 1} * u _i

где Тi - вращающий момент на валу редуктора, нм;

        Р_ТР -  требуемая мощность привода, Вт;

        Pi - мощность на валу редуктора, Вт;

        h _i - КПД ступени;

        w_i - угловая скорость вала редуктора, с^-1;

        w _{i +1} - угловая скорость предыдущего вала редуктора, с^-1;

        u _i  - передаточное отношение ступени редуктора.

Определим параметры  привода:

Потребная мощность на рабочем органе:

Р_тр = F*v = 0,8*2,5 = 2 кВт

Угловая скорость рабочего органа:

ω = 2*v/D = 2*2,5/0,4 = 12,5 1/с

Число оборотов барабана галтовочного:

n = 30*ω/π = 30*12,5/3,14 = 119 об/ми

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Кинематические и силовые параметры привода галтовочного барабана.

Элемент привода	Обозначение на схеме	u i	wI c-1	Pi кВт	Тi Нм
1	2	4	5	6	7
1 Рабочая машина
Галтовочный барабан	ГБ	-	12,5	2	300
2 Редуктор зубчатый  цилиндрический
Редуктор цилиндрический, одноступенчатый	ЦР	4	12,550	2,036 2,16	29774,3
3 Клиноременная передача
Параметры		2,972	50	2,18	19,9
4 Двигатель  электрический 4АМ90L4У3 - ТУ16 - 510.776 - 81.
3 Вал электродвигателя	Вд	-	148,6	2,2	22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчет ременной передачи

Исходные данные:

Предварительно принимаем:

Электродвигатель 4АМ90L4У3 - ТУ16 - 510.776 - 81. 

Р_н - мощность номинальная - кВт     2,2

n_s - частота вращения синхронная, об/мин    1500

n_н - частота вращения номинальная, об/мин   1420

u - передаточное число ременной передачи   3,73  

2.1 Проектный расчет ременной передачи

Определим номинальный  момент вращающий на валу электродвигателя:

Т_н = Р_н/ω_ДВ = 2200/148,6 = 22,125 Н/м

Где ω - угловая скорость вала электродвигателя;

ω_ДВ = π*n_н/30 = 3,14*1420/30 = 148,6 1/с

По номограмме [1] рис. 5.2 определим тип клинового ремня нормального сечения по числу оборотов и мощности на валу - ремень типа А ГОСТ 1284 - 80

По [1] табл. 5.4 определим минимальный диаметр ведущего шкива - d_min = 90 мм = 0,09 м.

По конструктиву принимаем диаметр ведущего шкива - d₁ = 90 мм.

Определим диаметр ведомого шкива:

d₂ = d₁*u*(1 - ε) = 90*2,972*(1 - 0,015) = 330,66 мм

где u = 2,972 - передаточное число передачи;

ε = 0,01÷0,02 - коэффициент  скольжения.

Принимаем d₂ = 330 мм.

Определим фактическое  передаточное число - u_ф и его отклонение от заданного - u:

u_ф = d₂/d₁ = 330/90 = 3,67

Δu = (|u_ф - u|)/u =  ((|3,67 – 3,73|)/3,73)*100% = 1,6% < [4%]

Определим ориентировочное  межосевое расстояние - а, мм:

а = ≥ 0,55*(d₁ + d₂) + h ≥ 0,55*(90 + 330) + 10,5 ≥ 241,5

где h = 10,5 - высота сечения клинового ремня, мм, [1] табл. К31.

Принимаем по конструктиву - а = 450 мм.

Определим расчетную  длину ремня - l:

l = 2а + π*(d₂ + d₁)/2 + (d₂ - d₁)²/4а =

2*450 + 3,14*(330 + 90)/2 + (330 - 90)²/4*450 = 1591,4 мм

 

По [1] табл. К31 округляем до ближайшего стандартного размера по длине: l = 1600 мм.

Уточним значение межосевого расстояния по стандартной длине:

 

а = 1/8*{2*l - π*(d₂ + d₁) + ([2*l - π*(d₂ + d₁)]² - 8*(d₂ - d₁)²)^0.5} =

= 1/8*{2*1600 - π*(330 + 90) + ([2*1600 - π*(330 + 90)]² - 8*(330 - 90)²)^0.5} = 400 мм

Для обеспечения  монтажа ременной передачи необходимо иметь возможность уменьшения межосевого расстояния на - δ_м:

Δм = 0,01*l = 0,01*1600 = 16 мм

Для обеспечения  натяжения ременной передачи необходимо иметь возможность увеличения межосевого расстояния на - δ_б,:

δ_б = 0,025*l = 0,025*1600 = 40 мм

Определим угол обхвата ремнем ведущего шкива, - α₁:

α₁ = 180⁰ - 57*(d₂ - d₁)/а =

180⁰ - 57*(330 – 90)/400 = 145,8⁰

Условие выбора выполнено:

α₁ = 145,8⁰ > [α₁] = 120⁰

Определим скорость ремня - v:

v = (π*d₁*n₁)/(60*10³) = (3,14*90*950)/(60*10³) = 4,47 м/с

Условие выбора выполнено:

v = 4,47 м/с ≤ [v]  = 25 м/с

Определим частоту  пробегов ремня - U:

U = l/v = 1,6/4,47 = 0,358 с^-1

Условие выбора выполнено:

U = 0,358 с^-1 < [U] = 30 с^-1,

что гарантирует срок службы ремня 1000÷5000 ч.

Определим допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем:

[Р_п] = [Р₀]*С_р*С_α*С_l*C_z = 0,8055*0,9*0,905*0,835*0,9 = 0,493 кВт

где- [Р₀] = 0,8055 кВт - приведенная допускаемая мощность (интерполирование), [1] табл. 5.5;

- коэффициенты - [1] табл. 5.2:

- С_р = 0,9 - коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы;

- С_α = 0,905 - коэффициент угла обхвата на меньшем шкиве;

- С_l = 0,835 - коэффициент влияния отношения расчетной длины ремня - l_р к базовой - l₀;

- C_z = 0,9 - коэффициент числа ремней в комплекте клиноременной передачи (ожидаемый).

Определим количество клиновых ремней:

z = Р_ном/[Р_п] = 2,2/0,493 = 4,46 шт

В проектируемых передачах малой и средней мощности рекомендуется принять число клиновых ремней - z ≤ 5 из- за неодинаковой длины и неравномерности нагружения.

Принимаем количество ремней в приводе - z = 5

Определим силу предварительного натяжения ремней - F₀:

- одного клинового ремня:

F₀ = (850*Р_ном*С_l)/(z*v*C_α*C_р) =

(850*2,2*0,835)/(5*4,47*0,905*0,9) = 85,77 Н

Определим окружную силу, передаваемую комплектом клиновых ремней:

F_t = Р_ном*10³/v = 2,2*10³/4,47 = 492 Н

Определим силы натяжения ведущей - F₁ и ведомой - F₂ ветвей:

- одного клинового ремня:

F₁ = F₀ + F_t/2z = 85,77 + 492/(2*5) = 134,97 Н

F₂ = F₀ - F_t/2z = 85,77 - 492/(2*5) = 36,57 Н 

2.2 Проверочный расчет ременной передачи

Проверим прочность  ремня по максимальным напряжениям  в сечении ведущей ветви - σ_max:

σ_max = σ₁ + σ_и + σ_v ≤ [σ]_р

σ_max = 1,67 + 7,11 + 0,025 = 8,805 Н/мм²

где - σ₁ - напряжения растяжения:

σ₁ = F₀/A + F_t/2*z*A = 85,77/81 + 492/(2*5*81) = 1,67 Н/мм²

- σ_и - напряжения изгиба:

σ_и = Е_и*(h/d₁) = 80*(8/90) = 7,11 Н/мм²

- σ_v - напряжения от центростремительных сил:

σ_v = ρ*v²*10^-6 = 1300*4,47²*10^-6 = 0,025 Н/мм²

где - А = 81 - площадь сечения ремня, мм²;

        - Е_и = 80÷100 - модуль упругости при изгибе, 1/мм²;

        - h = 8 - высота сечения ремня, мм

        - ρ = 1250÷1400 - плотность материала ремня, кг/м³.

Условие прочности  выполнено:

σ_max = 8,805 Н/мм² < [σ]_р = 10 Н/мм²

где [σ]_р = 10 - допускаемое напряжение растяжения, н/мм².

Определим силу давления шкива на вал:

F_оп = 2*F_о*sin(α₁/2) = 2*85,77*sin(145,8/2) = 163,8 Н

 

 

 

 

 

 

 

Полученные  результаты сведем таблицу.

Таблица 2 Параметры клиноременной передачи.

Параметр	Значение		Параметр	Значение
Тип ремня	Клиновый		Число пробегов ремня U, 1/c	0,358
Сечение ремня	А		Диаметр ведущего шкива, d1, мм	90
Количество  ветвей, z	5		Диаметр ведомого шкива, d2, мм	330
Межосевое расстояние, а, мм	400		Максимальное  напряжение, σmax, Н/мм2	8,805
Длина ремня, мм.	1600		Начальное напряжение ремня, F0, Н/мм2	85,77
Угол обхвата  малого шкива, α, град.	145,8		Сила давления ремня на вал, Fоп, Н	163,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет цилиндрического зубчатого зацепления

3.1 Выбор материалов для зубчатого зацепления

С целью унификации материалов для зубчатых колес и  технологии изготовления их определяем для цилиндрической зубчатой передачи, материалы со следующими свойствами:

Таким образом, по [1] с. 47 принимаем марки сталей:

- шестерня:

Сталь 40Х, твердость ³ 45HRC, (45¸50HRC), сердцевина - 269¸302НВ

Термообработка: У + ТВЧ.;

Механические  свойства:

s_В = 900 Н/мм², s_Т = 750 Н/мм², s_-1 = 410 Н/мм².

- Колесо:

Сталь 40Х, твердость £ 350НВ, ((269¸302НВ),

Термообработка: У;

Механические свойства:

s_В = 900 Н/мм², s_Т = 750 Н/мм², s_-1 = 410 Н/мм².

Разность средних  твердостей:

НВ_1СР - НВ_2СР ³ 70

Определим среднюю  твердость зубьев шестерни и колеса:

HRC_Э1СР = (45 + 50) / 2 = 47,5

НВ_2СР = (269 + 302) / 2 = 285,5