Детали машин

       СОДЕРЖАНИЕ

 

Задание на курсовой проект                                                                                 4

Введение            5   1. Расчет данных для ЭВМ                    6

1.1 Подбор электродвигателя        6

1.2 Назначение термообработки материала                        7

1.3 Коэффициенты относительной ширины колес      7

1.4 Эквивалентное время работы редуктора      7

2. Выбор оптимального варианта компоновки редуктора    8

2.1 Определение диаметра выходного вала      8

2.2 Выбор оптимального варианта        8

3. Определение вращающих моментов и частот валов для оптимального

            варианта                                11

3.1 Определение вращающих моментов              11

3.2 Определение частот вращения               11

4. Геометрический расчет передач редуктора                                                  13

4.1 Расчет тихоходной прямозубой ступени             13

4.2 Расчет быстроходной косозубой передачи             13

5. Проверочный расчет зубчатой передачи             15

5.1 Выбор материала и термообработки зубчатых передач           15

2.2 Определение допускаемых контактных напряжений           15

5.3 Определение допускаемых изгибных напряжений                             17

5.4 Определение расчетных контактных напряжений                             20

5.5 Определение расчетных изгибных напряжений                                      .21

5.6 Вывод работоспособности передачи                                                 .23

6. Разработка эскизного проекта редуктора                           24

6.1 Определение диаметров  вала               24

6.2 Определение расстояний  между деталями передачи           25

6.3 Выбор подшипников                  26

6.4 Конструирование зубчатых  колес              27

7. Расчет промежуточного вала на усталостную прочность                   29

7.1 Определение усилий, действующих на вал             29

7.2 Расчетная схема для промежуточного вала             30

7.3 Определение реакций  и построение эпюр изгибающих  моментов в 

вертикальной плоскости                 31

7.4 Расчетная схема  сил нагружения вала в горизонтальной  плоскости, 

            определение реакций в опорах               32

7.5 Определение суммарного  изгибающего момента в опасных сечениях   32

7.6 Определение суммарных реакций в опорах А и D           32

 

 

 

 

 

7.7 Определение фактического  запаса усталостной прочности  вала в 

            сечении В                         33

7.8 Определение фактического  запаса прочности вала в сечении  С       35

            8. Проверка долговечности подшипников качения опор

            промежуточного вала                         37

9. Проверочный расчет шпоночных соединений           38

10. Конструирование корпусных  деталей и крышек           40

10.1 Корпус редуктора               40

10.2 Выбор уплотнения               44

11. Расчет отклонений  размеров и допусков формы  промежуточного 

вала и зубчатого  колеса быстроходной ступени           45

11.1 Расчет отклонений  размеров и допусков формы  промежуточного 

вала                    45

11.2 Расчет отклонений размеров и допусков формы зубчатого колеса

быстроходной ступени                 48

11.3 Расчет длины общей  нормали зубчатого колеса быстроходной

ступени и  шестерни тихоходной ступени             50

12. Смазка редуктора                52

12.1 Подбор системы смазки                         52

12.2 Смазочные устройства                 53

12.3 Краткое описание  сборки редуктора            54

13. Компоновка приводной станции               55

13.1 Подбор муфты                   55

13.2 Конструирование плиты приводной станции           56

Список использованных источников                 58

Приложение                      59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Привод грузоподъемной машины сконструирован для передачи крутящего момента на барабан, который обеспечивает поднятие груза со скоростью 34 м/мин.

Привод грузоподъемной машины состоит из электродвигателя, редуктора, барабана, троса. Электродвигатель и барабан присоединены к редуктору при помощи муфт. Подъем груза осуществляется тросом, который наматывается на барабан. Барабан приводится в движение от электродвигателя через редуктор и муфты. Редуктор осуществляет повышение крутящего момента и снижение частоты вращения до требуемой величины.

Редуктор состоит из быстроходной косозубой передачи и тихоходной прямозубой передачи. Смазка зубчатых колес и подшипников осуществляется разбрызгиванием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчет данных для ЭВМ

 

Диаметр каната определяем по формуле:

d_кан = 0,1·

,

где F - сила тяги, кН;

d_кан = 0,1·

= 10,6 мм

Принимаем d_кан = 11 мм.

Диаметр барабана определяем по формуле:

D_бар ≥ 25·d_кан,

D_бар ≥ 25·11 = 275 мм;

Полученный диаметр  барабана округлим в соответствие с  нормативными линейными размерами по ГОСТ 6636 – 69 [2, С.410] и принимаем D_бар = 280 мм.

Определим длину барабана по формуле:

l_бар = (1…2)· D_бар = 2·280 = 560 мм.

Определим крутящий момент барабана по формуле:

Т_бар =

= = 1568 Н·м;

Определим частоту вращения барабана:

n_бар =

= = 38,65 об/мин.

 

1.1 Выбор электродвигателя

 

    Потребную мощность для  подъема груза определяется по  формуле:

                                                Р_потр =

,                                           (1.1)

где  η - КПД привода;

                                                  η = η_бар·η_т·η_б·η_м,                                            (1.2)     

    где h _бар – КПД барабана, h _бар = 0,95 [2, C.6];

          h _т – КПД тихоходной ступени, h _т = 0,97 [2, C.6];

         h _б – КПД быстроходной ступени, h _б = 0,97 [2, C.6];

           h _м – КПД муфты, h _т = 0,98 [2, C.6].

Подставляем найденные значения в формулу (1) определяем потребную мощность для подъема груза

Р_потр =

= 7,24 кВт.

Частоту вращения вала определяем по формуле:

                                                   n_э = n_бар · i,                                                  (1.3)

где i - передаточное отношение редуктора;

      i = 8 … 25;

n_э = 38,65·(8…25) = 309,2 …966,25 об/мин

Учитывая полученный диапазон частот вращения вала выбираем электродвигатель по таблице 24.9 [2, С.417] АИР 160S8/727 ТУ 16-525.564-84

Определяем передаточное отношение привода:

                                           i_прив =

= = 18,81;                                  (1.4)

Определяем передаточное отношение редуктора:

i_ред  = i_прив = 18,81.

 Крутящий момент на выходном валу определяем по формуле:

                                         Td_вых =

= = 1651 Н·м.                           (1.5)

 

1.2 Назначение термообработки материала

 

Термообработку материала выбирают, учитывая следующие условия:

1. Td_вых ≤ 1000 Н·м - термоулучшение, нормализация;

2. 1000 < Td_вых  ≤ 1500 Н·м - закалка с низким отпуском;

3. 1500 < Td_вых - цементация, азотирование.   

Так как Td_вых = 1651 Н·м, то выбираем для материала термообработку - азо-

тирование.

Допускаемое напряжение

[σ_н] = 1000 … 1200 МПа

Выберем допускаемые  напряжения для быстроходной и тихоходной ступени, учитывая, что в тихоходной ступени σ_н должно быть выше на 30…50 МПа.

Принимаем

[σ_н]_б = 1050 МПа, [σ_н]_т = 1100 МПа.

 

1.3 Коэффициенты относительной ширины колес

 

Относительную ширину колес определяем по формуле:

                                                       ψ_ва =

,                                                 (1.6)        

ψ_ва = 0,25…0,4

Принимаем :

-ширину колес быстроходной ступени   ψ_{ва б} = 0,3;

-ширину колес тихоходной  ступени  ψ_{ва т} = 0,35.

 

1.4  Эквивалентное время работы редуктора

 

Время работы редуктора определяем по формуле:

                                                       Lh_e = μ_н ·Lh,                                             (1.7)

где  μ_н = 0,18, [3, табл. 8.9];

        Lh - заданный срок службы, час.

Lh_e = 0,18·13000 = 2340 час.

 

2 Выбор оптимального варианта компоновки редуктора

 

2.1 Определение диаметра выходного вала

 

Диаметр выходного вала определяем по формуле:

                                               d_вых =

,                                             (2.1)

 

где [τ] = 15 … 30 МПа;

Принимаем [τ] = 20 МПа.

d_вых =

мм;

Полученный диаметр выходного  вала округлим в соответствие с нормальными размерами по ГОСТ 6636 – 69 [2, С.410] и принимаем d_вых = 75 мм.

 

2.2 Условия для выбора оптимального варианта

 

Для выбора оптимального варианта необходимо проверить два условия - условие сборки и условие смазки.

1. Условие сборки.

                                  Δ = a_wт -

- ≥ 10 … 15 мм                             (2.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Схема редуктора

 

2. Условие смазки

d_2Т > d_2Б

Проверим условия для  данных шести вариантов компоновки редуктора.

 

Вариант № 1

a_wт = 190 мм, d_2Б = 150,76 мм;

Δ = 190 - - = 77,12 ≥ 10 … 15 мм;

d_2Т > d_2Б

316 > 150,76

Оба условия выполняются.

 

Вариант № 2

a_wт = 180 мм, d_2Б = 170,88 мм;

Δ = 180 - - = 57,06 ≥ 10 … 15 мм;

d_2Т > d_2Б

291 > 170,88

Оба условия выполняются.

Вариант № 3

a_wт = 170 мм, d_2Б = 190,98 мм;

Δ = 170 - - = 37,01 ≥ 10 … 15 мм;

d_2Т > d_2Б

270,8 > 190,98

Оба условия выполняются.

 

Вариант № 4

a_wт = 160 мм, d_2Б = 211,34 мм;

Δ = 160 - - = 16,83≥ 10 … 15 мм;

d_2Т > d_2Б

247,55 > 211,34

Оба условия выполняются.

 

Вариант № 5

a_wт = 160 мм, d_2Б = 170,88 мм;

Δ = 160 - - = 1,765 < 10 … 15 мм;

d_2Т > d_2Б

238,49 < 241,47

 

Оба условия  не выполняются.

 

Вариант № 6

a_wт = 160 мм, d_2Б = 264,1 мм;

Δ = 160 - - = -9,55 < 10 … 15 мм;

 

 

d_2Т > d_2Б

232,45 < 264,1

Оба условия  не выполняются.

Условиям 1 и 2 удовлетворяют  первые 4 варианта, наиболее оптимальным  является вариант № 4, т.к. значение d_2Б наиболее близко к значению d_2Т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Определение вращающих моментов и частот валов для оптимального варианта

 

3.1 Определение вращающих моментов

 

Вращающий момент на колесе тихоходной ступени:

                                                   Т_2Т =

,                                               (3.1)

где η_подш - КПД подшипника;

      η_подш = 0,99 [2, С.6];

Т_2Т =

= 1667,7 Н·м;

Вращающий момент на шестерне тихоходной ступени:

                                                   Т_1Т = ,                                           (3.2)

где u_Т - передаточное число на тихоходной ступени;

       u_Т = 3,42;

       η_зац - КПД зацепления [2, С.6];

       η_зац = 0,97;

Т_1Т =

=502,7 Н·м;

Вращающий момент на колесе быстроходной ступени:

                                     Т_2Б =

= = 507,8 Н·м;                              (3.3)

Вращающий момент на шестерне быстроходной ступени: