Расчет двухступенчатого редуктора

Расчет двухступенчатого редуктора

Задание

Спроектировать привод конвейера

Введение

Привод подвесного ленточного конвейера, который необходимо спроектировать, включает в себя:

) электродвигатель асинхронный короткозамкнутый трёхфазный;

) двухступенчатый редуктор. Двигатель для привода выбирается из стандартных по требуемой мощности и частоте вращения вала.

Передаваемый им момент через муфту передаётся редуктору, в котором он увеличивается за счёт уменьшения угловой скорости, а затем через вторую муфту на приводной барабан конвейера.

Основные задачи, которые необходимо решить в ходе работы относятся в основном к редуктору, это разработка привода удовлетворяющего всем техническим требованиям, предъявляемым к нему. Редуктор должен быть собран из стандартных деталей и его размеры необходимо выбирать из уже имеющихся, чтобы в процессе эксплуатации их можно быстро и легко заменить. Для этого из нескольких вариантов редукторов и двигателей необходимо выбрать наиболее оптимальный с точки зрения предъявляемых к нему требований.

Определение требуемой мощности двигателя

Определяем искомую мощность Р, Вт

Р=  ,

Где F - тяговое усилие на звездочке, - скорость ленты,

η - КПД привода

ηобщ=η1+ η2+ η3+ η4

η1 - зубчатая передача;

η2 - КПД муфты;

η3 - ременная передача;

η4 - КПД подшипников.

η общ= 0,99×0,993×0,972×0,96= 0,88

Мощность P= = 2,21 кВт

Принимаем мощность двигателя 2,20 кВт

Общее передаточное число двухступенчатого редуктора:

= U1+U2+U3

Пусть U= 3×4×5= 60

Определяем частоту вращения двигателя:дв=nрмU’,

где nрм - частота вращения рабочего органа машины.

Для цепных конвейеров:

рм= ,

V - скорость конвейера, м/с;- число зубьев ведущей звездочки;- шаг тяговой цепи, мм.рм=  =18 мин-1дв= 18×60 = 1080 мин-1

Принимаем частоту вращения двигателя - 1000 мин-1

Фактическое передаточное число определяем по ГОСТ.=  =  = 55.55= 2×5,6×5 = 56

Погрешность ∆U = ×100% = -0.81%

Принимаем окончательные передаточные числа:= 2, U2 = 5,6, U3 = 5

Определение силовых и кинематических параметров двигателя

Частота вращения двигателя, мин-1:

Двигатель n1= nдв = 1000 мин-1

Быстроходный вал: n2 = =  = 500 мин-1

Промежуточный вал: n3 = 89,28 мин-1

Выходной вал: n4 = 17,85 мин-1

Угловая скорость ω, с-1

Двигатель: ω1 =  = 104,6 с-1

Быстроходный вал: ω2 =  =  = 52,3 с-1

Промежуточный вал: ω3 =  = 9,33 с-1

Выходной вал: ω4 =  = 1,86 с-1

Вращающий момент Т, Нм

Двигатель: Т1 =  = 21,03 Нм

Промежуточный вал: Т3 = T2 × U2 = 42,06 × 5,6 = 235,5 Нм

Выходной вал: Т4 = T3 × U3 = 235,5 × 5 = 1177,6 Нм

Термообработка

Выбираем материал зубчатых колес и валов - сталь 45

Выбираем термообработку - улучшение.

Твердость зубчатых колес d2 и d4 принимаем 250 НВ

Твердость шестерен d1 и d3 - НВ2,4 + 10 = 260 НВ

Контактные напряжения:

σНlimB1,3 = 2HB1,3 + 70 = 570 МПа

σНlimB2,4 = 2НВ2,4 + 70 = 590 МПа

Допускаемые контактные напряжения при расчете на сопротивление усталости для шестерни:

σН =  =  = 536,36 МПа

Допускаемые контактные напряжения при расчете на сопротивление усталости для колеса:

σН =  =  = 518,38 МПа, где- коэффициент долговечности;- коэффициент безопасности.

Принимаем σН = 518 МПа

Допускаемые напряжения на изгиб зубьев:

σF1,3 =  =  = 267,4 МПа

σF2,4 =  = 257,1 МПа

Принимаем σF = 257 МПа

Расчет ступеней редуктора.

Рассчитываем тихоходную ступень.

Межосевое расстояние определяем по формуле:

а ≥ Ка × (и + 1) ×  , где:

Ка - вспомогательный коэффициент;- передаточное число ступени;

Khβ - коэффициент неравномерности нагрузки;

Т - крутящий момент;

ψba - коэффициент ширины венца колеса

а = 495 × (5 + 1) ×  = 284, 29 мм

Принимаем межосевое расстояние aт по ГОСТ = 315 мм

Ширина колеса b4 = aт × ψba = 315 × 0,2 = 63 мм

Ширина шестерни принимается на 2 - 4 мм больше ширины колеса: b3 = 65 мм

Модуль определяется:= (0,01 … 0,02) a = 2,8 … 5,6= 3,5=  = 30 = z3 × u = 150

Уточняем фактическое межосевое расстояние:

aω =  =  = 315 мм

Принимаем z3 = 30, z4 = 150

Высота зуба h = 2,25m = 2,25 × 3,5 = 7,875мм

Высота головки зуба h` = m = 3,5 мм

Высота ножки зуба h`` = 1,25m = 4,375мм

Делительный диаметр d3 = mz3 = 3,5 × 30 = 105 мм

Делительный диаметр d4 = mz4 = 3,5 × 150 = 525 мм

Диаметр вершин зубьев da3 = d3 + 2m = 105 + 7 = 112 мм

Диаметр вершин зубьев da4 = d4 + 2m = 525 + 7 = 532 мм

Диаметр впадин зуб. колес:= d3 - 2,5m = 105 - 8,75 = 96,25 мм= d4 - 2,5m = 525 - 8,75 = 516,25 мм

Рассчитываем быстроходную ступень.

Межосевое расстояние определяем по формуле:

а ≥ Ка × (и + 1) ×  

а = 495 × (5,6 + 1) ×  = 177,3 мм

Принимаем aб = 180 мм

Ширина колеса b2 = aб × ψba = 180 × 0,2 = 36 мм

Ширина шестерни b1 = 38 мм

Модуль mб = (0,01 … 0,02)a = 1,8 … 3,6 = 2,5

Число зубьев z1 =  = 21,8= 21,81 × 5,6 = 122,1

Уточняем фактическое межосевое расстояние:

aω =  =  = 179,8 мм

Принимаем z1 = 22 мм, z2 = 122 мм

Высота зуба h = 2,25m = 2,25 × 2,5 = 5,625 мм

Высота головки зуба h` = m = 2,5 мм

Высота ножки зуба h`` = 1,25m = 1,25 × 2,5 = 3,125 мм

Делительный диаметр d1 = mz1 = 22 × 2,5 = 55 мм

Делительный диаметр d2 = mz2 = 2,5 × 122 = 305 мм

Диаметр вершин зубьев da1 = d1 + 2m = 55 + 5 = 60 мм

Диаметр вершин зубьев da2 = d2 + 2m = 305 + 5 = 310 мм

Диаметр впадин зуб. колес:= d1 - 2,5m = 55 - 6,25 = 48,75 мм= d2 - 2,5m = 305 - 6,25 = 298,75 мм

двигатель шестерня подшипник шпоночный соединение

Расчет валов

Диаметр выходного конца ведущего вала под подшипник: d ≥  , где:

Т - крутящий момент, Н × мм

[]кр - допускаемое напряжение на кручение d4 =  = 61,75 мм=  = 37,2 мм=  = 20,33 мм

Диаметр вала под зубчатое колесо:=  =  = 66,52 мм=  = 40,09 мм=  = 21,90 мм

На быстроходном валу шестерня изготавливается вместе с валом.

Принимаем, что диаметр вала под зубчатое колесо будет равен:= 68 мм, d3 = 42 мм, d2 = 25 мм

Шпоночные соединения

Длина шпонки должна быть меньше длины ступицы на 2…10 мм

Выбираем стандартную стальную призматическую шпонку

Расчет на смятие σсм =  ≤ [σ]см, где:- рабочая длина шпонки,- глубина врезания в паз вала,

[σ]см - допускаемое напряжение смятия, 110 … 140 МПа

σсм4 =  = 141,6 МПа

Увеличиваем ступицу колеса до 72 мм. Тогда:

σсм4 =  = 133,5 МПа

На промежуточном валу сила смятия:

σсм3 =  = 71,81 МПа - колесо

σсм2 =  = 20,49 МПа - шестерня

Выбор подшипников

В редукторе принимаем шарикоподшипники радиальные однорядные:

- для тихоходного вала, с d = 60мм, D = 130мм, B = 31мм

- для промежуточного вала, с d = 35мм, D = 72мм, B = 17мм

- для быстроходного вала, с d = 20мм, D = 47мм, B = 14мм

Смазка зубчатых зацеплений и подшипников

Смазывание производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм.

Объем масляной ванны V определяется из расчета 0,25 дм3 масла на 1 кBт передаваемой мощности= 0,25 х 3,417 = 0,85дмЗ

По таблице устанавливаем вязкость масла. Рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 22 х 10-6 м2/с.

По таблице принимаем масло индустриальное И-20А.

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УT-l, периодически наполняем его шприцем через пресс - масленку.

Заключение

При расчете редуктора важную роль играют правильный выбор комплектующих, их максимальная надежность и долговечность, минимальная цена. Наиболее важной задачей при разработке привода, было обеспечение нормальной работы в течение заданного срока службы.

Библиографический список

1. С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Д.В. Чернилевский Курсовое проектирование деталей машин. - М: Машиностроение, 1995 - 351с.

. Г.М. Ицкович, В.А. Киселёв, С.А. Чернавский Курсовое проектирование деталей машин. - М: Машиностроение, 1965 - 395с.

. С.А. Чернавский, К.М. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В. П. Козинцов, Курсовое проектирование деталей машин. - М: Машиностроение, 1978 - 416с.

. А.Е. Шейнблит, Курсовое проектирование деталей машин.- М: Маши-ностроение, 1991 - 432с.

. Г.Б. Иосилевич Детали машин. - М: Машиностроение, 1988 - 368с.