Расчёт шинорем. передачи

Курсовой проект

На тему

«Сборка червячного редуктора»

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка к курсовому проекту: 49 с., 5 рис., 2 табл., 3 источника.

 

       Объектом данной работы является червячный редуктор общего назначения.

       Цель работы — расчет и проектирование редуктора со следующими параметрами: передаваемая мощность — 4.2 кВт, частота вращения выходного вала — 45 об/мин.

       Разработка редуктора выполнялась на основе теории зубчатых передач. При расчете отдельных элементов устройства использованы теории прочности (проектирование валов, расчет шпонок) и надежности (выбор подшипников).

       В результате работы спроектирован редуктор, обеспечивающий заданные параметры и разработан его общий вид. Объем проведенных расчетов и конструкторских проработок позволяет перейти к разработке комплекта технической документации на одноступенчатый червячный редуктор общего назначения.

 

РЕДУКТОР, СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ, ВАЛ, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ, РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА, ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА, ЧЕРВЯЧНОЕ КОЛЕСО, ЭПЮРА

ЗАДАНИЕ

для курсового проекта по предмету Теоретическая механика раздел «Детали машин»

учащемуся специальности 5.090242курса 2 группы МО-00-1д тов. Сивер Донецкого электрометаллургического техникума.

       Тема задания: рассчитать червячный редуктор общего назначения.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Мощность на выходном валу редуктора, p_вых = 4,2 КВт.

Частота вращения ведомого вала, n_вых = 45 об/мин.

Режим нагрузки — постоянный.

Редуктор предназначен для длительной эксплуатации и мелкосерийного производства.

 

Курсовой проект на указанную тему выполняется учащимся техникума в следующем объеме:

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1. Общая часть

Введение

2. Расчетная часть

2.1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя.

2.2. Расчет клиноременной передачи.

2.3. Расчет зубчатой передачи редуктора.

2.4. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников.

2.5. Конструктивные размеры шестерни и колеса.

2.6. Конструктивные размеры корпуса редуктора.

2.7. Первый этап эскизной компоновки редуктора.

2.8. Проверка долговечности подшипников.

2.9. Второй этап эскизной компоновки редуктора.

2.10. Выбор посадок основных деталей редуктора.

2.11. Тепловой расчет редуктора.

2.12. Проверка прочности шпоночных соединений.

2.13. Уточненный расчет валов.

2.14. Выбор сорта масла.

2.15. Сборка редуктора.

3. Графическая часть

Лист 1. Сборочный чертеж

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Чернавский С.А., Боков К.Н. Курсовое проектирование деталей машин.— М.: 1987.

2. Дунаев П.Ф.. Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование.— М.: 1990.

3. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин.— М.: 1984.

4. Чернилевский Д.В. Детали машин и механизмов. Курсовое проектирование.— К.: 1987.

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК

выполнения курсового проекта

№ п / п	Содержание работ	Примерный объем работ, %	Месяц и дни выполнения
			06.02.02	13.02.02	10.02.02	06.03.02	20.30.02	27.03.02	03.04.02	10.04.02	17.04.02	24.04.02
1	Введение	5
2	Кинематический расчет и выбор электродвигателя	8
3	Расчет клиноременной передачи.	7
4	Расчет зубчатой передачи редуктора	14
5	Предварительный расчет валов и выбор подшипников.	6
6	Конструктивные размеры шестерни и колеса	8
7	Конструктивные размеры корпуса редуктора	7
8	Первый этап эскизной компоновки редуктора.	6
9	Проверка долговечности подшипников	6
10	Второй этап эскизной компоновки редуктора.	7
11	Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений	5
12	Проверочный расчет валов редуктора	7
13	Выбор посадок основных деталей редуктора	5
14	Выбор сорта масла	5
15	Сборка редуктора	3

 

Дата выдачи «____» ___________ 2002 г.       Срок окончания «____» ___________ 2002 г.

 

Преподаватель ______________________ Высочин А.А.

Председатель предметной комиссии _________________

 

Настоящее задание подшивается к пояснительной записке выполняемого курсового проекта.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая часть

Введение

2. Расчётная часть

2.1. Кинематический расчёт и выбор электрического двигателя.

2.2. Расчёт клиноременной передачи.

2.3. Расчёт зубчатой передачи редуктора.

2.4. Предварительный расчёт валов редуктора и выбор подшипников.

2.5. Конструктивные размеры корпуса редуктора.

2.6. Первый этап эскизной компоновки редуктора.

2.7. Проверка долговечности подшипников.

2.8. Второй этап эскизной компоновки редуктора.

2.9. Выбор посадок основных деталей редуктора.

2.10. Проверка прочности шпоночных соединений.

2.11. Уточненный расчёт валов.

2.12. Тепловой расчёт редуктора.

2.13. Выбор сорта масла.

2.14. Сборка редуктора.

Литература.

Общая часть

 

Введение

 

       В основе работы большинства машин и механизмов лежит преобразование параметров и кинематических характеристик движения выходных элементов по отношению к входным. Наиболее распространенным механизмом для решения данной задачи является редуктор, который представляет систему зубчатых передач выполненных в герметично закрытом корпусе.

       Заданием данного курсового проекта является спроектировать червячный редуктор общего назначения, предназначенный для длительной эксплуатации и мелкосерийного производства.

Расчётная часть.

 

2.1. Кинематический расчёт и выбор эл. двигателя

 

       При выполнении кинематического расчёта и выборе эл. двигателя необходимо учитывать потери энергии, которые происходят временной передачи, в зацеплении зубчатых колёс с учётом потерь в подшипниках.

       По таблице 1.1 [1] принимаем их КПД соответственно:

ременной передачи:                           η_рем 0,94...0,96

зубчатой передачи (червячной):       η_зуб = 0,85 (предварит.)

подшипников:                                    η_под 0,99

       Общий КПД привода:

η_общ = η_рем * η_зуб * η²_подш = (0,94...0,96) * 0,8 * 0,992 = 0,73...0,85

       Требуемая мощность эл. двигателя:

Р_эл.тр. = Р_вых / η_об

Р_эл.тр. = 4,2 / (0,73...0,8) = 5,75...5,25 кВт

       Требуемая частота вращения вала эл. двигателя:

n_{эл.треб.} = и_вых * и_рем * и_зубч

где и_рем — передаточное число ременной передачи;

и_зуб — передаточное число зубчатой передачи.

       По табл. 1.2 [1] принимаем:

и_рем = 2...4

и_зуб = 16...50

n_этр = 45(2...4)(16...50) = 1440...9000 об/мин.

       По табл. 19.27 [1] выбираем эл. двигатель трёхфазный короткозамкн. закрытый обдуваемый единой серии 4А с асинхронной частотой вращения n₁ = n_э = 1445 с мощностью эл. двигателя 5,5 кВт.

       Тип двигателя 112М4 / 1445:

Р_э = Р₁ = 5,5 кВт.

       Общее передаточное число привода:

и_общ = n_э/в_вых = n₁/n₃ = 1445 / 45 = 32,1

и_общ = и_рем * и_зуб

принимаем и_рем = 2.

Тогда

и_зуб = и_общ / п_рем = 32,1 / 2 = 16,05

       Частота вращения валов (см. рис. 1):

вала 1 — n₁ = n_э = 1445

вала 2 — n₂ = n₁ / и_рем = 1445 / 2 = 722,5 об/мин

вала 3 — n₃ = n_вых n₃ = n₂ / и_зуб = 722,5 / 16,05 = 45,0 об/мин

       Угловые скорости валов:

вала 1 — v₁ = π * n₁ / 30 = 3,14 * 1445 / 30 = 151,2 рад/сек

вала 2 — v₂ = π * n₂ / 30 = 3,14 * 722,5 / 30 = 75,62 рад/сек

вала 3 — v₃ = π * п₃ / 30 = 3,14 * 45 / 30 = 4,9 рад/сек

       Вращающие моменты на валах:

на валу 1 — T₁ = 9550 * Р₁ / n₁ = 9550 * 5,5 / 1445 = 36,34 Нм

на валу 2 — T₂ = T₁ * и_рем * η_рем = 42,95 * 2 * 0,96 = 69,79 Нм

на валу 3 — Т₃ = 9550 * Р₃ / n₃ = 9550 * 4,2 / 45 = 891 Нм

вал 1 — вал эл. двигателя; 2 — вал шестерни; 3 — вал колеса.

 

 

№ вала	Частота вращения об/мин	Угловая скор v рад/сек	Вращ. момент
1	1435	151,2	36,34
2	722,5	75,62	69,79
3	45,0	4,9	897

Кинем. схема

 

Расчёт шинорем. передачи

 

       Исходные данные для расчёта:

– передаваемая мощность — 5,5 кВт;

– частота вращения ведущего шкива — 1445 об/мин;

– передаточное число и_рем = 2.

       По номогра мме рисунок 5.2 ( ) в зависимости от частоты вращения n₁ = 1445 об/мин и перед. мощности Р_эл.дв. = 5,5 кВт принимаем сечение клинового ремня А.

       Вращающий момент:

Т_тр = Р_эл.тр. / ω₁

ω₁ = πn / 30 = 3,14 * 1445 / 30 = 151,2с ^{– 1}

Т_тp = 5,5 * 10³ / 151,2 = 36376 Н мм

       Диаметр меньшего шкива

d₁ = (3...4) ³√T_тр

d₁ = (3...4) ³√36376 = 99,4...132,5

       Согласно таб. 5.4 min  f шкива 90 мм.

       Принимаем d = 100 мм.

       Диаметр большого шкива

d₂ = u_peм * d₁ * (l – ε)

где ε = 0,015 — скольжение ремня

и = 2 — перед. число рем. перед.

d₂ = 2 * 100(1 – 0,015) = 197

       Принимаем d₂ = 200 мм

       Уточняем перед. число d₂ / d₁(1 – ε) = 200 / 100(1 – 0,015) = 2,03.

       Окончательно принимаем диам. шкивов:

d₁ = 100 мм; d₂ = 200 мм.

       Межосевое расстояние следует принять в интервале:

a_min = 0,55 (d₁ + d₂) + T_о

а_max = d₁ + d₂

где Т_о — высота сечения ремня

а _min = 0,55(100 + 200) + 8 = 173

а_max = 100 + 200 = 300 мм

       Предварительно принимаем а_рем = 240 мм.

       Расчетная длина ремня определяется по формуле:

L_p = 2a_peм + 0,5π(d₁ + d₂) + (d₂ – d₁)² / 4 * а_рем

L_p = 2 * 240 + 0,5 * 3,14(100 + 200) + (200 – 100)² / 4 * 240 = 961,7 мм

       Ближайшее стан. значение длины ремня по ГОСТ 12841-80 L = 1000 мм.

       Условное обозначение ремня сечения А с расчетной длиной L = 1000 мм с хордной тканью в тянущем слое.

       Ремень А — 1000Т ГОСТ 12841-80.

       Уточненное значение межосевого расстояния a_рем с учетом стандарт, длины ремня L считаем по формуле:

а_рем = 0,25[(L – ω) + √(L – ω)² – 2y

где ω = 0,5π(d2 – d1) = 0,5 * 3,14(200 – 100) = 157,1

y = (d1 + d2)² = (100 + 200)² = 90000 мм²

а_рем = 0,25[(1000 – 157,1) + √(1000 – 157,1)² – 2 * 90000 = 392,8 мм

       Принимаем а_рем = 392 мм.

       При монтаже передачи необх. обеспечить возможность уменьшения межосевого расст. на 0,01L = 0,01 * 1000 = 10 мм для обеспечения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на 0,025L = 0,025 * 1000 = 25 мм для натяжения ремней.

       Угол обхвата меньшего шкива опред. по формуле

L = 180° – 57° ((d₂ – d₁) / a_рем)) = 180 – 57((200 – 100) / 392) = 165° 30'

       Коэф. режима работы, учитыв. условия эксплуатации С_р = 1,0.

       Коэф. учит, влияние длины ремня с₁ = 0,98.

       Коэф. учит. Влияние угла обхвата с₁ = 0,98.

       Скорость ремня:

v = (πd₁n₁) / (60 * 10³) = (3,14 * 100 * 1445) / (60 * 10³) = 7,57 м/с

Р_о — мощность передав. одним ремнем 1,6 кВт

коэф. числа ремня в передаче с_z = 0,9

       Число ремней:

z = (55 * 1) / (1,6 * 0,98 * 0,9 * 0,98) = 3,71

       Принял z = 4

       Определяем силу предвар. натяж. F_o, и одного клинового ремн:

F_o = 850 * P_ном * C₁ / z * V * C_x * С_Р = (850 * 5,5 * 0,98) / (4 * 7,57 * 0,98 * 1) = 154,5 Н

       Давление на вал определяется по формуле:

F_a = 2F_o * zsina / 2 = 2 * 154,5 * 4sin165,5 / 2 = 1226 Н

       Ширина шкивов В_ш = (Я – 1)у + 2а = (4 – 1)15 + 2 * 10 = 65 мм.