Смекни!
smekni.com

Редуктор конический

I. Кинематическийрасчет и выборэлектродвигателя.

М = 450 Н · м, Wк= 6 рад/с.

Общий КПД:

Вал А:

.

Р = М · W= 6 · 450 = 2700 (Вт)

Требуемаямощностьэлектродвигателя:

Выбираемэлектродвигательс частотойвращения 1000 об/мин4А112МА6У с параметрамиРдв= 3 кВт и скольжением4,7 %.

Номинальнаячастота вращения:

nдв= 1000 – 47 = 953 об/мин.

.

Общее передаточноеотношениепривода:

Частныепередаточныечисла можнопринять дляредуктора Uр= 3,98, тогда дляцепной передачи

Частотавращения иугловые скоростивалов редуктора:


Вал Р(кВт) W(рад/с) n(об/мин) М(Н · м)
В 3000 99,7 953 30
С 2900 25 239 120
А 2700 6 57,3 450

Вал В:

n1= nдв= 953 об/мин

W1= Wдв= 99,7 рад/сек.

Вал С:

Вал А:



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



nк= 57,3 об/мин

Wк= 6 рад/с

Вращающиемоменты на валушестерни:

на валу колеса:

Т2= Т1 ·U1= 30 · 3,98 = 120 Н · м = 120 · 103Н · мм



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



II. Расчет зубчатыхколес редуктора

Для шестернипримем сталь40Х улучшеннуюс твердостьюНВ 270; для колесасталь 40Х улучшеннойтвердостьюНВ 245.

Допускаемоеконтактныенапряжения:



Здесь принятодля колеса δHlimb=2HB+70=2·245+70=560MПа.

При длительнойэксплуатациикоэффициентдолговечностиКHL=1.

Коэффициентбезопасностипримем [SH]=1,15.

КоэффициентKпри консольномрасположениишестерни 1,35,коэффициентширины венцапо отношениюк внешнемуконусномурасстояниюψ=0,285.

Внешнийделительныйдиаметр колеса:

в этой формуледля прямозубыхпередач Кd= 99; передаточноечисло u=up=3,98

Принимаемпо ГОСТ 1289-76 ближайшеестандартноезначение de2=1000мм.

Примем числозубьев шестерниZ2=Z;U=253,98=99,5

Примем Z2= 100. Тогда




Отклонениеот заданного , что меньшеустановленныхГОСТ 12289-76, 3%.

Внешнийокружной модуль




Уточняемзначение:

de2= meZ2 =10 100 = 1000 мм


О

тклонениеот заданногозначения составляетчто допустимо,т.к. менее допустимых2%.


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ


Углы делительныхконусов:

Ctg 1= U= 3,98; 1= 14054|

2 = 900- 1= 900 - 14054|= 75046|

Внешнееконусное расстояниеReи длина зубаb;



b = ΨbReRe= 0,285 515 = 146,7 мм

Принимаемb=147 мм

Внешнийделительныйдиаметр шестерни

de1= meZ1= 10 25 = 250 мм

Среднийделительныйдиаметр шестерни

d1= 2(Re- 0,5b) sin = 2(515 – 0,5 147) sin 14054|= 883 0,2571 = 227 мм

Внешниедиаметры шестернии колеса (повершинам зубьев)

dae1= de1+ 2me cos 1= 250 + 2 10 cos 14054|= 264 мм

dae2= de2+ 2m cos 2= 1000 + 2 10 cos 75046|= 1000 20 0,26 = 1020,26 мм.

Среднийокружной модуль



К

оэффициентширины шестернипо среднемудиаметру

Средняяокружная скоростьколес:



Дляпроверки контактныхнапряженийопределяемкоэффициентнагрузки:

KH= KKKHU

При Ψbd= 0,6, консольномрасположенииколес и твердостиHB350коэффициент,учитывающийраспределениенагрузки подлине зуба, КНβ= 1,23.

Коэффициент,учитывающийраспределениенагрузки междупрямыми зубьями,КНα= 1,05.

Коэффициентучитывающийдинамическуюнагрузку взацеплении,для прямозубыхколес при U5 м/с. КHU= 1,05

КН= 1,23 · 1,0 · 1,05 = 1,3

Проверяемконтактноенапряжение:


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



Силы в зацеплении:


окружная


радиальнаядля шестерни,равная осевойдля колеса,

Fr1= Fa2= Ft· tg α · cos δ1= 263 · tg 20 · cos 14054|= 0,97 ·263 · 0,36 = 92

осевая дляшестерни, равнаярадиальнойдля колеса,

Fa1= Fr2= Ft· tg α · sin δ1= 263 · tg 20 · sin 14054|= 263 · 0,36 · 0,24 = 23

Проверказубьев навыносливостьпо напряжениямизгиба:



Коэффициентнагрузки КF= K· KFU

При Ψbd= 0,65, консольномрасположенииколес, валахна рожковыхподшипникахи твердостиНВ 350 значения К= 1,38

При твердостиНВ 350, скорости U= 4,35 м/с и седьмойстепени точностиКFU=1,45

KF= 1,38 · 1,45 = 2


Для шестерни



Для колеса


При этом YF1= 3,15

Допускаемоенапряжениепри проверкезубьев навыносливостьпо напряжениямизгиба.



Для стали40Х улучшеннойпри твердости НВ 0Flimb =1,8 НВ

Для шестерниδ0Flimb1= 1,8 · 270 = 490 МПа;

для колесаδ0 Flimb2= 1,8 · 245 =440 МПа.

Коэффициентзапаса прочности[SF]= [SF]|; [SF]|= 1,75; для поковоки штамповок[SF]||= 1. Отсюда [SF]= 1,75 · 1 = 1,75.

Допускаемыенапряженияпри расчетезубьев навыносливость:


для шестерни


для колеса



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



Для шестерниотношение


д

ляколеса

Проверимзуб колеса:





ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




III.Предварительныйрасчет валовредуктора.

Расчет редукторавыполним накручение попониженнымдопускаемымнапряжениям.

Крутящиемоменты в поперечныхсечениях валов:

ведущегоТК11 = 30 ·103 Н·мм;

ведомогоТК2К1 ·U =120 · 103Н·мм

Ведущийвал:

Диаметрвыходного концапри допускаемомнапряжении[τK]= 25 МПа


Диаметр подподшипникомпринимаем dn1= 20 мм; диаметрпод шестернейdk1= 28 мм.

Ведомыйвал:

Диаметрвыходного концавала db2определяемпри меньшем[τk]= 20 МПа, чем учитываемвлияние изгибаот натяженияцепи:



Принимаемдиаметр подподшипникамиdn2= 35 мм; под зубчатымколесом dk2= 40 мм.



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




IV.Конструктивныеразмеры шестернии колеса.

Длина посадочногоучастка lcm≈ b= 147 мм; принимаемlcm= 150 мм.

Колесо.

Коническоезубчатое колесокованное.

Его размеры:dae2= 1020,26 мм, b2= 147.

Диаметрступицы dcm≈ 1,6 · dk1= 1,6 · 40 ≈ 65 мм;

длинна ступицыlcm= (1,2 ч 1,5) · dk2= (1,2 ч 1,5) · 40 = 48 ч 60;

принимаемlcm= 55 мм.

Толщина ободаδо= (3 ч 4) · m= (3 ч 4) · 9 = 27 ч 36; принимаемδо= 30 мм.

Толщина дискаС = (0,1 ч 0,17) · Re= (0,1 ч 0,17) · 515 = 51,5 ч 875,5; принимаемС = 465 мм.



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




V. Конструктивныеразмеры корпусаредуктора.

Толщина стеноккорпуса и крышки.

δ =0,05 · Re+ 1 = 0,05 · 515 + 1 = 26,7 мм; принимаемδ = 27 мм.

δ =0,04 · Re+ 1 = 0,04 · 515 + 1 = 21,6 мм; принимаемδ = 22 мм.

Толщинафланцев (поясов)корпуса и крышки:

верхнегопояса корпусаи пояса крышки:

b = 1,5 ·δ= 1,5 · 27 = 40 мм;

b1= 1,5 · δ1= 1,5 · 22 = 33 мм;

нижнего поясакорпуса:

p = 23,5 · δ= 2,



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



VI. Расчет параметровцепной передачи.

Выбираемприведеннуюроликовуюодноряднуюцепь. Вращающиймомент на ведущейзвездочке:

Т3= Т2 = 120 ·103 Н·мм;

Передаточноечисло цепнойпередачи Uц= 4,1

Ч

ислозубьев ведущейзвездочки Z4= Z3· Uц= 23 · 4,1 = 93,48; принимаем Z4= 93

Тогда;



Отклонение что допустимо.


Расчетныйкоэффициентнагрузки Кэ= 1,25.

Шаг одноряднойцепи:



При n2= 239 об/мин. принимаемсреднее значениедопускаемогодавления вшарнирах цепи[p]= 20 МПа. Тогда:


Принимаемцепь с шагомt =19,05 мм; Q= 31,8 кН, q= 1,9 кг/м; Аоп= 105 мм.

Скоростьцепи:



Окружнаясила:



П

роверяемдавлениев шарнире:

уточняемдопускаемоедавление [p]= 19 [1 + 0,01(21 - 17)] ≈ 20 МПа: условиеp ≤[p]выдержано.

Межосевоерасстояние:


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




ац= 50 · t= 50 · 19,05 = 952,5 мм = 0,9 м.

Силы действующиена цепь:

окружнаяFtц= 1765 Н

от центробежныхсил FU= q· u2= 1,9 · 1,72= 5,5 H

от провисанияцепи при kf= 1,5; q=1,9 кг/м;

Ff= 9,81 · kf· q·aц= 9,81 · 1,5 · 1,9 · 0,9 = 25 Н

Расчетнаянагрузка навалы:

Fb= Ftц+ 2Ff= 1765 + 2 · 25 = 1815 H

Диаметрведущей звездочки:

делительнойокружности:

наружнойокружности:

где d1= 11,91 – диаметрролика.

Проверяемкоэффициентзапаса цепина растяжениепо формуле:

Это больше,чем требуемыйкоэффициентзапаса [S]= 8,4; следовательно,условие S≥ [S]выполнено.

Размерыведущей звездочки:

Ступицазвездочки dcm3= 1,6 · 30 = 48 мм; lcm3= (1,2 ч 1,5) 30 = 38 ч 45 мм, принимаемlcm3= 40 мм.

Толщина дисказвездочки 0,93ВВН= 0,93 · 12,7 = 12 мм, где ВВН= 12,7 мм – расстояниемежду пластинамивнутреннегозвена.



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




VII. Первый этапкомпоновкиредуктора.

Выбираемспособ смазывания;зацеплениезубчатой пары– окунаниезубчатогоколеса в масло;для подшипниковпластичныйсмазочныйматериал. Раздельноесмазываниепринято потому,что один изподшипниковведущего валаудален, и этозатрудняетпопаданиемасляных брызг.

Камеры подшипниковотделяем отвнутреннейполости корпусамазеудерживающимикольцами.

Намечаемдля валовроликоподшипникиконическиеоднорядныелегкой серии:

Условноеобозначениеподшипника

d

D

T

C

B

r

r

c

c0

е

мм




кН

7204 20 47 15,25 12 14 1,5 0,5 21 13 0,36
7207 35 72 18,25 15 17 2 0,8 38,5 26 0,37

Наносимгабариты подшипниковведущего вала,наметив предварительновнутреннююстенку корпусана расстоянииx =10 мм от торцашестерни иотложив зазормежду стенкойкорпуса и торцомподшипникаy1= 15 мм.

Для однородныхконическихроликоподшипников:

Размер отсреднего диаметрашестерни дореакции подшипника

f1= 140 + 12 = 162 мм.

Принимаемразмер междуреакциямиподшипниковведущего вала

C1≈ (1,4 ч 2,3) · f1= (1,4 ч 2,3) · 162 = 226,8 ч 372,6.Принимаем С1= 300 мм

Размещаемподшипникиведомого вала,наметив предварительновнутреннююстенку корпусана расстояниих = 10 мм от торцаступицы колесаи отложив зазормежду стенкойкорпуса и торцомподшипникаy2= 20 мм.

Для подшипников7207 размеры

Определяемзамером размерА – от линииреакции подшипникадо оси ведущеговала. Корпусредукторавыполним симметричнымотносительнооси ведущеговала и применимразмер А|= А = 115 м.

Замеромопределяемрасстояниеf2= 16 + 510 = 526 мм и

С2= (1,4 ч 2,3) · 526 = 736,4 ч 1209,8, принимаемС2 = 973 мм.

Намечаемположениезвездочки изамеряем расстояниеот линии реакцииближнего к нейподшипника:l3= 0,5 · db2+ a2= 30 · 0,5 + 16 = 31 мм.



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



VIII. Проверкадолговечностиподшипников.

Ведущийвал.

Силы, действующиев зацеплении:Ft= 264 H,Fr1= Fa2= 92 H,Fa1= Fr2=23 H.

Первый этапкомпоновкидал f1= 162 мм и с1= 300 мм.

Реакция опор(левую опору,воспринимающуювнешнюю осевуюсилу Fa).

В плоскостиXZ

Rx2· C1= Ft·f1;

Rx1· C1= Ft(c1+ f1);

Проверка:Rx2– Rx1+ Ft= 142,56 – 406,56 + 264 = 0.

В плоскостиYZ

;

;

;

Проверка:Ry2– Ry1+ Fr= 41 – 133 + 92 = 0

Суммарныереакции:

Осевые составляющиерадиальныхреакций коническихподшипников:

S2= 0,83 · e Pr2= 0,83 · 0,36 · 150 = 45 H;

S1= 0,83 · e Pr1= 0,83 · 0,037 · 430 = 132 H;

здесь дляподшипника7204 параметр осевогонагруженияe =0,36, а для 7207 е = 0,37.

Осевые нагрузкиподшипников.В этом случаеS1> S2,Fa> 0, тогда

Pa1= S1= 132 (H); Pa2= S1+ Fa= 132 +23 = 155 (H)

Рассмотримлевый подшипник.

Отношение

,поэтому следуетучитыватьосевую нагрузку.

Эквивалентнаянагрузка:

Pэ2= (X· V· Pr2+ Y· Pa2)· Kб·Кт;


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ


для заданныхусловий V= Kб= Кт=1; для коническихподшипниковпри

коэффициентХ = 0,4 и коэффициентY =1,565.

Эквивалентнаянагрузка Рэ2= (0,4 · 150 + 1,565 · 155) = 302,57 Н = 0,3 кН

Расчетнаядолговечность(млн.об):

Расчетнаядолговечность(ч.)

где n= 974 об/мин – частотавращения ведущеговала.

Рассмотримправый подшипник.

Отношение

,поэтому приподсчетеэквивалентнойнагрузки осевыесилы не учитывают.

РЭ1= V· pr1· Kб· Кт= 430 · 1 · 1 · 1 = 430 Н = 0,4 кН.

Расчетнаядолговечность,млн. об:

Найденнаядолговечностьприемлема.

Ведомыйвал.

Из предыдущихрасчетов Ft= 264 H;Fr= 92 H;Fa= 23H.

Нагрузкана вал от цепнойпередачи Fb= 1815 H.Составляющиеэтой нагрузкиFbx= Fby= Fb· sinγ = 1815 · sin450 = 1815 ·0,7 = 1270

Первый этапкомпоновкидал f2= 526 мм; С2= 973 мм; l3= 31 мм.

Реакции опор(правую опору,воспринимающуюосевую силуFa),обозначимчетным индексомцифрой 4 и приопределенииосевого нагруженияэтот подшипникбудем считать«вторым».

Дальнейшийрасчет аналогиченрасчету ведущеговала.

Реакции вплоскости XZ:

Rx3= 406,7 H Rx4= 142,7 H

Реакции вплоскости YZ(для их определенияследует знатьеще среднийдиаметр колесаd2= m· Z2= 9,08 · 100 = 908 мм);

Ry3= 131 H Ry4= 39 H

Так как вкачестве опорведомого валапримененыодинаковыеподшипникилегкой серии7207, то долговечностьопределилидля более наружногоправого подшипника:

Отношение

, поэтому осевыесилы не учитываем.

Эквивалентнаянагрузка PЭ4= VPr4Kб· Кт= 150 · 1 · 1,2 · 1 = 180 Н = 0,2 кН.

Расчетнаядолговечность,млн. об.


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




Расчетнаядолговечность,ч:

здесь n= 239 об/мин – частотавращения ведомоговала. Полученнаядолговечностьболее требуемой.Подшипники7207 приемлемы.



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




IX. Второй этапкомпоновкиредуктора.

Взаимноерасположениеподшипниковфиксируемраспорнойвтулкой иустановочнойгайкой М39 Ч 1,5 спредохранительнойшайбой. Толщинустенки втулкиназначают (0,1ч 0,15)dП:принимаем ееравной 0,15 · 20 = 3 мм.

Подшипникиразмещаем встакане, толщинастенки которого

Очеркиваемвсю внутреннююстенку корпуса,сохраняя величинызазоров, принятыхв первом этапекомпоновких = 10 мм, y2= 20 мм.

Для фиксациизубчатое колесоупирается содной стороныв утолщениевала

 48 мм, а с другой– в мазеудерживающеекольцо; участоквала 60 мм делаем корочеступицы колеса,чтобы мазеудерживающееколесо 35 мм упиралосьв торец колеса,а не в буртиквала; переходвала от 40 мм к 35 мм смещен на2 – 3 мм внутрьзубчатогоколеса.

Наносимтолщину стенкикорпуса δк= 27 мм и определяемразмеры основныхэлементовкорпуса.

Определяемглубину гнездапод подшипникlт≈ 1,5 · Т2= 1,5 · 18,25 = 27,3 мм, где Т2– ширина подшипника7207.



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




Х. Проверкапрочностишпоночныхсоединений.

Здесь ограничимсяпроверкойпрочности лишьодного соединения,передающеговращающиймомент от ведомоговала к звездочке.

Диаметр валав этом местеdb2= 30 мм. Сечениеи длина шпонки bЧ hЧ l= = 8 Ч 7 Ч 28; глубинапаза t1= 4 мм по ГОСТ 23360– 78.

Момент назвездочке Т3= 120 · 103Н · мм

Напряжениесмятия:

δсм

см]


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



XI. Уточненныйрасчет валов.

Материалвалов – стальСТ45 нормализованная;δb= 570 МПа.

Пределывыносливости:

δ-1= 0,43 · δb= 0,43 · 570 = 246 МПа

τ-1= 0,58 · δ-1= 0,58 · 246 = 142 МПа

У ведущеговала определитькоэффициентзапаса прочностив несколькихсеченияхнецелесообразно;достаточновыбрать односечение с наименьшимкоэффициентомзапаса, а именносечение в местепосадки подшипника,ближайшегок шестерне. Вэтом опасномсечении действуютмаксимальноизгибающиемоменты Myи Мхи крутящиймомент Т2= Т1.

Концентрациянапряженийвызвана напресовкойвнутреннегокольца подшипникана вал.

Изгибающиемоменты в двухвзаимно перпендикулярныхплоскостях:

Мy= Rx2· C1= 142,56 · 300 = 43 · 103H ·мм

Mx= Ry2· C1= 41 · 300 = 12 · 103H · м

Суммарныйизгибающиймомент:

Момент сопротивлениясечения:

Амплитуданормальныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо нормальнымнапряжениям:

Полярныймомент сопротивления:

Амплитудаи среднее напряжениецикла касательныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо касательнымнапряжениям:


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



;коэффициентΨτ= 0,1

Для обеспеченияпрочностикоэффициентзапаса долженбыть не меньше [S]= 1,5 ч 1,7. Полученноезначение S= 1,6 достаточно.

У ведомоговала следовалобы проверитьпрочность всечении подколесом dk2= 40 мм и под подшипникомdП2= 35 со сторонызвездочки черезоба эти сеченияпередаетсявращающиймомент Т2= 120 · 103Н · мм, но в сечениипод колесомдействуетизгибающиймомент:

а под подшипникомМu3= Fb· l3= 1815 · 31 = 56 · 103H ·мм

Момент сопротивлениясечения:

Амплитуданормальныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо нормальнымнапряжениям:

Полярныймомент сопротивления:

Амплитудаи среднее напряжениецикла касательныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо касательнымнапряжениям:

Коэффициентзапаса прочности:


ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ



Содержание.

I. Кинематическийрасчет и выборэлектродвигателя.

II. Расчет зубчатыхколес редуктора

III.Предварительныйрасчет валовредуктора.

IV.Конструктивныеразмеры шестернии колеса.

V. Конструктивныеразмеры корпусаредуктора.

VI. Расчет параметровцепной передачи.

VII. Первый этапкомпоновкиредуктора.

VIII. Проверкадолговечностиподшипников.

IX. Второй этапкомпоновкиредуктора.

Х. Проверкапрочностишпоночныхсоединений.

XI. Уточненныйрасчет валов.

Списокиспользуемойлитературы.



ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ





ТМ-1201


КП-ТМ-351-ПЗ

ЛИСТ




МинистерствообразованияРФ


ЛЫСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙАВТОМЕХАНИЧЕСКИЙТЕХНИКУМ

Отделение_________________________________группа______________________________


________________________________________________________________________________

ф.и.о. студента

Спецмиальность________________________________________________________________




пояснительнаязаписка


обозначениедокумента


Преподаватель____________________ ______________________(фамилия)

подпись

__________________(дата)


Студент______________ _______________(фамилия)


__________________(дата)


2001 год

МинистерствообразованияРФ


ЛЫСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙАВТОМЕХАНИЧЕСКИЙТЕХНИКУМ




НА КУРСОВУЮРАБОТУ


по________________________________

____________________________________

Студенту___________________________________________

(фамилия,имя, отчество)


Группы_______________________________ курса___________________

Специальность_________________________________________________


ТЕМАКУРСОВОЙ РАБОТЫ


ОБЪЕМКУРСОВОЙ РАБОТЫ


Пояснительнаязаписка___________________________________ листов

Дата выдачи____________________________________________________

Дата окончания_________________________________________________

Председательцикловой комиссии____________ фамилия___________

(подпись)

Преподаватель______________________ фамилия__________________

(подпись)