Конструктивные размеры шестерен и колёс

Вариант_№16

Задание

Посчитать_одноступенчатый_редуктор_ленточного_конвейера_от_электродвигателя.

Начертить_сборочный_чертёж_редуктора, рабочие_чертежи_зубчатого_колеса_и_ведомого_вала.

Исходные_данные_для_расчётов_приведены_в_таблице_1.

Рисунок 1 – Кинематическая_схема_привода

Таблица 1 – Исходные_данные

P_вых	n	u_ред	К_год	К_сут
кВт	Обор.мин
28	1000	5,3	0,8	0,3

Срок_службы – 5 лет

Нагрузка_постоянная_и_действует_в_одном_направлении.

Задание:_Посчитать_одноступенчатый_редуктор_ленточного_конвейера_от_электродвигателя

Начертить_сборочный_чертеж_редуктора, рабочие_чертежи_зубчатого_колеса_и *шестерни

Оглавление

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт. 3

2. Расчет зубчатой передачи. 4

3. Геометрия колеса и шестерни. 6

3 Предварительный расчёт валов. 9

5 Конструктивные размеры шестерен и колёс. 10

6 Выбор муфт. 12

7. Выбор муфты на выходном валу привода. 13

8. Проверка прочности шпоночных соединений. 14

9. Конструктивные размеры корпуса редуктора. 16

10. Проверка долговечности подшипников……………………………………………………………….17

Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

Принимаем по ГОСТ 19523-81 электродвигатель АИР225М8 с мощностью 30 КВт с частотой 750 об/мин. Двигатель был взят с запасом, чтобы выдержал все нагрузки.

Рассчитываем мощность на валах P

P₁; P₂ = P*муфта*подшипник
P₁ = 30*0,995*0,98 = 29,2528 КВт,
P₂ = 29,2528*0,995*0,98 = 28,524 КВт.

1.2. Рассчитываем угловую скорость w_двиг.

w_двиг. = p · n_двиг./ 30
ɷ₁ = 750*3,14/30 = 76,5 рад/сек
ɷ₂ = 78,5/5,3 = 14,45 рад/сек

Рассчитываем вращающий момент T

T = P/ɷ
T₁ = 29,2528*1000/76,5 = 381,647 Н*м = 381647 Н*мм,
T₂ = 28,5240*1000/14,45 = 1974,044 Н*м = 1974044 Н*мм.

С учетом КПД муфты и подшипника рассчитываем обороты на выходеN₁

N₁ = 750*0,98*0,995 = 731,325 об/мин;

Также с учетом передаточного числа рассчитываем обороты на выходеN₂

N₂ = 731,325/5,3 = 137,9858об/мин.

1.3.1.

Расчет зубчатой передачи

Проектный расчёт

2.1. Выбираем материал для колеса и шестерни [1].

Материал: Сталь 40Л; Сталь 45Л
Термообработка: НОРМАЛИЗАЦИЯ
Твердость: 180 HВ - Шестерня; 160 HВ - Колесо.

2.2. Рассчитываем допустимые контактные напряжения

[σH] = σ_HLimb = 2HВ+70
[σH] = σ_HLimb = 2*180+70 = 430 MPa
[σH] = σ_HLimb = 2*160+70 = 390 MPa

2.3. Рассчитываем продолжительность работы передачи в расчётный срок службы, часов. t_S

t_S = 365·L_г·C·t_c·k_г·k_с

где t_S = 365*7*1*0,3*0,8*0,25*0,29 = 4445,7 часов

c = 1 - число колёс, находящихся в зацеплении;

t_S - продолжительность работы передачи в расчётный срок службы ч.:

L_r= 7 г. - срок службы передачи;

С = 3 - количество смен;

t_c= 8 ч. - продолжительность смены;

k_г= 0,8 - коэффициент годового использования;

k_с= 0,3 - коэффициент суточного использования.

Тогда:

N_H = 60*n₁*c* tΣ

N_H₁ = 60*1000*1*4445,7 = 266742000
N_H₂ = 60*731,325*1*4445,7 = 195075093

В итоге получаем:

K_HL = (N_H₀/N_H)^1/6

где N_H0 - базовое число циклов нагружения, принимаем:

для стали шестерни
N_H0(шест.) = 17000000;

для стали колеса
N_H0(кол.) = 10000000;

где N_H0 - базовое число циклов нагружения;

K_HL = (17000000/266742000)^1/6 = 0,632
K_HL = (10000000/195075093)^1/6 = 0,609

Рассчитываем допустимые контактные напряжения:

[σ_H] = HRC*1/1,1

Для колеса
[s_H] = 180*1/1,1 = 163,63 MПa

Для шестерни
[σ_H] = 160*1/1,1 = 145,45 MПa

[σ_H] = σ_HLim*Z_N/S_H

[σ_H] = 180*1,5/1,1 = 250,36
[σ_H] = 180*1,7/1,1 = 278,18

L_h = 2920*L*K_r*K_c
L_h = 2920*5*0,8*0,3 = 3504
N_K = 60*n*c*L_h
N_K = 60*1000*1*3504 = 210240000
N_K = 60*731,325*1*3504 = 153753768
Z_N = <= Z_max
Z_N = = 1,70615
Z_N = = 1,53017

2.5. Коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию принимаем:

y_ba = b/a_w = 0,315

y_ba = 0,5*0,25*(5,3+1) = 0,7875
K_HB = 1+(2*0,7875/1) = 2,575

2.6.

Геометрия колеса и шестерни.

3.1. Рассчитываем межосевое расстояние a_w

a_w = K_a*(u₁+1)*(T₂*K_HB/[σ_H]²*u₁²*ψ_ba)^1/3
a_w = 49,5*(1+5,3)*(1974,044*2,575/250,36²*5,3²*0,7875)^1/3 = 186,4794

3.2. Рассчитываем модуль m

m = 0,02*186,4794 =3,73 (3,5)

3.3. Рассчитываем число зубьев Z₁ и Z₂

Z₁ = 2*a_w/m*(u+1)

Z₁ = 2*186,4794/3,5*(1+5,3) = 16

Z₂ = u₁*z₁

Z₂ = 5,3*16 = 84

3.4. Рассчитываем передаточное отношение

u_РЕД= z₂/z₁

u_ред =84/16 = 5,25

3.5. Рассчитываем диаметр делительной окружности d

d = mz

d₁ = 3,5*16 = 56 мм
d₂ = 3,5*84 = 294мм

3.6. Рассчитываем диаметр вершин d_a

d_а = d+2m

d_a₁ = 56+2*3,5 = 63 мм
d_a₂ = 294+2*3,5 = 301 мм

3.7. Рассчитываем диаметр впадин d_f

d_f = d-2,5m

d_f1 = 56-2,5*3,5 = 47,25мм
d_f2294-2,5*3,5= 285,25мм

3.8. Рассчитываем ширину колеса, шестерни b

b₂ = W_ba*a_w

b₂ = 0,7875*186,4794 = 146,9 мм (147)
b₁ = 0,9538+(2/5) = 147,3 мм (147)

3.9. Рассчитываем окружную скорость колес V

V = π*d*n/60000.

Эти скорости должны быть приблизительно одинаковы.

V₁ =3,14159*64*731,325/60000 = 2,144 М/сек

V₂ =3,14159*336*137,985/60000 = 2,124 М/сек

3.10. Рассчитываем силы

3.10.1. Рассчитываем окружные силы действующие в зацеплении Ft

F_t = 2T*1000/d

F_t₁ = 2*381,9722*1000/64 = 13641,86 Н
F_t₂ = 2*1974,044*1000/80 = 13428,87 Н

3.10.2. Рассчитываем радиальные силы действующие в зацеплении Fr

F_r1 = F_t*tan20°

F_r1 = 11936,63*tan20° = 4965,232Н
F_r2 = 11750,26*tan20° = 4887,709Н

Z_H = = 1,764

Σ₂ = 1,88-3,2(1/Z₁+1/Z₂)

Σ₂ = 1,88-3,2*(1/64+1/336) = 1,64

Z_E =
Z_E = = 0,786

K_H = K_HB*K_HB
K_H = 0,2*2,575 = 0,515

Z_M = 274*1000

3.11. Проверка на контактное напряжение

[Q_H] = 430 MПa
(Q_H-Q_Hp/Q_Hp)*100%
(380,0816-430/430)*100%

Недонапряжение–2,543%

3.12. Проверка на допускаемое контактное напряжение [σ_F]

где [S_F] – коэффициент безопасности, [S_F] = 1,75;

σ_Flimb – отнулевой цикл изгиба.

σ_Flimb= 1,8*HB = 1,8*180 = 324.

Тогда:

[σ_F] = 324/1,75 = 185,1428 MПа

3.13. Расчет зубьев цилиндрических колес на выносливость при изгибе σF

где F_t – силы в зацеплении;
Y_F – коэффициент, учитывающий форму зуба;
b – ширина колеса; шестерни;
m – модуль.

K_F- коэффициент нагрузки, (см. стр. 42[1]).

K_F = K_F_b · K_F_n

Выбираем коэффициентыK_Fβи K_F_n:

¾ K_Fβ = 1,109, (По таблице 3.7[1])

¾ K_F_n = 1,1, (по таблице 3.8[1])

Тогда:

K_F = 1,109 · 1,1 = 1,22.

Итого:

Предварительный расчёт валов

Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым

напряжениям.

Диаметр вала при допускаемом напряжении [t_к] = 20 МПа вычисляем по формуле

d_в³ (16 · T_к / (p · [t_к]))^1/3

4.1 Расчет 1-го вала – вал для колеса

d_в1³ (16*381647 / (3,14159*20))^1/3 = 45,98 мм

Принимаем d_вала1 = 46мм.

Сечение 1

Сечение 2

Сечение 3

4.2 Расчет 2-го вала – вал для шестерни

d_в2³ (16*1974044 / (3,14159*20))^1/3 = 79,51 мм

Принимаем d_вала2 = 80мм.

Сечение 1

Сечение 2

Сечение 3

Конструктивные размеры шестерен и колёс

5.1 Рассчитываем цилиндрическую шестерню 1-й передачи.

Диаметр ступицы

d_ступ = (1,5...1,8) · d_вала

d_ступ = 1,65*46 = 75,9 мм

Длина ступицы

L_ступ = (0,8...1,5) · d_вала,

L_ступ = 1,15*4,5 = 52,9 мм.

Фаска

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

5.2 Рассчитываем цилиндрическое колесо 1-й передачи

Диаметр ступицы

d_ступ = (1,5...1,8) · d_вала

d_ступ = 1,65 · 80 = 132 мм

Длина ступицы

L_ступ = (0,8...1,5) · d_вала

L_ступ = 1,15 · 80 = 92 мм

Толщина обода

= 3,25*1 = 3,25 мм

Здесь m_n = 1 мм – модуль нормальный.

Так как толщина обода должна быть не менее 8 мм, то принимаем d_о = 8 мм.

Толщина диска

мм

Принимаем:

C = 37 мм

Толщина рёбер

s = 0,8*37 = 29,6 мм

Внутренний диаметр обода

= 281 мм

Диаметр центровой окружности

мм

Диаметр отверстий

мм

Фаска

мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

Выбор муфт

Выбор муфты на входном валу привода.

Так как нет необходимости в больших компенсирующих способностях муфт и, в процессе монтажа и эксплуатации соблюдается достаточнаясоосность валов, то возможен подбор муфты упругой с резиновой звёздочкой. Муфты обладают большой радиальной, угловой и осевой жёсткостью. Выбор муфты упругой с резиновой звёздочкой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала.

Диаметры соединяемых валов:

d_{эл. двиг} = 65 мм;

d_1вал = 46 мм;

6.1. Передаваемый крутящий момент через муфту:

T₁ = 381,647 Н*м

6.2. Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:

Tр = k_р · T

T_P = 381,647 * 1,15 = 438,894 H*м

где k_р - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации, принимаемk_p= 1,2 (По табл. 11.3[1]).

Частота вращения муфты:

N = 731,325 оборотов в минуту

По ГОСТ 14084–93 выбираем муфту упругую с резиновой звёздочкой
400-48-1-38-1-У3.Для расчётного момента более 16 Н·м число "лучей"
звёздочки будет 6.

Радиальная сила, с которой муфта упругая со звёздочкой действует на вал, равна:

где:С_D_r - радиальная жёсткость данной муфты; СDr = 1320 Н/мм
D_r - радиальное смещение. Dr = 0,4 мм

тогда:

F_м1 = 1320 · 0,4 = 528 Н.

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 119; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!