Привод машинного агрегата

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Череповецкий государственный университет

Институт металлургии и химии

 

                                                            Кафедра ТММ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

по дисциплине: „Детали машин и основы конструирования»

 к курсовому проекту на тему:

«Привод машинного агрегата»

 

вариант 1.10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Разработал:     

                                   гр. 3ОМ-21

                                                         Руководитель: Жучков Ю.С.

                                                        Дата защиты                                           

     Отметка о защите

 

                                                    

 

                                                          

 

г.Череповец 2006/07 уч. год

Содержание:

 

 

Введение…………………………………………………………………………..3

Задание к курсовому проекту……………………………………………………4

Схема привода…………………………………………………………………….5

1. Расчет ременной передачи привода………………………………………6
2. Расчёт зубчатой передачи редуктора…………………..............................9
3. Предварительный расчет валов……………………….............................14
4. Проверка прочности валов ……………..……………..............................19
5. Выбор и расчет подшипников…………………………………………....21
6. Выбор и расчет шпонок…………………………………………………..23
7. Подбор муфты…………………………………………………………….25
8. Конструирование корпуса редуктора…………………………………....26
9. Смазка редуктора………………………………………............................28

     10) Технология сборки редуктора…………………………………………...28

Список литературы ………………………………………...................................30                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Редуктором называют зубчатый, червячный или зубчато-червячный  передаточный механизм, выполненный в закрытом корпусе и предназначенный для понижения угловой скорости, а, следовательно, повышения вращающего момента. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называются мультипликаторами.  В редукторах обычно применяют зубчатые колеса с эвольвентным зацеплением, иногда используют зацепление М.Л.Новикова.

Редуктор проектируется для привода данной машины или по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Редуктора классифицируют:

• По виду передач – на цилиндрические с параллельными осями валов; конические с перекрещивающимися осями валов; червячные с перекрещивающимися осями валов; комбинированные конически-цилиндрические; зубчато-червячные и другие.
• По числу пар – одноступенчатые цилиндрические  с прямозубыми колесами с

u £ 7 , с косозубыми или шевронными колесами  при u£10 и Р£50 кВт; одноступенчатые конические с прямыми, косыми и криволинейными зубьями при u £ 5 и Р £ 100кВт; одноступенчатые червячные при u = 8...80 и Р £ 50кВт; многоступенчатые.

Зубчатая передача, оси валов которой пересекаются, называется конической. Конические зубчатые колеса изготавливают с прямыми,  косыми и криволинейными зубьями и применяют там, где возникает необходимость передачи момента с одного вала к другому с пересекающимися осями. Конические зубчатые редуктора проектируют сравнительно небольших мощностей, так как консольное расположение шестерни на валу при значительных силах в зацеплении приводит к большим деформациям, нарушающим точность зацепления и нормальную работу передачи. Иногда применяют конические передачи, в которых шестерня расположена между опорами, а не консольно. Такая конструкция сложнее и дороже.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Задание к  курсовому проекту

      

Спроектировать привод рабочей машины, включающий электродвигатель, ременную передачу, редуктор и муфту.

Тип двигателя – 4A 180 S4У3

Ременная передача – поликлиновая

Зубчатая передача редуктора – шевронная

Передаточное число:

Uрем = 1,6

Uред = 2,8

Муфта на выходном валу – зубчатая

Режим работы привода – 2-х сменный

Тип редуктора – косозубый

L = 19000 часов

Мощность  Pдв = 22,0 кВт

Частота – nдв = 1470 об/мин

КПД:

Редуктора – ηред = 0,98

Муфты  - ηм = 0,99

Ременной передачи – ηрем = 0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема привода

 

1. Исполнительный  механизм;

2. Зубчатая  передача;

3. Редуктор;

4. Муфта;

5. Электродвигатель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)Расчет  ременной передачи привода

Определяем вращающий момент на ведущем валу ременной передачи:

Твед = Тэ.д =( Рэ.д/π*nдв)*30*103 =(22/3,14*1470)*30*103 = 142,98 (Н*м)

Определяем диаметр ведущего шкива:

D1 = к*(Твед)1/3 = 3*(142,98)1/3 = 160 (мм)

Рассчитаем скорость ремня:

V = π*D1*nдв/60*103 = 3,14*160*1470/60*103 = 12,3 (м/с)

Выбираем тип ремня в зависимости от мощности, передаваемой ведущим шкивом: М

L0 = 2240

Определяем диаметр ведомого шкива:

D2 = D1 *Uрем= 160*1,6= 256(мм)

Выбираем из стандартного ряда и получаем D2 = 250 (мм)

Уточняем передаточное число

Uфакт = D2/D1*(1-ξ) = 250/160*0,99 = 1,546

Уточняем частоту вращения ведущего вала редуктора

nвед  = n1 ред = nдв / Uфакт = 1470/1,546 =  950 (об/мин)

Находим межосевое расстояние ременной передачи

апредв =1,5(D1 + D2) =1,5(160 + 250) = 615 (мм)

Определяем длину ремня

L = 2*a + π/2 * (D1 + D2) + (D1 – D2)2 / 4*a = 2*615 + 3,14/2*(160+250) + (160-250)2 / 4*615= 1877 (мм)

Выбрав из нормального, ряда получаем: L = 2240 (мм)

Далее межосевое расстояние определяем по формуле:

a = (2*Lp – π*(D1 + D2) + ((2*L-π*(D1 + D2))2 – 8*(D1-D2)2)1/2) / 8 = (2*1900 – 3,14*(160+250)+((2*1900-3,14*(160+250))2 – 8*(160-250)2)1/2 = 312,5 (мм)

Определяем угол обхвата

α = 1800 –57 *(D2 – D1) / a = 1800 -  57*(250-160) / 312,5  = 163,580

Cα = 0,98

СL = 1,03

Среж = 0,8

По таблице интерполированием находим допускаемую мощность

 Р0 = 12,22 кВт

Тогда допускаемая мощность  ремня вычисляется по формуле

Рдоп = Р0 * Сα * СL * Среж = 12,22*0,98*1,03*0,8 = 9,86 (кВт)

 

Определяем требуемое число клиньев ремня

z = 10*Pдв /Рдоп = 10*22/9,86 = 22

Вращающий момент на ведущем  валу редуктора

T1 = Tдв *Uрем*ηрем = 142,98*1,546*0,95 = 210 (Н*м)

Определим окружную силу Ft, Н, передаваемую ремнем:

Ft=Pном*103/v=22*103/12,3=1788,6 Н

где Pном- номинальная мощность двигателя, кВт

Определим силу предварительного натяжения ремня Fo, H:

Fo = 850*Рном*Сl/v*Cα*Cр

Fo = 850*22*1,03/12,3*0,98*0,8=1997 Н

Определим силы натяжения ведущей F1 и ведомой F2 ветвей ремня, Н:

F1=F0+Ft/2=1997+1788,6 /2=2891,3 Н

F2=F0-Ft/2=1997 -1788,6 /2=1102,7 Н

Определить силу давления ремня на вал Fon, H:

Fon=2*F0 *sin(α1/2)=2*1997 *sin(163,58/2)=3953 Н

где — угол обхвата ремнем ведущего шкива

Определим частоту пробегов ремня U,c-1:

U=V/L0≤[U], L0=1,6м

U=12,3/1,6=7,68

где - допускаемая частота пробегов;

L0- стандартная длина ремня, м.

Проверочный расчет

А=0,5*b*(2H-h) 
b=17*p=17*9.5=162 мм 
А=0,5*162*(2*16,7-10,35)=1867 мм2

Проверим прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви , Н/мм2:

 

где а) — напряжение растяжения, Н/мм2;

=F0/A+Ft/(2*A)= 1997/1867+1788,6 /(2*1867)=1,54 Н/мм2

 

 

Значения Ft, Н; А, мм2; Fo, Н;

б) — напряжения изгиба, Н/мм2;

Здесь Еи=8О...1ОО/мм2 — модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней; d1 мм; , мм.

в)  — напряжения от центробежных сил, Н/мм2. 
Здесь — плотность материала ремня, кг/м3; = 1250... 1400 кг/м3 —для поликлиновых ремней; , м/с

г)  — допускаемое напряжение растяжения, Н/мм2; 
= 10 Н/мм2 — для клиновых ремней;

 

Таблица 5.3.Параметры поликлиноременной передачи, мм

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Тип ремня	Поликлиновой	Частота пробегов ремня U, 1/с	7,68
Межосевое расстояние а	312,5	диаметр ведущего шкива d1	160
Сечение ремня	М нормальное	диаметр ведомого шкива d2	250
Количество ремней Z	22	максимальное напряжение smax, Н/мм2	6,479
Длина ремня l	2240	Предварительное натяжение   ремня F0, Н	1997
Угол обхвата ведущего шкива , град.	163,58	Сила давления ремня на вал Fon, Н	3953

 

 

 

2) Расчет зубчатой  передачи редуктора

Выбор материала    НВ1 > HB2 + 30           ( единицы измерения Н*мм2)

Марка стали	Вид заго-товки	Заготовка шестерни Dпред,мм	Заготовка колеса Sпред,мм	Термо-обрабо-тка	Твердость заготовки (зубьев)		sв	sт	s-1
					поверхности	сердцевины	Н/мм2
40Х	Поковка	125	80	У	269…302НВ		900	750	410

Для изготовления шестерни примем Ст. 40Х, термическая обработка – улучшение. Назначим твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерни

 НВ1 = 270

Предел прочности σв = 900 Мпа

Предел текучести σт = 750 Мпа

Для изготовления колеса любого диаметра и любой ширины принимаем

Ст 45 (поковка), термическая обработка – нормализация. Назначим твердость НВ2 = 235

Предел прочности σв = 780

Предел текучести σт = 540

Определение базового числа циклов

шестерня

NHO1 = 30*HB12,4 = 20,5*106

колесо

NHO2 = 30*HB22,4 = 14,7*106

Найдём предел напряжения при базовом числе циклов

шестерня

σ H lim b 1 = 2*HB1 + 70 = 610 МПа

колесо

σ H lim b2 = 2*HB2 + 70 = 540 МПа

Число циклов нагружения

Шестерня

NHE1 = 60*n1*L = 60*950*19000 = 1083*106

Колесо

NHE2 = NHE1 / Uред = 1083*106 /2,8 = 386,78*106

Определение коэффициента долговечности

KHL =(NHO / NHE)1/m

 Т.к. NHE>NHO , то принимаем КHL = 1

 

Предел выносливости при заданном числе циклов

Шестерня

σ H lim 1= σ H lim b 1* КHL = 610 МПа

Колесо

σ H lim 2= σ H lim b2* КHL = 540 МПа

Определяем допускаемые контактные напряжения, принимая SH = 1,1 для нормализованных и улучшенных зубчатых колёс

Шестерня

σ HP1 = 0,9* σ H lim 1 / SH = 0,9*610 / 1,1 = 499 МПа

Колесо

σ HP2 = 0,9* σ H lim 2/ SH = 0,9*540 / 1,1 = 442 МПа

Для косозубой передачи допускаемое контактное напряжение определяется по формуле:

σ HP = 0,45*( σ HP1 + σ HP2)

σ HP = 0,45*(499 + 442) = 423,45 МПа

Производим расчет межцентрового расстояния:

Принимаем значение коэффициента ширины венца зубчатого колеса относительно межосевого расстояния

 ψba = 0,5

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца зубчатого колеса, при постоянной нагрузке принимаем:

KHβ = 1,1

Ka = 43 – вспомогательный коэффициент для передачи

a w = Ka*(Uред + 1)*(T1* KHβ / ψba *Uред * σ HP2)1/3 = 43*(2,8 + 1)*(210*1,1*103 / 0,5*2,8*(423,45)2)1/3 = 159 (мм)

Исходя из стандартного ряда принимаем a w = 160 мм

Определение модуля

a w = (z1 + z2) *mn / 2*cosβ

Предварительно задаемся углом наклона зубьев β = 300

Z1 = 17……..25

mn = 2* a w* cosβ / z1 * (1 + Uред) = 2*160*cos300 / 20*(1+2,8) = 3,6 (мм)