Расчет коробки скоростей

содержание

 

 

 

Введение

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

Государством перед машиностроением поставлена задача значительного повышения эксплуатационных и качественных показателей при непрерывном росте объема ее выпуска.

Одним из направлений решения этой задачи является совершенствование конструкторской подготовки студентов учебных заведений.

При выполнении этой работы активно используются знания из ряда пройденных предметов: механики, сопротивления материалов, технологии металлов и других.

Объектом курсового проекта является привод с цилиндрическим шевронным одноступенчатым редуктором, состоящим из большинства деталей и узлов общего назначения.

Редуктор – механизм, состоящий из передачи (зубчатой, червячной), выполняется в виде отдельного агрегата и служит для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора – это понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса, в который помещают элементы зубчатой или червячной передач, устройство для смазки или охлаждения. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещены элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников.

В данном курсовом проекте представлен цилиндрический шевронный редуктор, основная задача которого отрегулировать вращательное движение в нужное поступательное для подачи (вывода) соответствующих элементов производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ И ТЕРМИНОВ

 

КПД -коэффициент полезного действия

ТЗ  -техническое задание

 

Расшифровка символов

  - межосевое расстояние, мм;

  - окружная сила, н;

  - осевая сила, н;

  - радиальная сила, н;

Т  - вращающий момент, н∙м;

m  - модуль передачи;

  - ширина колеса, мм;

η  - коэффициент полезного действия;

U  - передаточное число

  - длина шпонки, мм;

ω  - скорость вращения вала,

Р  -мощность на валу привода, кВm

  -ширина шкива, мм.

 

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА  И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ИЗДЕЛИЯ

Данный привод ленточного конвейера состоит из электродвигателя, ременной передачи, редуктора и муфты.

От электродвигателя через ременную передачу вращение передается в закрытый одноступенчатый цилиндрический редуктор. Далее движение передается через муфту на барабан ленточного транспортера.

 

2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Выбор электродвигателя, кинетический и силовой расчеты  привода

2.1.1 Выбор электродвигателя

Для выбора электродвигателя требуется:

Требуемая мощность электродвигателя, кВт; определяется по формуле (2.1)

                 (2.1)

где  - необходимая мощность на ведущем барабане транспортера, кВт; определяется по формуле (2.2);

- общий КПД; определяется по  формуле (2.3)

                  (2.2)

где  - усилие на барабане транспортера, кН; = 1,33 кН: определено по заданию на проектирование;

υ- скорость барабана транспортера, м/с; υ = 1,97 м/с: определена по заданию на проектирование.

                           (2.3)

где  - КПД ременной передачи; = 0,95([1], с.5)

- КПД цилиндрической передачи; = 0,98([1], с.5)

- КПД подшипника; = 0,99([1], с.5)

Ориентировочная частота вращения вала электродвигателя, , об/мин определяется по формуле (2.4)

      (2.4)

где  - частота вращения вала барабана транспортера, об/мин; определяется по формуле (2.5);

- ориентировочное общее передаточное  число привода; определяется по формуле (2.6).

       (2.5)

где  - диаметр ведущего барабана транспортера, мм; = 375 мм; определен по заданию на проектирование.

      (2.6)

где  - ориентировочное передаточное число редуктора; = 4; определено по ([1], с.7);

- ориентировочное передаточное  число ременной передачи; = 4; определено по ([1], с.6)

После выбора электродвигателя требуется уточнить общее передаточное число привода ; по формуле (2.7); фактическое передаточное число ременной передачи ; по формуле (2.8); в редукторе оставляется стандартное передаточное число = 4

        (2.7)

       (2.8)

Подставкой указанных выше значений в формулу (2.6) и (2.5) получено:

Подстановкой полученных выше значений и в формулу (2.4) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.3) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.2) получено:

 кВт

Подставкой выше указанных значений в формулу (2.1) получено:

Согласно полученным данным:

Выбирается электродвигатель №100S4/1435 из ([1], с.321); со стандартными значениями:

Подстановкой значений в формулу (2.7) и (2.8) получено:

2.1.2 Кинетический и силовой расчет  привода

Вращающие моменты , Н×м; на валах привода определяются по формулам (2.9), (2.10), (2.11);

       (2.9)

     (2.10)

                (2.11)

где  - мощность на валу двигателя, кВт; равна ; определяется по формуле (2.12);

- мощность на ведущем валу  редуктора, кВт; определяется по  формуле (2.13);

- мощность на ведомом валу  редуктора, кВт; определяется по формуле (2.14);

                (2.12)

   (2.13)

    (2.14)

- скорость вращения вала электродвигателя, рад/с; определяется по формуле (2.15);

- скорость вращения ведомого  вала ременной передачи, рад/с; определяется по формуле (2.16);

- скорость вращения ведомого  вала редуктора, рад/с; определяется  по формуле (2.17);

               (2.15)

     (2.16)

     (2.17)

где  - количество оборотов на валу электродвигателя, об/мин; равно ; определяется по формуле (2.18);

- количество оборотов на ведомом  валу ременной передачи, об/мин; определяется  по формуле (2.19);

- количество оборотов на ведомом валу редуктора, об/мин; определяется по формуле (2.20);

     (2.18)

                (2.19)

                (2.20)

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.18) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.19) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.20) получено:

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.15) получено:

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.16) получено:

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.17) получено:

Подстановкой выше указанных значений формулу (2.12) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.13) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.14) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.9) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.10) получено:

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.11) получено:

 

2.2 Расчет зубчатой передачи  редуктора

Этот расчет заключается в определении основных параметров зубчатой передачи:

• определение материала, из которого будет изготовлено колесо и шестерня;
• допускаемого контактного напряжения : ];
• допускаемого напряжения изгиба:
• межосевое расстояния: ;
• предварительного основного размера колеса: и ;
• модуль передачи: m;
• угол наклона cos и суммарного числа зубьев: ;
• число зубьев шестерни и колеса: и ;
• диаметра шестерни и колеса;
• сил в зацеплении: - окружной силы; - радиальной силы;
• проверки зубьев колес по напряжениям изгиба;
• проверки зубьев колес по контактным напряжениям.

2.2.1 Исходные данные  для расчета зубчатой передачи

Для расчета зубчатой передачи необходимы исходные данные:

• =4;
• =401 об/мин;
• =100 об/мин;
• =2,701 кВт;
• =2,620 кВт;
• =64,20 Нм;
• =249,720 Нм;
• = 42 рад/с;
• =10,5 рад/с.

Все значения взяты с ведущего и  ведомого валов редуктора.

 

 

2.2.2 Материал шестерни  и колеса 

Материал для шестерни и колеса определен по ([1], с.10). Для изготовления выбирается Сталь 45, которая имеет следующие характеристики:

• предел текучести, , мПа; =670 мПа;
• твердость шестерни, , 300;
• твердость колеса, , 250.

В качестве термообработки- улучшение.

2.2.3 Допускаемые  контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения , мПа определяются по формуле (2.21);

      (2.21)

где  - предел контактной выносливости зубьев, мПа; определяется по формуле (2.22):

    (2.22)

где [ ]- допускаемый запас. [ ]=1,1; определен по ([3], с.45);

- коэффициент долговечности, =1; определен по ([3], с.45).

Подстановкой выше указанных значений в формулу (2.22) получено:

Для материала шестерни:

Для материала колеса:

Подставкой выше указанных значений в формулу (2.21) получено:

Для материала шестерни:

Для материала колеса:

За допускаемое контактное напряжение принимается наименьшее значение = 518,181

2.2.4 Допускаемое  напряжение изгиба

Допускаемое напряжение изгиба [ ], мПа определяется по формуле (2.23);

   (2.23)

где  - предел выносливости зубьев по излому, мПа; - 1,8 НВ; определен по ([3], с.46);

- допускаемый запас, =1,75; определен по ([3], с.46);

- коэффициент учитывающий влияние  двустороннего приложения нагрузки, =1; определен по ([3], с.46);

- коэффициент долговечности, =1; определен по ([3], с.46)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.23) получено:

Для материала шестерни:

Для материала колеса:

2.2.5 Межосевое  расстояние

Межосевое расстояние , мм определяется по формуле (2.24):

   (2.24)

где  - коэффициент, =4300; определен по ([1], с.13);

- коэффициент концентрации нагрузки, =1; определен по ([3], с.46);

- вращающий момент на ведомом  валу редуктора, Н×м; =249,720 Н×м;

- коэффициент для косозубых  передач, =0,4; определен по ([1], с.13);

U- передаточное число зубчатой передачи , U=4; определенно по исходным данным;

]- допускаемое контактное напряжение, мПа; ]=518,181 мПа; определено по формуле (2.21).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.24) получено:

Принимаем значение межосевого расстояния =125 мм определено по ([1], с.13).

2.2.6 Предварительные  и основные размеры колеса

Ширина колеса , мм определяется по формуле (2,25):

     (2.25)

где  - коэффициент для шевронных передач, =0,4; определен по ([1],с.13);

-межосевое расстояние, определено  по формуле (2.24).

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.25) получено:

Делительный диаметр колеса мм определяется по формуле (2.26):

    (2.26)

где  -межосевое расстояние, мм; определено по формуле (2.24).

U- передаточное число зубчатой передачи; U=4.

Подставкой указанных выше значений в формулу (2.26) получено:

      

2.2.7 Модуль передачи

Модуль передачи m, мм определяется по формуле (2.27):

    (2.27)

где  - коэффициент, = 5,2; определено по ([1],с.16);

- вращающий момент на ведомом валу редуктора, Н×м; =249 Н×м;

- ширина колеса, мм; =50 мм; определена по формуле (2.25);

- допустимое напряжение изгиба  для колеса, мПа; =257,1 мПа; определено по формуле (2.23);

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.27) получено:

                     

Принимается значение модуля передачи m=2, определено по ([1],с.13).

2.2.8 Угол наклона  и суммарное число зубьев

Угол наклона определено по формуле (2.28):

   (2.28)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.28) получено:

           

Суммарное число зубьев , определяется по формуле (2.29):

   (2.29)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.29) получено:

               

Полученное значение округляется до целого числа, =113.

Действительное значение угла наклона зубьев β, определяется по формуле (2.30);

    (2.30)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.30) получено:

              

2.2.9 Число зубьев

Число зубьев шестерни , определяется по формуле (2.31):

     (2.31)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.31) получено:

      

Число зубьев колеса , определяется по формуле (2.32):

     (2.32)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.32) получено:

     

2.2.10 Фактическое  передаточное число

Фактическое передаточное число , определяется по формуле (2.33):

   

     (2.33)

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.33) получено:

  

Отклонение от заданного передаточного числа, , определяется по формуле (2.34):