Содержание
1. Расчёт срока службы привода
2. Выбор двигателя. Кинематический расчет двигателя
3. Выбор материала зубчатой передачи. Определение допускаемых напряжений
4. Расчет зубчатой передачи
5. Расчёт нагрузок валов редуктора
6. Проектный расчёт валов
7. Эскизная компоновка редуктора
8. Проверочный расчет тихоходного вала
9 Конструирование зубчатого колеса
10. Подбор шпонок и проверочный расчет шпонок
Литература
Введение
В производственных машинах необходим большой вращающий момент при угловой скорости, меньшей, чем у двигателя. Для передачи движения от двигателя к производственной машине и изменения при этом угловой скорости и вращающего момента служат различные передаточные механизмы. Зубчатый, или червячный, передаточный механизм, предназначенный для уменьшения угловых скоростей и представляющий систему зубчатых колес в отдельном закрытом корпусе, непроницаемом для масла и пыли и одновременно являющемся масляной ванной для механизма, называется редуктором. Размещение опор валов редуктора в одном общем жестком корпусе обеспечивает постоянство относительного расположения осей валов, а это позволяет применять широкие колеса с малым модулем. Применение малых модулей, в свою очередь, приводит к увеличению точности и уменьшению уровня шума при работе передачи, к снижению стоимости ее изготовления. Обильное смазывание способствует малому износу и повышает КПД редукторной передачи. Наличие корпуса обеспечивает безопасность работы редукторов. Этими достоинствами редукторов объясняется вытеснение ими открытых передач.
По виду звеньев передачи редукторы делятся на цилиндрические (оси ведущего и ведомого валов параллельны), конические (оси валов пересекаются), червячные (оси валов перекрещиваются в пространстве). Встречаются и комбинированные редукторы, представляющие сочетания зубчатых (цилиндрических и конических ) и червячных передач.
Одноступенчатый цилиндрический редуктор обычно применяют при передаточном числе U<7. Одноступенчатый редуктор наиболее прост и надежен в работе. Применяется для мощностей до 40000кВт.
Двухступенчатые цилиндрические редукторы обычно применяются при передаточном числах U<40. Первая (быстроходная) ступень редуктора во многих случаях имеет косозубые колеса: тихоходная ступень может быть выполнена с прямозубыми колесами. Не менее часто применяются редукторы, у которых обе ступени имеют колеса одинакового вида (прямозубые, косозубые и шевронные).
Трехступенчатый цилиндрический редуктор обеспечивает передаточное число U<150 и выше. Достоинство данной схемы - симметричное расположение зубчатых колес всех ступеней.
Коническо-цилиндрический двухступенчатый редуктор применяют при пересекающихся осях ведущего и ведомого валов. Передаточное число такого редуктора обычно не выше 25.
При необходимости получения различных угловых скоростей выходного вала в корпусе редуктора размещают несколько пар зубчатых колес с различными передаточными числами и специальный механизм переключения, который может включать по мере надобности ту или иную пару зубчатых колес. Такие передаточные механизмы называют коробками передач.
1. Расчёт срока службы привода
1.1 Принимаем в соответствии с заданием: работу привода в 2 смены, нагрузку малоизменяющуюся, режим реверсивный, продолжительность смены 8 часов
1.2 Определяем ресурс работы привода:
Lh = 365*Lr* tc*Lc = 365*5*8*2 = 29200(чac)
где:
Lr - срок службы привода, лет
tc - продолжительность смены, час
Lc – число смен
1.3 Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса, тогда Ln будет представлять собой следующую формулу :
Ln = 0,85 *Lh = 0,85*29200= 24820(чac)
1.4 Составляем табличный ответ решения:
| Lr, лет | tc,мчас | Lc | Ln, Час | Характер нагрузки | Режим работы |
| 5 | 8 | 2 | 24820 | Малоизме-няющаяся | Реверсивный |
2.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя
2.1.1 Определяем требуемую мощность рабочей машины
Pрм = F*V = 1,2*0,8 = 0,96(кВт)
где
F - значение тяговой силы, кH
V - линейная скорость тяговой цепи, м/сек
2.1.2 Определяем общий коэффициент полезного действия привода:
h = h*h*h*h*h2пк = 0,965*0,965**0,98*0,985*0,9922=0,885
где
hп - КПД редуктора, принимаем 0,965
hоп - КПД открытой передачи, принимаем 0,965
hм - КПД муфты, принимаем 0,98
hпк - КПД подшипников качения, принимаем 0,992
hпс - КПД подшипников скольжения, принимаем 0,985
2.1.3 Определяем требуемую мощность двигателя:
Pном = Pрм / h = 0,96 / 0,885 = 1,09(кВт)
где:
Ррм - мощность рабочей машины, Квт
h - общий КПД
Принимаем двигатель серии 4АМ80B6УЗ с номинальной мощностью Рном = 1,1 (кВт), и частотой вращения при номинальном режиме nном = 920 (об/мин).
2.1.4 Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины:
nрм = 60*1000*V = 60*1000*1,7 = 76,4(об/мин)
р*Д 3,14*200
где
Д- диаметр барабана,мм
V- скорость тягового органа,м/сек.
2.1.5 Определяем передаточное отношение привода для принятого типа двигателя при заданной мощности :
Uном = nном / nрм = 920/ 76,4 = 12, 04(об/мин)
где
nном - номинальная частота вращения двигателя, об/мин;
nрм - частота вращения приводного вала рабочей машины, об/мин.
2.1.6 Принимаем передаточное отношение закрытой передачи по СТ СЭВ 221-75 равным : Uзп = 5,0
2.1.7 Определяем передаточное отношение открытой передачи:
Uоп = Uном / Uзп = 12,04 / 5,0 = 2,41
2.2 Определение силовых и кинематических параметров привода
2.2.1 Определяем мощность валов привода
а) Вал двигателя:
Pдв = Pном =1,1(кВт)
б) Быстроходный вал:
P1 = Pдв*hм*hпк = 1,1*0,98*0,992= 1,07(кВт)
где
hоп - КПД открытой передачи
hм - КПД муфты
в) Тихоходный вал:
Р2 = Р1*h*h = 1,1*0,965*0,992 = 1,02(кВт)
где
hзп - КПД редуктора
h - КПД подшипников качения
г) Вал рабочей машины:
= 2*h*h = 1,1*0,965*0,985 = 0,97(кВт)
где
hоп - КПД открытой передачи
hпс - КПД подшипников скольжения
2.2.2 Определяем угловую скорость валов привода
а) Вал двигателя:
wном = p*nном / 30 = 3,14*920 / 30 = 96,29(рад/с)
где
nном-номинальная частота вращения двигателя
б) Быстроходный вал:
w1 = wном/ Uоп =39,95(рад/с)
Uоп - передаточное число открытой передачи
в) Тихоходный вал:
w2 = w1 / Uзп = 39,95/ 5,0 = 7,99(рад/с)
где
w1 - угловая скорость быстроходного вала
Uзп - передаточное число закрытой передачи в соответствии СТ СЭВ 221-75, принимаем 5,0
г) Вал рабочей машины:
щрм = щ2 = 7,99(рад/с)
где
w2 - угловая скорость тихоходного вала.
2.2.3 Определяем вращающий момент валов привода:
а) Вал двигателя:
Тдв = Рдв / wном = 1100/ 96,29 = 11,42(Н*м)
где
Pдв - мощность на валу двигателя
wном - номинальная угловая скорость
б) Быстроходный вал:
T1 = Тдв*U*h*hпк= 11,42*2,41*0,965*0,992 = 26,35(Н*м)
где
Тдв - вращающий момент двигателя
пк - КПД подшипников качения
hоп - КПД открытой передачи
г) Тихоходный вал:
Т2=Т1*Uзп*hзп*hпк= 26,35*5,0*0,965*0,992 = 126,10(Н*м)
где
Т1 - вращающий момент быстроходного вала
Uзп - передаточное число закрытой передачи
h - КПД закрытой передачи
hк - КПД подшипников качения
в) Вал рабочей машины:
Трм = Т2* hм*hпс = 126,10*0,98*0,985 = 121,73(Н*м)
где
Т2 - вращающий момент тихоходного вала
hс - КПД подшипников скольжения
hм - КПД муфты
2.2.4 Определяем частоту вращения валов привода:
а) Вал двигателя:
nтабл= nном = 920(об/мин)
где
nном - номинальная частота вращения двигателя
б) Быстроходный вал:
n1 = nном /Uоп = 381,74(об/мин)
где
n1 - частота вращения быстроходного вала
nном - номинальная частота вращения двигателя
Uоп - передаточное число открытой передачи
в) Тихоходный вал:
n2 = n1 / Uзп = 381,74/ 5,0 = 76,35(об/мин)
где
n1 - частоту вращения быстроходного вала
Uзп - передаточное число закрытой передачи
г) Вал рабочей машины
nрм = n2 = 76,35(об/мин)
где
n2 - частота вращения тихоходного вала.
2.2.5 Составляем табличный ответ решения задачи:
| Тип двигателя 4АМ80В6УЗ; Р=1,1(кВт); n=920(об/мин) | |||||||
| Параметр | Передача | Параметр | Вал | ||||
| Закрытая (редуктор) | открытая | двигателя | Редуктора | Приводной рабочей машины | |||
| быстроходный | тихоходный | ||||||
| Переда-точное число U | 5,0 | 2,41 | Расчетная мощность Р, кВт | 1,1 | 1,07 | 1,02 | 0,97 |
| Угловая скорость w, 1/с | 96,2 | 39,95 | 7,99 | 7,99 | |||
| КПД h | 0,965 | 0,965 | Частота вращения n, об/мин | 920 | 381,74 | 76,35 | 76,35 |
| Вращающий момент Т, Н*м | 11,42 | 26,35 | 126,10 | 121,73 | |||
3. Выбор материала зубчатой передачи. Определение допускаемых напряжений