Расчет и проектирование редуктора общего назначения (стр. 1 из 4)
Оглавление
Техническое задание на проектирование
Введение
1. Кинематический и силовой расчет
1.1 Выбор грузового каната, расчет полиспаста и грузового барабана
1.2 Выбор электродвигателя
1.3 Определение частот вращения, вращающих моментов на валах
2. Расчет открытой ступени
2.1 Выбор материалов. Расчет допустимых напряжений
2.2 Расчет модуля зацепления
2.3 Расчет геометрических размеров зубчатых колес
2.4 Расчет вспомогательных параметров
2.5 Расчет сил, действующих в зацеплении
2.6 Проверочный расчет передачи
2.7 Схема привода с кинематическим анализом
3. Предварительный расчет валов редуктора
3.1 Ведущий вал
3.2 Ведомый вал
4. Конструктивные размеры шестерни и колеса
5. Расчет зубчатых колес редуктора
6. Конструктивные размеры шестерни и колеса
7. Конструктивные размеры корпуса редуктора
8. Первый этап компоновки редуктора
9. Проверка долговечности подшипника
10. Второй этап компоновки редуктора
11. Проверка прочности шпоночных соединений
12. Уточненный расчет валов
13. Посадки зубчатого колеса, шестерни и подшипников
14. Выбор сорта масла
15. Сборка редуктора
Список использованной литературы
Техническое задание на проектирование
Спроектировать и рассчитать привод грузовой лебедки имеющей грузоподъемность G = 4,9 тонны, скорость подъема груза V = 13,5 м/мин. Привод двухступенчатый: первая ступень – закрытая (редуктор) цилиндрическая косозубая, вторая ступень – открытая, цилиндрическая прямозубая.
Рисунок 1. Задание на проектирование.
Введение
Темой курсовой работы является расчет и проектирование редуктора общего назначения.
Цель данной работы состоит в том, чтобы научиться правильно применять знания, полученные в процессе учебы, на практике.
В процессе выполнения данной работы решаются следующие задачи:
расширение, углубление, закрепление и систематизация теоретических знаний и применение этих знаний для ведения расчетов при проектировании;
развития навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы.
1. Кинематический и силовой расчет
1.1 Выбор грузового каната, расчет полиспаста и грузового барабана
Расчет наибольшего натяжения каната
Кратность полиспаста принимаем равной iП = 2, кпд полиспаста ηП = 0,99 для блоков с подшипниками качения
S = 4900/(2*0,99) = 24747 Н
Расчет наименьшего допустимого разрывного усилия каната
,n = 5,5 для механизмов подъема груза, работающих в среднем режиме.SP = 5,5*24747 = 136108 Н
Выбор грузового каната
Выбираем канат типа ЛК-Р по ГОСТ 2688-90 с прочностью проволок σВ = 1960МПа. Выбранный канат имеет диаметр d = 15 мм и SP = 137000 = 137000Н.
Расчет минимального радиуса блока
e = 18, для механизмов подъема, работающих среднем режиме, 
D = 18*15 = 270 мм
Расчет минимального диаметра грузового барабана
Dб = 270*0,85 = 229,5 мм, принимаем Dб = 230 мм
Расчет частоты вращения грузового барабана
ωб = (13,5*2/60)*(2000/(230+15)) = 3,67с-1
nб = (30*3.67)/3.14 = 35 об/мин
Расчет мощности на барабане
Рб = (10*4,9/2)*((230+15)/2000)*3,67 = 11кВт
1.2 Выбор электродвигателя
Расчет кпд привода
,где η1 – кпд редуктора, η2 – кпд открытой ступени, ηМ – кпд муфты, ηПП – кпд пары подшипников.
ηОБЩ = 0,98*0,95*0,98*0,993 = 0,885
Расчет требуемой мощности двигателя
РЭ.Тр = 11/0,885 = 12,43кВт
Оценка максимальной частоты вращения двигателя. Выбор электродвигателя.
Принимаем: u1max = 5, u2max = 10,
nЭ.МАХ = 35*5*10 = 1750 об/мин
По каталогу (стр.390 [1]) выбираем электродвигатель. Исходя из полученной максимальной частоты вращения, учитывая, что при запуске двигателя всегда необходимо иметь запас мощности, выбираю электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором 4А160М6 с РНОМ = 15 кВт, nДВ = nc*(1-s) = 1000*(1-0.026) = 974 об/мин, dВАЛА = 48 мм.
uобщ = nдв/nб
u2 = uпр/up
uобщ = 974/35 = 27,8
u2 = 27,8/4 = 6,95
1.3 Определение частот вращения, вращающих моментов на валах
Расчет представлен в таблице 1.
Таблица №1.
| Наименование вала | n, мин-1 | ω, с-1 | P, кВт | T, Н*м |
| Быстроходный вал редуктора | 974 | 101,5 | 12,4 | 122 |
| Тихоходный вал редуктора | 243,5 | 25,5 | 11 | 431,4 |
| Вал барабана | 35 | 3,67 | 11 | 2997 |
2. Расчет открытой ступени
редуктор грузовой канат полиспаст барабан
Расчет ведем по изгибу.
2.1 Выбор материалов. Расчет допустимых напряжений
Выбираем Сталь 45 ГОСТ 1050-88 улучшенную для шестерни и колеса, с твердостью по Бринеллю, соответственно:
НВ1 = 270
НВ2 = 240
,где KHL коэффициент долговечности, равный 1, для долговечных передач.
Формула для расчета изгибных напряжений примет вид:
Коэффициент запаса SF= 1,7 для кованных и штампованных зубчатых колес
[σ]F1 = (1,75*270)/1,7 = 278МПа
[σ]F2 = (1,75*240)/1,7 = 247 МПа
2.2 Расчет модуля зацепления
,где kF – коэффициент нагрузки. Для консольного расположения шестерни kF = 1,7. принимаем z1 = 30, ψbm = 10, T1 – момент на тихоходном валу редуктора в Н*м, YF = 3,8 коэффициент формы для 30 зубьев.
m = [3,8(2*431,4*1,7*103)/(30*10*278)]1/3 = 4,06 мм. Найденное значение открытого модуля округляем до стандартного значения m = 4,0 мм
2.3 Расчет геометрических размеров зубчатых колес
z2 = z1* u2 = 30*6,95 = 208,5 ≈ 209
d1 = Z1*m = 30*4,0 = 120 мм
d2 = Z2*m = 209*4,0 = 836 мм
da1 = d1 + 2m = 120 + 8 = 128 мм
da2 = d2 + 2m = 836 + 8 = 844 мм
df1 = d1 – 2,5m = 120 – 10 = 110 мм
df2 = d2 – 2,5m = 836 – 10 = 826 мм
b1 = b2 + 5 = 40 + 5 = 45мм
b2 = ψbm* m = 10*4 = 40мм
2.4 Расчет вспомогательных параметров
v = d1 * ω1/2000 = 120*25,5/2000 = 1,53 м/с
ψbd = b1/d1 = 45/120 = 0.375
2.5 Расчет сил, действующих в зацеплении
Ft = 2000*T1/d1 = 2000*431,4/120 = 7190 H
Fτ = Ft*tgα = 7190*tg20 = 2617 H
2.6 Проверочный расчет передачи
YF2 = 3,6 (для зубчатых колес, выполненных без смещения, при z ≥ 100), Yβ – учитывает влияние угла наклона.
KF = KFα * KFβ * KFv – коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба.
KFα – коэффициент, учитывающий влияние погрешностей изготовления шестерни и колеса, на распределение нагрузки между зубьями, для прямозубых колес KFα = 1.
KFβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца, KFβ = 1,068 (таблица 3.7. [1]).
KFv – коэффициент динамической нагрузки, KFv = 1,25 (таблица 3.8. [1]).
KF = 1*1,068*1,25 = 1,335
Проверяю зубья по напряжениям изгиба:
σF2 = ((1,335*7190)/(35*4,03)) * 3.6 = 246,8 МПа
σF1 = 246,8*(3,8/3,6) = 260,5 МПа
2.6 Схема привода с кинематическим анализом
Рисунок 2. Кинематический анализ
3. Предварительный расчет валов редуктора
Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
3.1 Ведущий вал
Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении [tК] = 25 МПа определяем по формуле
dB1 = ((16*122*103)/3,14*25)1/3 = 29,2 мм.
Вал редуктора соединен с электродвигателем посредством муфты. Принимаем муфту типа МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточками полумуфт под dДВ = 48мм и dB1 = 45 мм (муфты УВП могут соединять валы разных диаметров в пределах одного номинального момента, принимаю муфту МУВП 8-710-45-2-48-2-У3), примем под подшипниками dП1 = 45 мм. Шестерню выполняем за одно целое с валом.
3.2 Ведомый вал
Диаметр выходного конца вала определяем при том же допускаемом напряжении, что и ведущий, т.к. действуют те же силы и моменты, применяем то же допускаемое напряжение [tК] = 25 МПа.
dB2 = ((16*431,4*10 3)/3.14*25) 1/3 = 44,5 мм,
принимаем 45мм, диаметр вала под подшипниками принимаем
dП2 = 45мм, под зубчатым колесом dК2 = 50мм.
Диаметры остальных участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений при компоновке редуктора.
4. Конструктивные размеры шестерни и колеса