Проектирование электропривода с двуступенчатым редуктором.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
2. РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ
3. РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ
4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА
5. КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЧЕРВЯКА И КОЛЕСА
6. КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ КОРПУСА РЕДУКТОРА
7. КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА
8. РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ
9. ПРОВЕРКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКА
10. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
11. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
12. ВЫБОР СОРТА МАСЛА
ЛИТЕРАТУРА

2 ): d=110 мм; D=200 мм; В=53 мм; С=374 кН и Со=320 кН; е=0,28 [4, табл.73]; Y=2,43 [4, табл.73].
Отношение < е=0,28; следовательно Y=2,43.
Эквивалентная нагрузка:
(9.20)
Расчетная долговечность, млн. об.
Расчетная долговечность, ч
Для червячных редукторов ресурс работы подшипников должен быть не менее 20000 ч. В нашем случае подшипники ведущего вала 53611 имеют ресурс Lh = 22592,0 ч, а подшипники ведомого вала 53322 имеют ресурс Lh=34019,0 ч.
10. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок — по ГОСТ 23360 — 78 (3, табл. 9.1.2].
Материал шпонок — сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условие прочности по формуле
(10.1)

Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [σсм]=100…120 МПа, при чугунной [σсм]=50…70 МПа.
10.1. Ведущий вал.
Шпонка под ведомым шкивом ременной передачи: d=45 мм; b х h =14 х 9 мм; t1=5,5 мм; длина шпонки l=80 мм; момент на ведущем валу Т2=301,09 х 103 Нмм.
(материал шкива — чугун марки СЧ 15).
10.2. Ведомый вал.
Проверяем шпонки под ступицей червячного колеса: d=110 мм; bхh=28х16 мм; t1=10мм; длина шпонки l=130 мм (при длине ступицы колеса 140 мм); крутящий момент Т3=4355,65х103 Нмм. Под ступицей устанавливаем две шпонки.
(материал ступицы колеса — чугун СЧ15).
Проверяем шпонки под ступицей звездочки: d=105 мм; bхh=28х16 мм; t1=10мм; длина шпонки l=100 мм (при длине ступицы звездочки 150 мм); крутящий момент Т3=4355,65х103 Нмм. Под ступицей устанавливаем две шпонки.
(материал ступицы звездочки — сталь).
Условие σсм < [σсм] выполнено.
11. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
Червячный вал проверять на прочность не следует, т.к. размеры его поперечных сечений, принятые при конструировании после расчета геометрических характеристик (d1 = 90 мм; dа1 = 108 мм; df1 = 108 мм), значительно превосходят те, которые были получены расчетом на кручение (dВ1=37,5 мм). Расчет на жесткость червячного вала проведен в пункте 3.4.
Ведомый вал.
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения — по отнулевому (пульсирующему).
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при s [s].
Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Материал вала назначаем, как для тяжелонагруженного вала - сталь хромокремнемарганцовистую 35ХГСА, термическая обработка — закалка.
По (3, табл. 16.2.1] при диаметре заготовки до 150 мм (в нашем случае dК2=110 мм) среднее значение σв = 1620 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
(9.1)
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
(9.2)
Изгибающие моменты в плоскости XOZ:
под опорой 3
под серединой червячного колеса справа
Проверка:
под серединой червячного колеса слева
Изгибающие моменты в плоскости YOX:
под серединой червячного колеса справа
под серединой червячного колеса слева
Проверка:
под серединой червячного колеса слева
Сечение под колесом.
Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок под ступицей колеса. Изгибающий момент в сечении (см. рисунок 5)
(9.3)
Осевой момент сопротивления сечения при dк2=110 мм; b=28 мм; t1=10 мм:
(9.4)
Амплитуда нормальных напряжений:
; среднее напряжение σm=0. (9.5)
Полярный момент сопротивления:
Wp ≈ 2 х Wк нетто=2 х 105150=210300 мм3. (9.6)
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
(9.7)
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
(9.8)
где kσ – эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений; εσ – масштабный фактор для нормальных напряжений.
Находим интерполяцией kσ=2,0 (2, табл. 6.5], εσ=0,58 (2, табл. 6.8], и ψσ=0,2 (2, с.100].
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
(9.9)
где kτ – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений; ετ – масштабный фактор для касательных напряжений.
Находим интерполяцией kτ=2,1 (2, табл. 6.5], ετ=0,58 (2, табл. 6.8], и ψτ=0,1 (2, с.100].
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А:
(9.10)
Сечение под подшипником 3.
Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (опора 3). С целью уменьшения концентраций напряжения от прессовой посадки подшипника вал в месте посадки имеет коническую обточку.
Изгибающий момент в сечении (см. рисунок 5)

Осевой момент сопротивления сечения при dк2=110 мм:
(9.11)
Амплитуда нормальных напряжений:
; среднее напряжение σm=0.
Полярный момент сопротивления:
Wp=2*Wк нетто=2*130604=261208 мм3.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям. Находим для вала диаметром 110 мм при давлении напрессовки 10-20 МПа интерполяцией kσ/εσ =5,52 (2, табл. 6.7] и ψσ=0,2 (2, с.100]. Принимаем, что коэффициент концентрации напряжений уменьшается на 50% за счет применения конической обточки, тогда kσ/ εσ =2,76.
Определяем коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям. Находим для вала диаметром 110 мм при давлении напрессовки 10-20 МПа интерполяцией kτ/ετ =3,712 (2, табл. 6.7] и ψσ=0,2 (2, с.100].
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения В-В:
Для всех сечений s > [s] = 2,0.
12. ВЫБОР СОРТА МАСЛА
Смазывание зубчатого зацепления производится разбрызгиванием масла, заливаемого внутрь корпуса. Объем масляной ванны V определяем из расчета 0,25 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности: V=0,25х21,95= =5,5 дм3.
По (2, табл. 8.9] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях [σ] = 217,3 МПа и скорости vS = 3,41 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 118 сСт при температуре 500С. По (5, табл. 32] принимаем для червячной передачи масло ИТД-220 (по ГОСТ 17479.0-85).
ЛИТЕРАТУРА
1. Груданова О. В., Мисевич Ю. В., Филановский А. М. Проектирование привода с двухступенчатым редуктором. – СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2007. – 93 с.
2. Курсовое проектирование деталей машин: Учебн. пособие для техникумов/С.А. Чернавский, Г.М. Ицкович, К.Н. Боков и др.- М.: Машиностроение, 1980. 351 с., ил.
3. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: учебн. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. – Мн.: УП «Технопринт», 2002. – 290 с.
4. Подшипники качения: Справочник-каталог/ Под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с., ил.
5. Андросов А. А. Расчет и проектирование деталей машин.- Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 285 с., ил.
36
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
45
Листов
Лит.
Привод с червячным
редуктором, ременной
и цепной передачей
Утв.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Н. контр.
Провер.
Разраб.
2
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.