Привод вертикального вала смесителя.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1.Энергетический и кинематический расчеты
2.Проектировочный расчет зубчатой передачи
3.Расчет цепной передачи
3.1.Проектировочный расчет
3.2.Проверочный расчет
4.Проверочный расчет зубчатой передачи
5.Расчет диаметров валов
5.1.Предварительно расчет диаметров валов
5.2.Опоры вала – подшипники
6.Подбор муфты
7.Смазка зацеплений и подшипников
8.Конструктивные элементы редуктора
8.1.Конструкция зубчатых колес
8.2.Элементы корпуса и крышки
9.Расчет валов
9.1.Усилия в передачах
Силы в зацеплении зубчатых колес:
Консольная нагрузка:
9.2.Расчет на статическую прочность
9.3.Расчет на сопротивление усталости
10.Ресурс подшипников качения
11.Расчет шпоночных соединений
12.Расчет болтов крепления редуктора к раме
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

а) сечение 1:
S = 7,5∙19,9 / (7,52 + 19,92)1/2 = 7,0 > [1,5…2,5];
б) сечение 2:
S = 1,57∙16,5 / (1,222 + 16,52)1/2 = 1,56 > [1,5…2,5].
Сопротивление усталости в опасных сечениях вала обеспечивается.
Ресурс подшипников качения
Рассчитаем ресурс нижнего подшипника, так как он воспринимаем наибольшую нагрузку и от зубчатой передачи и от звездочки.
Ранее были рассчитаны внешние нагрузки на опорах:
Fa = 1722 Н.
Рr1 = 1273 Н,
Р r2 = 6708 Н.
Ранее мы подобрали подшипник 7308: d = 40 мм; D = 90 мм; В = 23 мм;
Т = 25,25; С = 66 кН; С0 = 47,5 кН.
Осевые составляющие радиальных составляющих конических подшипников:

где е = 0,38,
Осевые нагрузки подшипников в нашем случае: S1 > S2; Fa> 0.
Тогда Pa1 = S1 = 402 H;
Pa2 = S2 + Fa = 2115 + 1722 = 3837 H.
Отношение
Следовательно, осевую нагрузку учитываем.
Эквивалентная нагрузка:
Для заданных условий: V = Кб = КТ = 1, X = 0,4, Y = 1,465.
Скорректированный расчетный ресурс при 90%-й надежности:
L10ah′ = [106a1a23 / (60n)](Cr / PEr)p,
где а1 = 1 – коэффициент надежности при 90%-й гарантии;
а23 – обобщенный коэффициент, учитывающий влияние качества металла и условий эксплуатации: конические подшипники, условия обычные (1-го вида), а23 = 0,65;
расчетная долговечность:
L10ah′ = [106 ·1·0,65 / (60·229,3)](66000 / 8054)10/3 = 52415 ч.
Заданный ресурс Lh = 20814 ч.
Расчетный ресурс значительно превышает заданный.
Возьмем подшипники 7508 d = 40 мм; D = 80 мм; В = 23,5 мм;
Т = 24,75; С = 42,4 кН; С0 = 32,7 кН.
L10ah′ = [106 ·1·0,65 / (60·229,3)](42400 / 8054)10/3 = 11991 ч.
Но, как мы видим, подшипники легкой серии не обеспечивают заданный ресурс.
Вывод. Для обеспечения заданного ресурса в 20814 ч в качестве опор данного вала следует принять подшипники 7308 ГОСТ 27365-87.
Расчет шпоночных соединений
Диаметр тихоходного вала под колесом принимаем равным dП = 45 мм.
Ступица колеса соединяется с валом призматической шпонкой для d = 45 мм сечение (табл. 3.1): b x h = 14 х 9 мм; глубина паза t1 = 5,5мм.
Стандартные шпонки проверяют только на смятие боковых поверхностей по формуле, МПа : (СМ = 2000Т / (dlPk) ( [(СМ], (11.1)
где lP = l – b (для шпонок с двумя скругленными концами) – расчетная длина,
k = (h – t1) – глубина врезания шпонки в ступицу,
t1 – глубина врезания шпонки;
[(СМ] – допускаемое напряжение смятия: для стальной ступицы [2, c. 121] [(СМ] = 110…190 МПа. для чугунной ступицы [(СМ] = 70…100 МПа.
(СМ = 2000·146,45 / (45·20·3,5)= 93 ( [(СМ],
По формуле расчетная длина шпонки из условия смятия:
lP′ = 2000ТТ /{d(h – t1)[σСМ]}, (11.2)
где [σСМ] примем равным для стальной ступицы 150 МПа.
Тогда lP′ = 2000∙146,45 / [45∙(9 – 5,5)∙150] = 16 мм.
Принимаем lP = 20 мм. Полная длина шпонки со скругленными концами l = lP + b = 20 +12 = 32 м м, что соответствует стандарту.
Обозначение шпонки: ШПОНКА 14 х 9 х 32 ГОСТ 23360-78.
Длина ступицы колеса по формуле:
lСТ′ = l + (5…10) = 32 + 8 = 40 мм.
Принимаем lСТ = 40 мм.
Шпонка под полумуфтой: d = 32 мм, 10 х 8, глубина паза t1 = 5,0мм.
(СМ = 2000·48,45 / (32·32·3)= 32 ( [(СМ],
lP′ = 2000∙48,45 / [32∙(8 –5)∙150] = 7 мм.
l = lP + b = 32 +8 = 40.
Выбираем шпонку: ШПОНКА 10 х 8 х 40 ГОСТ 23360-78.
Шпонка под звездочкой: d = 32 мм, 10 х 8, глубина паза t1 = 4,0мм.
(СМ = 2000·146,45 / (32·32·3)= 96 ( [(СМ],
lP′ = 2000∙146,45 / [32∙(8 –5)∙150] = 21 мм.
l = lP + b = 32 +8 = 40.
Выбираем шпонку: ШПОНКА 10 х 8 х 40 ГОСТ 23360-78.
Расчет болтов крепления редуктора к раме
На болты, которые крепят к раме редуктор, наибольшая сила действует со стороны цепной передачи. Сила FВ, действующая на тихоходный вал редуктора равна FВ = 3337,5 Н. Правда она не находится на одной оси с линией среза, следовательно, создает какой-то момент. Но примем, что они находятся на одной линии: FВ = Fd = 3337,5 Н/
Сила Fd уравновешивается силами трения Ff на стыках. Они создаются силой затяжки Fзат болта при сборке (рис. 12.1):
Ff = iFзатf ( Fd .
Откуда требуемая сила затяжки:
Fзат = KFd / (if), (12.1)
где К = 1,5…2 – коэффициент запаса затяжки на сдвиг; i – число плоскостей стыка; f – коэффициент трения материалов деталей на стыке.
Рис.12.1. Схема действия сил на болт
Примем К = 1,5, f = 0,15, i = 1, требуемая сила Fзат должна быть в 10 раз больше внешней сдвигающей силы Fd . При расчете из условия среза определяют диаметр стержня dC:
dC( ( [4Fd / (([(]ср]1/2
с округлением до стандартного dC из условия dC ( dC( и проверкой напряжений смятия по формуле:
(см = Fd / (dC(hmin) ( [(]см,
где (hmin – наименьшая сумма толщин соединяемых деталей, сминаемых с одной стороны.
(В = 6(100 = 600 МПа; (Т = 6(8(10 = 480 МПа; (Т / (В = 8(10 = 80%. [(] = (0,025...0,03)(В = 18 МПа.
dC( ( [4·3337,5/ (3,14·18]1/2= 15,4 мм.
Принимаем диаметр болтов 16 мм.
Общая формула силы затяжки Fзат болта с зазором из условия отсутствия сдвига деталей в плоскости стыка :
Fзат1 = КFd / (if) ( (1 – ()Fz / z, (12.2)
где z – общее число болтов; ( – коэффициент основной (внешней) нагрузки; знак плюс – сила Fz отрывающая; знак минус – сила Fz сжимающая; К, i, f – см. формулу (12.1). Fz = 0. (она мала по сравнению с Fd )
Fзат = 1,5·3337,5 / (0,15·1,0) = 33375Н.
Возможность затяжки болтов рабочим стандартным гаечным ключом определяется из соотношения Fзат = 70Fраб , откуда требуемое усилие рабочего:
Fраб( = Fзат / 70 ( [Fраб] = [300…500] Н.
Если Fраб( < [Fраб], то необходим контроль затяжки при сборке. Если Fраб( > [Fраб], то следует предусмотреть дополнительные меры по беспечению Fзат .
Fзат =70 · [300…500] = 21000…35000 Н.
Следовательно, берем 8 болтов диаметром М16.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для техн. спец. вузов. 7-е изд. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов.– М.: Высшая школа, 2001.– 447 с.
2. Дунаев, П.Ф. Детали машин. Курсовое проектирование: учеб. пособие для машиностроит. спец. учреждений среднего профессионального образования. 3-е изд. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов.– М.: Машиностроение, 2002.– 536 с.
3. Правила оформления пояснительных записок и чертежей: метод. ука-зания по дисциплине "Детали машин" для студентов всех спец. и форм обучения. 2-е изд ./ НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, Н.В. Дворянинов и др.– Н. Нов-город, 2000 и 2003.– 35 и 36 с.
4. Пример выполнения пояснительной записки: метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения. 3-е изд., перераб. и доп. / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, Ю.П. Кисляков, Л.Т. Крюков.– Н. Новгород, 2002.– 44 с.
5. Ульянов, А.А. Детали машин и основы конструирования: комплекс учебно-методических материалов для студентов безотрывных форм обучения: в 2 ч. Ч.2. Курсовой проект / А.А. Ульянов.– Н.Новгород, НГТУ, 2007.– 95 с.
6. Атлас конструкций узлов и деталей машин: учеб. пособие; под ред. О.А. Ряховского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005, 384 с.
7. Детали машин: атлас конструкций : в 2 ч. Ч. 1 5-е изд.; под ред. Д.Н. Решетова. – М.: Машиностроение, 1992. -352 с.
8. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: справочное учебно-метод. пособие / Л.В. Курмаз, А.Т. Скойбеда. – М.: Высшая школа, 2004. – 308 с.
9. Шейнблит, А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие для техникумов, 2-е изд., перераб. и доп. / А.Е. Шейнблит.– Калининград: Янтарный сказ, 2003.– 454 с.
10. Ременные передачи: метод. указания по дисциплине "Детали машин"
для студентов машиностроительных спец. в 2 ч. / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, Н.В. Дворянинов, Ю.П. Кисляков.– Н. Новгород, 1999.– 31 и 16 с.
11. Расчет цепных передач: метод. указания к курсовому проекту по дис-
циплине "Детали машин" для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, Ю.П. Кисляков и др..– Н. Новгород, 1999.– 23 с.
12. Энергетический и кинематический расчеты приводов: метод. указания
по дисциплине "Детали машин" для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов.– Н. Новгород, 2000.– 27 с..
13. Расчет и конструирование валов: метод. указания к курсовому про-
екту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, Ю.П. Кисляков, Л.Т. Крюков.– Н. Новгород, 1999.– 36 с.
14. Муфты приводов: метод. указания по курсу "Детали машин и основы конструирования" для студентов всех специальностей и форм обучения / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, Л.Т. Крюков, В.В. Андреев.– Н. Новгород, 2006.– 34 с.
15. Подбор подшипников качения: метод. указания по курсу "Детали машин и основы конструирования" для студентов всех спец. и форм обучения / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, С.Н. Муравьев, С.Н. Бабушкин. – Н. Новгород, 2004.– 27 с.
16. Расчет болтовых соединений: метод. указания по курсу "Детали машин и основы конструирования" для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения / НГТУ; сост.: А.А. Ульянов, Л.Т. Крюков и др.– Н. Новгород, 2004.– 31 с.
17. Ульянов, А.А. Детали машин: учеб. пособие / А.А. Ульянов.– Н. Новгород, НГТУ, 2006.– 199 с.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
2
Лист
Дата
36
Листов
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Лит.
Пояснительная
записка
Утверд.
ОК – 06.07 – 00.23.01
1 – электродвигатель;
2 – муфта;
3 – редуктор конический одно-
ступенчатый вертикальный;
4 – цепная передача;
5 – рама привода;
6 – винтовой смеситель
Рисунок 1 - Кинематическая схема
Н. Контр.
Реценз.
Провер.
Разраб.

1
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
3
Лист
Дата
Fd/2
Fd/2
Fd/2
Fd
Fзат
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
4
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
5
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
6
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
7
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
8
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
9
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
10
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
11
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
11
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
12
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
13
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
14
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
15
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
16
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
17
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
18
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
19
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
20
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
21
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
22
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
23
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
24
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
25
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
26
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
27
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
28
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
29
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
30
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
31
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
32
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
33
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
34
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
35
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
ОК – 06.07 – 00.23.01– 0000 ПЗ
36
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.