Расчет редуктора

Содержание Содержание 2 Техническое задание 3 Введение 4 1. Описание назначения и устройства проектируемого привода 5 2. Кинематические расчеты 6 3. Материалы зубчатых колес. Расчет допускаемых напряжений 8 4. Расчет конической передачи 9 5. Расчет цилиндрической передачи 12 6. Расчет элементов корпуса редуктора 16 7. Проектный расчет валов 17 8. Расчет ременной передачи 19 9. Расчет цепной передачи 22 10. Уточненный расчет подшипников 26 11. Уточненный расчет валов 34 12. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений 36 13. Выбор и расчет количества масла 37 14. Сборка редуктора 38 Список использованной литературы 39 Содержание

Эпюры – рисунок 2. Реакции опор: в плоскости xz: RЕX = (- Fr1l + Fa1d1/2)/h = (-579·25 + 230·45)/45 = -92 Н; RFX = (Fr1 (l+h) - Fa1d1/2)/h =(579·70 - 230·45)/45 = 671 Н; Проверка: REX + RFX - Fr1 = -92 + 671 - 579 = 0. в плоскости yz: REY = -Ft1l/h = -1711·25/45 = -951 Н; RFY = Ft1 (l+h)/h = 1711·70/45 = 2662 Н; Проверка: REY + RFY – Ft1 = -951 + 2662 - 1711 = 0. Суммарные реакции: RE = = = 955 H; RF = = = 2745 H; Mx = Fr1l = 579 · 0,025 = 14 H · м My = Ft1l = 1711 · 0,025 = 43 H · м Лист 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рисунок 2 Лист 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Реакции от усилия на муфте: Fоп g – RFFоп h = 0; RFFоп = Fоп g / h = 720 · 0,12 / 0,045 = 1920 H REFоп = RFFоп + Fоп = 1920 + 720 = 2640 H МЕFоп = RFFоп h = 1920 · 0,045 = 86 H · м Для расчета подшипников: RE' = RE + REFоп = 955 + 2640 = 3595 H RF' = RF + RFFоп = 2745 + 1920= 4665 H Расчет ведем по ГОСТ 18855-82. Эквивалентная нагрузка: Рэ = (XVPr1 + YPa1)KбKT, в которой радиальная нагрузка Pr1 = 4665 H; осевая нагрузка Pa1 = Fa1 = 230 H; V = 1 - вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3; КТ = 1 [1]. Отношение Fa1 / Со = 230 / 32500 = 0,007; этой величине соответствует е = 0,68. Отношение Рa1 / Pr1 = 230 / 4665 = 0,049 < е; Х = 1; Y = 0. Рэ = (1·4665 + 0·230) · 1,3 = 6065 H < С = 48400 Н Расчетная долговечность, млн. об: L = (C/Pэ)3 = (48400/6065)3 = 508 млн. об. Расчетная долговечность, ч: Lh = L·106/60n = 508·106/60·998,3 = 10481 ч > 9198 ч. Подшипник выбран верно. Промежуточный вал. Исходные данные для расчета: Ft1 = 4164 H, Fr1 = 1525 H, Fa1 = 468 H, Ft2 = 1711 H, Fr2 = 230 H, Fa2 = 579 H, Лист 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рисунок 3 d1 = 76,5 мм, d2 = 226 мм, Лист 29 Изм. Лист № докум. Подпись Дата d = 40 мм, e = 60 мм, f = 50 мм. Эпюры – рисунок 3. Определим реакции опор: RDY = (-Fr2 · d – Fr1 · (d + e) + Fa2d2/2+ Fa1d1/2) / (d + e + f) = = (-230 · 40 - 1525 · 100 + 579 · 113 + 468 · 38,25) / 150 = -522 Н RCY = (-Fr2 · (e + f) – Fr1 · f - Fa2d2/2- Fa1d1/2) / (d + e + f) = = (-230· 110 - 1525 · 50 - 579 · 113 - 468 · 38,25) / 150 = -1233 Н Проверка: ΣY = 0: -Fr1 – RDY – Fr2 – RCY = 0 -1525 + 522 - 230 + 1233 = 0 RDX = (Ft2 · d + Ft1· (d + e)) / (d + e + f) = = (1711 · 40 + 4164 · 100) / 150 = 3232 Н RCX = (Ft1 · f + Ft2 · (e + f)) / (d + e + f) = = (4164 · 50 + 1711 · 110) / 150 = 2643 Н Проверка: ΣХ = 0: Ft1 – RCX + Ft2 – RDX = 0 4164 - 2643 + 1711 - 3232 = 0 Суммарные реакции: R1 = = = 2916 H R2 = = = 3274 H Расчет ведем по ГОСТ 18855-82. Эквивалентная нагрузка: Рэ = (XVPr1 + YPa1)KбKT, в которой радиальная нагрузка Pr1 = 3274 H; осевая нагрузка Pa1=Fa1+Fa2=1047H; V = 1 - вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3; КТ = 1 [1]. Отношение Fa / Со = 1047 / 25500 = 0,041; этой величине соответствует е = 0,41. Отношение Рa1 / Pr1 = 1047 / 3274 = 0,32 < е; Х = 1; Y = 0. Лист 30 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рисунок 4 Лист 31 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рэ = (1·3274 + 0·1047) · 1,3 = 4256 H < С = 38000 Н Расчетная долговечность, млн. об: L = (C/Pэ)3 = (38000/4256)3 = 712 млн. об. Расчетная долговечность, ч: Lh = L·106/60n = 712·106/60·399,3 = 29718 ч > 9198 ч. Подшипник выбран верно. Тихоходный вал. Дано: Ft2 = 4164 H Fr2 = 1525 H Fα2 = 468 H Fоп = 4865 Н Определим реакции опор (рис. 4): Ry1 = -(Fr2 · l2 + Fα2 · (d2 / 2)) / l = = -(1525·60 + 468 · 121,75) / 170 = -873 Н Ry2 = (-Fr2 · l1 + Fα2 · (d2 / 2)) / l = = (-1525· 110 + 468 · 121,75) / 170 = -652 Н Ry1 + Ry2 + Fr2 = -873-652+1525 = 0 Rx1 = (Ft2 · l2 – Fоп · l3) / l = = (4164· 60 – 4865 · 82) / 170 = -877 Н Rx2 = -(-Ft2 · l1 – Fоп · (l1 + l2 + l3) / l = = -(-4164 · 110 - 4865 · 252) / 170 = 9906 Н Проверка: ΣХ = 0: Ft2 - Rx1 + Fм - Rx2 = 0 4164 + 877 + 4865 - 9906 = 0 Суммарные реакции: R1 = = = 1237 H R2 = = = 9927 H Лист 32 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Расчет ведем по ГОСТ 18855-82. Эквивалентная нагрузка: Рэ = (XVPr1 + YPa1)KбKT, в которой радиальная нагрузка Pr1 = 9927 H; осевая нагрузка Pa1 = Fa2 = 468 H; V = 1 - вращается внутреннее кольцо; коэффициент безопасности: Kб = 1,3; КТ = 1 [1]. Отношение Fa / Со = 468 / 44000 = 0,011; этой величине соответствует е = 0,36. Отношение Рa1 / Pr1 = 468 / 9927 = 0,05 < е; Х = 1; Y = 0. Рэ = (1·9927 + 0·468) · 1,3 = 12905 H < С = 71800 Н Расчетная долговечность, млн. об: L = (C/Pэ)3 = (71800/12905)3 = 172 млн. об. Расчетная долговечность, ч: Lh = L·106/60n = 172·106/60·126,8 = 22607 ч > 9198 ч. Подшипник выбран верно. Лист 33 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 11. Уточненный расчет валов Быстроходный вал. Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2]. Опасное сечение – опора Е. Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости. σа = σu = Мсеч / 0,1d13 = 86 · 103 / 0,1 · 353 = 20 МПа τа = τк /2 = Т1 / 2 · 0,2d13 = 69 · 103 / 0,4 · 353 = 4,0 МПа Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2]; KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2]. KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8 KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2 σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 20 = 4,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 4,0 = 22,8 S = Sσ Sτ / = 4,7 · 22,8 / = 4,6 > [S] = 2,5 Прочность вала обеспечена. Промежуточный вал. Опасное сечение – место под колесо цилиндрической передачи. Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2]. Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении: Му = RDX ·f = 3232 · 0,05 = 162 Н·м; Мх = RDY·f = 522 · 0,05 = 26 Н·м; Мсеч = = = 164 Н·м. Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости. σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 164 · 103 / 0,1 · 403 = 25,6 МПа τа = τк /2 = Т2 / 2 · 0,2d3 = 166 · 103 / 0,4 · 403 = 6,5 МПа Лист 34 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2]; KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2]. KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8 KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2 σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 25,6 = 3,7; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 6,5 = 14 S = Sσ Sτ / = 3,7 · 14 / = 3,6 > [S] = 2,5 Прочность вала обеспечена. Тихоходный вал. Опасное сечение – опора 2. Материал вала – сталь 45, НВ = 240, σв = 780 МПа, σт = 540 МПа, τт = 290 МПа, σ-1 = 360 МПа, τ-1 = 200 МПа, ψτ = 0,09, [2]. Найдем значения изгибающих моментов в наиболее опасном сечении: Му = Fоп · 0,082 = 4865 · 0,082 = 399 Н·м; Мх = 0; Мсеч = 399 Н·м. Расчет вала в опасном сечении на сопротивление усталости. σа = σu = Мсеч / 0,1d3 = 399 · 103 / 0,1 · 503 = 31,9 МПа τа = τк /2 = Т3 / 2 · 0,2d3 = 507 · 103 / 0,4 · 503 = 10,1 МПа Кσ / Кdσ = 3,8 [2]; Кτ / Кdτ = 2,2 [2]; KFσ = KFτ = 1 [2]; KV = 1 [2]. KσД = (Кσ / Кdσ + 1 / КFσ – 1) · 1 / KV = (3,8 + 1 – 1) · 1 = 3,8 KτД = (Кτ / Кdτ + 1 / КFτ – 1) · 1 / KV = (2,2 + 1 – 1) · 1 = 2,2 σ-1Д = σ-1 / KσД = 360 / 3,8 = 94,7 МПа τ-1Д = τ -1 / KτД = 200 / 2,2 = 91 МПа Sσ = σ-1Д / σа = 94,7 / 31,9 = 3; Sτ = τ -1Д / τ а = 91 / 10,1 = 9 S = Sσ Sτ / = 3 · 9 / = 2,8 > [S] = 2,5 Прочность вала обеспечена. Лист 35 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 12. Выбор и проверочный расчет шпоночных соединений Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78. Материал шпонок: сталь 45, нормализованная. Напряжение смятия и условие прочности: σсм = 2Т / d(l – b)(h – t1) ≤ [σ]см Допускаемые напряжения смятия: - стальная ступица [σ]см = 110…190 МПа; Быстроходный вал Ø25 мм, шпонка 7 × 7 × 28, t1 = 4 мм. σсм = 2 · 69 · 103 / 25 · (28 – 7)(7 – 4) = 87 МПа < [σ]см Промежуточный вал Ø40 мм, шпонка 12 × 8 × 45, t1 = 5 мм. σсм = 2 · 166 · 103 / 40 · (45 – 12)(8 – 5) = 83 МПа < [σ]см Тихоходный вал Ø45 мм, шпонка 14 × 9 × 63, t1 = 5,5 мм. σсм = 2 · 507 · 103 / 45 · (63 – 14)(9 – 5,5) = 109 МПа < [σ]см Тихоходный вал Ø60 мм, шпонка 18 × 11 × 63, t1 = 7 мм. σсм = 2 · 507 · 103 / 60 · (63 – 18)(11 – 7) = 94 МПа < [σ]см Условия выполняются. Шпонки пригодны. Лист 36 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13. Выбор и расчет количества масла Смазка зубчатых зацеплений осуществляется окунанием одного из зубчатых колес в масло на полную высоту зуба. Вязкость масла по [2]: [σ]Н = 493 МПа V = 4 м/с – V40° = 28 мм2/с По [2] принимаем масло индустриальное И-Г-А-32, у которого V40°C = 29-35 мм2/с. Подшипники смазываются тем же маслом, что и зацепления за счет разбрызгивания масла и образования масляного тумана. Лист 37 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 14. Сборка редуктора Детали перед сборкой промыть и очистить. Сначала собираем валы редуктора. Ставим колеса, устанавливаем подшипники, закладываем шпонки. Далее устанавливаем валы в корпус редуктора. Закрываем редуктор крышкой и стягиваем стяжными болтами. Устанавливаем крышки подшипников. После этого редуктор заполняется маслом. Обкатываем 4 часа, потом промываем. Лист 38 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Список использованной литературы Иванов, М.Н. – Детали машин: учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений – М.: Высш. шк., 1991. – 383 с. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 1 – М.: Машиностроение, 2001. – 920 с. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 2 – М.: Машиностроение, 2001. – 912 с. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя. В 3 т. Т. 3 – М.: Машиностроение, 2001. – 864 с. Кузьмин, А.В. Расчеты деталей машин: справочное пособие – Минск.: Высш. шк., 1986. – 400 с. Чернавский, С.А. Проектирование механических передач: учеб.-справ. пособие – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с. Лист 39 Изм. Лист № докум. Подпись Дата