Расчеты двухступенчатого
.pdfСПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Содержание
1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет
2 Расчет передач
3 Предварительный расчет валов редуктора
3.1Ориентировочный расчет валов
3.2Компоновка редуктора, конструирования зубчатых колес и корпуса редуктора
3.3Приближенный расчет валов
3.4Выбор подшипников
3.5Выбор посадок
3.6Расчет соединений
4 Выбор смазки
5 Выбор и проверочный расчет муфт
6 Список литературы
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts |
||
1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет |
||
Задание : |
|
|
Спроектировать привод цепного конвейера. |
||
Исходные данные : |
|
|
Окружная сила на звёздочке : Fç 5.5 êÍ |
||
|
: Vç 1.5 |
1 |
Скорость движения цепи |
ì ñ |
|
Диаметр звёздочки |
: Dç 0.5 |
ì |
Рисунок 1. Схема привода цепного конвейера |
||
Определяем общий КПД привода :
КПД муфты |
: |
КПД цилиндрической передачи |
: |
КПД пары подшипников качения :
КПД цепной передачи :
ì 0.98;
çö 0.975;
|
ï |
0.99; |
|
|
ö 0.925;
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
0,98 0,99 |
3 |
0,975 0,925 0,86; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
îáù |
|
|
ì |
|
|
ï |
|
çö |
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
Мощность на валу звёздочки : P4 F V 5.5 1.5 8,25 êÂò ; |
||||||||||||||||
|
|
Требуемая мощность электродвигателя : |
|
|||||||||||||||
|
|
P |
|
8,25 |
9,62 êÂò ; |
|
|
|
|
|||||||||
P |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
òð |
|
|
|
|
0,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По требуемой мощности Pòð 9,62 êÂò |
с учётом возможностей |
|||||||||||||||
привода, состоящего из одноступенчатого редуктора с цилиндрической прямозубой передачей, выбираем электродвигатель 3-х фазный,
короткозамкнутый, серии 4А, закрытый обдуваемый, с синхронной частотой
вращения nc 1000 îá |
/ ìèí |
с параметрами Päâ 11.0 êÂò |
и скольжением |
S 2.7
%
.
Номинальная частота вращения и угловая скорость :
n |
|
n |
1 S 1000 1 0.027 973 îá / ìèí |
; |
||||||||||
äâ |
|
ñ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
3.14 973 |
101.84 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
äâ |
|
ðàä / ñ; |
|
|
||||||||
äâ |
|
30 |
30 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Угловая скорость барабана : |
|
|
2 V |
|
2 1.5 |
6 ðàä / ñ; |
||||||||
á |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
0.5 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
бщее передаточное отношение :
i |
|
äâ |
|
101.84 |
16.97; |
|
|
|
|||||
|
|
6 |
||||
|
á |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частные передаточные числа : |
||
|
|
- |
для тихоходной ступени : |
|
U |
ò |
0.88 |
i 0.88 16.97 3.625; |
|
|
|
|
|
|
-для быстроходной ступени : Uá 16.97 3.625 4.68;
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Вал 1 :
n |
n |
973 îá / ìèí |
; |
1 |
äâ |
|
|
P P |
|
9,62 êÂò ; |
|
1 |
òð |
|
|
|
|
äâ |
101,84 ðàä / ñ; |
1 |
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
9.62 |
|
|
10 |
3 |
94.46 |
|
ì ; |
|
T |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Í |
|||||||
1 |
|
|
|
101.84 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Вал 2 : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
n2 n1 |
|
973 îá / ìèí |
|
; |
|
|
|||||||||||
P P |
ì |
|
ï |
|
9.62 0.98 0.99 9,33 êÂò ; |
||||||||||||
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
1 |
|
101.84 |
ðàä / ñ; |
|
|
|||||||||||
T |
|
P2 |
|
|
|
|
9.33 |
|
103 |
91.65 |
Í |
ì ; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2 |
|
2 |
|
|
101.84 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Вал 3 : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
973 |
|
194.6 îá / ìèí |
|
|
||||
n |
2 |
|
|
|
|
|
; |
|
|||||||||
3 |
|
U |
|
|
|
|
|
4.68 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
á |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
P3 |
P2 ï çö |
|
9,33 0.99 0.975 9,01 êÂò ; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
U |
|||
|
|
|||
|
|
|
2 á
|
101,84 |
20,37 ðàä / ñ; |
|
4,68 |
|||
|
|
T |
P3 |
|
9,01 |
103 442,31 Í |
ì ; |
|
|
|
|||||
3 |
3 |
|
20,37 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вал 4 :
n |
|
n3 |
|
194.6 |
57 îá / ìèí ; |
|
|
||||
4 |
Uò |
3.625 |
|||
|
|||||
P4 |
P3 ö ï |
9,01 0.925 0.99 8,25 êÂò ; |
|||
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
|
|
|
|
|
20,37 |
5,97 ðàä / ñ; |
|
||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|||||||
4 |
U |
|
3,625 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
ò |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
P |
|
|
8,25 |
10 |
3 |
1374,4 |
Í |
ì ; |
||
|
4 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
|
|
|
|
5,970 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Таблица результатов :
|
|
|
n, |
об / мин |
|
, |
рад / с |
|
p, кВт |
|
T , Н м |
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
N вала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
|
973 |
|
|
101.84 |
|
9.62 |
|
94.46 |
1 |
|
|
0.97 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
973 |
|
|
101.84 |
|
9.33 |
|
91.65 |
|
5 |
|
|
|
|
0.9653 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
194.6 |
|
|
20.37 |
|
9.01 |
|
442.31 |
|
|
3.395 |
|
|
|
0.92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
57 |
|
|
5.97 |
|
8.25 |
|
1374.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dвых
Проверка :
T |
F |
D |
ç |
5.5 |
1.5 |
10 |
3 |
1375 |
Í |
ì ; |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ïðîâ |
t |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(Tïðîâ |
T4 ) 100% |
|
(1375 1374) 100% |
0.044% |
4% |
- |
|
Tïðîâ |
1375 |
|||||
|
|
|
|
|
|
Условие выполняется
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
2 Расчет передач
2.1 Расчет цилиндрических зубчатых передач
2.1. 1 Определение допускаемых напряжений
По условию задания материал шестерни – Сталь 35ХМ, с
термообработкой – закалкой. С 45 55HRC и T 750 МПа [1, с.8, табл. 2.1 и 2,
с.35, табл.3.3].
Допускаемое контактное напряжение:
|
H1 |
14HRC |
|
|
170 14 50 170
870МПа
,
H пред 40HRC 40 50 2000МПа .
Допускаемое напряжение изгиба:
F 310МПа ,
|
F |
|
|
пред |
1430МПа
,
[1, с.9, табл. 2.2].
Материал колеса – Сталь 40Х с термообработкой – улучшение, 235-262
НВ и пределом текучести T 640 МПа.
Допускаемое контактное напряжение [1, с.8, табл. 2.1, 2.2]:
|
H 2 |
1,8HB 67 |
|
|
1,8 248 67
513МПа
,
|
H |
|
2,8 |
Т |
|
пред |
|
2,8 640
1792МПа
.
Допускаемое напряжение изгиба:
|
F |
1,03НВ |
|
|
1,03 248
255МПа
,
F пред 2,77НВ 2,77 248 680МПа .
2.1.2 Определения размеров венцов зубчатых колес
Расчетное допускаемое напряжение:
H 0,45( H1 H 2 ) 0,45(870 513) 622МПа ,
H 1,23 H 2 630МПа .
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
В качестве расчетного контактного напряжения принимаем
|
H |
|
|
|
622МПа
. Требуемое условие
|
H |
1,23 |
Н 2 |
|
|
|
|
выполнено.
Межосевое расстояние быстроходной ступени:
a |
|
K |
|
(u |
|
1)3 |
T |
НЕ 2 |
K |
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
w1 |
a |
1 |
|
|
|
u |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
1 |
a |
|
,
(2.1)
где для косозубых колес
K |
a |
|
4300
, а передаточное число быстроходной
ступени
u1
5,05
,
|
a |
|
=0,4 [1, с.11].
|
d |
0,5 |
a |
(u |
1) 0,5 0,4(5,05 1) 1,21 |
|
|
1 |
|
Срок службы в редуктора в часах:
t 7 365 24 k |
сут |
k |
год |
|
|
7 365 24 0,25 0,4
6132
часа,
где
k |
сут |
|
=0,25, kгод =0,4.
Число циклов нагружения редуктора:
N 60n2t 60 192 |
6132 70,6 10 |
6 |
, |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
где n2 =192 об\мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Базовое число циклов нагружений - NHG |
[смотрим график нагружений]: |
|||||||||||||||||||
NHG |
НВ |
3 |
248 |
3 |
|
15 |
10 |
6 |
, |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
где |
|
НВ 248 |
- средняя твердость колеса. |
|||||||||||||||||
|
T |
|
0,5 70,6 10 |
6 |
|
0,5 T |
|
0,5 70,6 10 |
6 |
|
||||||||||
x |
|
|
|
|
0,5 |
0,5 0,5 0,75 |
||||||||||||||
T |
70,6 10 |
6 |
|
|
|
T |
|
70,6 10 |
6 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Коэффициент концентрации загрузки: |
|
|||||||||||||||||||
KH |
KH (1 x) x 1,05 |
, где KH 2,4 [1, с.11] |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
KH |
2,4(1 0,75) 0,75 1,35 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
T |
|
k |
HД |
Т |
2 |
|
|
|
|
HE 2 |
|
|
|
|
|||
K |
НД |
K |
НЕ |
3 N / N |
HG |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
момент на зубчатом Коэффициент
|
- |
эквивалентный |
момент |
1 |
- коэффициент долговечности, Т |
||
колесе быстроходной ступени.
эквивалентной нагрузки:
2
на
269,7
колесе, |
где |
Н м - крутящий |
|
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
|
T 3 |
N |
i |
||
K HE |
3 |
i |
|
|
|
|
N |
||||
|
|
T |
|||
3 
1 0,5 0,125 0,5
1T 3
3
T
0,825.
0,5 70,6 106 |
|
0,5 T |
3 |
0,5 70,6 10 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70,6 106 |
|
70,6 106 |
|
||||
|
T |
|
|
|
|||
|
|
|
70,6 10 |
6 |
|
||||
K |
|
0,825 3 |
1,38 |
1 |
|||||
НД |
15 |
|
10 |
6 |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
Принимаем:
K |
НД |
|
1
.
Тогда
TНЕ2
Т |
2 |
|
1 269,7Н
м
.
a |
|
269,7 1,35 |
|
|
|
|||
w1 |
4300(5,05 1)3 |
2 |
|
|
6 |
|
2 |
|
|
0,4 5,05 |
(622 |
10 |
) |
||||
|
|
|
|
|
||||
116,6мм
.
Принимаем:
a |
w1 |
|
125мм
.[1, с.12]
Делительный диаметр колеса:
d |
|
|
2a |
w1 |
u |
|
|
|
1 |
||||
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
u |
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
2125 5,05 5,05 1
208,68мм
.
Ширина колеса:
b2 a aw1 0,4 125 50мм .
Модуль зацепления:
m |
2KmTFE |
, |
(2.2) |
|
|
||||
1 |
d2b2 |
[ ]F |
|
|
|
|
|
||
где |
Km = 5,8 [1, с.12], допускаемое напряжение изгиба |
||||
TFE |
K FД Т 2 - эквивалентный момент на колесе. |
||||
Коэффициент долговечности: |
|
|
|
|
|
|
K FД K FE m |
N |
1 |
, |
|
|
N |
|
|||
|
|
FG |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- F 255МПа ,
(2.3)
где N FG 4 106 - базовое число циклов нагружения.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Коэффициент эквивалентности: m=6 при термической обработке
улучшения.
|
|
|
T |
|
m |
N |
|
|
|
|
1T |
6 |
0,5N |
|
0,5T |
6 |
0,5N |
||
K FE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
m |
|
i |
|
|
|
i |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
i |
T |
|
N |
|
|
T |
|
N |
|
T |
|
|
N |
||||
|
6 |
0,5 0,0078 |
|
|
0,89
.
|
|
|
70,6 10 |
6 |
|
K |
|
0,896 |
|
||
FД |
4 10 |
6 |
|
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1,424
1
.
Принимаем
K |
FД |
|
1
,
TFE
269,7Н
м
.
m |
|
2 5,8 269,7 |
|
|
6 |
||
1 |
|
0,20868 0,050 255 10 |
|
|
|
|
0,0012м
1,2мм
.
Принимаем m1=2мм.
Минимальный угол наклона зубьев:
|
|
arcsin |
3,5m |
|
|
1 |
|||
min |
b |
|||
|
|
|||
|
|
|
||
|
|
|
2 |
arcsin
3,5 2 50
8,0478
8 |
0 |
2 |
|
|
.
Суммарное число зубьев:
z |
|
|
2a |
w1 |
cos |
min |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 125 cos8 |
0 |
2 |
|
|
|
|
||
2 |
|
|
||
|
|
|
|
2 125 0,99015 2
123
зуба.
Определяем действительный угол наклона зубьев:
arccos |
z |
1 |
m |
|
|
|
1 |
||
2a |
|
|||
|
w1 |
|||
|
|
|
|
|
arccos |
123 2 |
||
2 |
125 |
||
|
|||
arccos 0,984
10,2631 10015
.
Число зубьев шестерни:
z1 |
|
z 1 |
|
|
123 |
|
20 |
зубьев. |
||
u1 |
1 |
5,05 1 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
Число зубьев колеса:
z |
2 |
z |
1 |
z |
123 20 103 |
|
|
1 |
|
Уточняем передаточное
зуба.
число:
u |
|
z2 |
|
|
103 |
5,15 , |
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||||
1ф |
|
|
z1 |
20 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
u |
u1ф |
u1 |
100% |
|
5,15 5,05 |
100% |
1,98% , |
|||||
|
u1 |
5,05 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
что допустимо [1, с.13].
Делительный диаметр шестерни:
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
d |
|
|
z m |
|
|
1 |
1 |
||
|
|
|
||
|
1 |
|
cos |
|
|
|
|
||
|
20 2 |
|
0,984 |
||
|
40,65мм
.
d |
2 |
|
2a |
w1 |
d |
1 |
|
|
2 125 40,65
209,35мм
.
Диаметры окружностей вершин:
d |
a1 |
d |
1 |
2m |
|
|
1 |
40,65 2 2
44,65мм
,
d |
a2 |
|
d |
2 |
2m |
|
1 |
209,35 2 2
213,35мм
.
Диаметры окружностей впадин:
d |
f 1 |
|
d |
1 |
2,5m |
|
1 |
40,65 2,5 2
35,65мм
,
d |
f 2 |
|
d |
2 |
2,5m |
|
1 |
209,35 2,5 2
204,35мм
.
Межосевое расстояние тихоходной ступени:
a |
|
K |
|
(u |
|
1)3 |
T |
НЕ3 |
K |
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
w2 |
a |
2 |
|
|
|
u |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
2 |
a |
|
,
(2.4)
где для косозубых колес
K |
a |
|
4300
,
а передаточное число тихоходной
ступени
u |
2 |
|
4
, a =0,4 [1, с.11].
d 0,5 a (u2 1) 0,5 0,4(4 1) 1,0 . |
|||
Коэффициент концентрации загрузки: |
|||
K |
H |
K 0 |
(1 x) x 1,05 , где x=0,75 – коэффициент режима нагрузки |
|
H |
|
|
K |
0 |
1,6[1, с.11] |
|
|
H |
|
|
K |
H |
|
1,6(1 0,75) 0,75
1,15
.
В качестве расчетного контактного напряжения принимаем
H 622МПа .
TНЕ3 Т3 1 1036Н м .
aw2 |
4300(4 1) |
3 |
|
|
1036 1,15 |
|
169,4мм . |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
42 (622 106 )2 |
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|||
Принимаем: aw2 180мм [1, с.12].