Введение
В данной работе выполнено проектирование привода элеватора, состоящего из упругой муфты, одноступенчатого конического редуктора, цепной передачи и приводного вала-барабана. Проведены основные расчеты, выбрана оптимальная конструкция. Вычисления и выбор параметров описаны в данной пояснительной записке. Графическая часть проекта представлена на 5 листах формата А1.
3
Ι. Проектирование редуктора:
1.Кинематический расчет привода.
1.1Подбор электродвигателя.
Исходные данные: |
|
|
|
|||||||
Ft := 1600 H |
- Окружное усилие на барабане |
|
||||||||
V := 3.0 |
|
|
м |
- Скорость ленты транспортера |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
с |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D := 373 |
|
мм |
- Диаметр барабана |
|
|
|||||
Мощность на выходе (Потребляемая мощность привода): |
||||||||||
|
Ft×V |
1600×3.0 |
|
|
|
|||||
P := |
|
|
= |
P |
= 4.8 |
кВт |
|
|
||
|
|
|
|
|||||||
103 |
|
|
|
|
103 |
|
|
|
|
|
Общий КПД механизма: |
|
|
|
|||||||
ηм := 0.98 |
- КПД муфты |
(см. [1] табл. 1.1) |
|
|||||||
ηзп := 0.96 |
- КПД зубчатой конической передачи |
|
||||||||
ηцп := 0.93 |
- КПД цепной передачи |
ηпк := 0.99 |
|
|||||||
ηобщ := |
ηм×ηзп×ηцп×ηпк = |
0.98×0.96×0.93×0.99 |
ηобщ = 0.866 |
|||||||
Расчетная (предварительная) мощность электродвигателя:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
4.8 |
|
|
|
|
|
|
||
Pэл.д.предв |
:= |
|
|
|
|
= |
|
|
Pэл.д.предв = 5.541 |
|
|
Pэ.предв = 5.541 кВт |
|||||||||||
ηобщ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(0.98×0.96×0.93×0.99) |
|
|
|
|||||||||||
Принимаю: |
|
|
Pэл.д := 5.5 |
КВт |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Вращающий момент на приводном валу: |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
373 |
|
|
|
|
|
|
||
Tпр |
:= Ft× |
|
|
|
|
|
|
= |
1600× |
|
Tпр |
= 298.4 H×м |
|
|
|
||||||||
2×1000 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2×1000) |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Частота вращения приводного вала: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
= |
6×104×V |
= |
6×104×3.0 |
= 153.7 |
об |
|
|
|
|
|
|||||||||||
nпр |
|
|
|
|
|
|
nпр |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
π×D |
|
мин |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(π×373) |
|
|
|
|
|
||||||||||
Требуемая частота вращения электродвигателя: |
|
||||||||||||||||||||||
nпр = 153.7 |
|
об |
|
|
|
uред := 3.65 |
1 .. 6.3 |
( [1] |
табл. 1.2) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
мин |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
uц := 2.25 |
1.5.. 3 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
n |
эл.д |
:= |
nu |
|
×u := 9×u.3 |
= 153.7×3.65n×2.25= |
1262.3 |
об |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
пробщред |
ц |
|
|
|
эл.д |
|
мин |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Требуемым параметрам удовлетворяет электродвигатель: АИР112М4/1432 (об/мин)
Pэл.д := 5.5 кВт |
nэл.д := 1432 |
об |
|
мин |
4 |
1.2 Определение параметров редуктора.
Передаточное отношение редуктора:
|
:= |
uобщ |
= |
nэл.д |
= |
1432 |
= 4.14 |
||
uред |
uред |
|
|
uред |
|||||
nпр×uц |
|||||||||
|
|
uц |
|
|
(153.7×2.25) |
|
|||
Частота вращения тихоходного вала:
n |
|
= n |
×u |
|
= |
153.7×2n.25= |
345.9 |
об |
т |
ц |
|
||||||
|
||||||||
|
|
пр |
|
т |
|
мин |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения быстроходного вала:
n |
|
:= n |
|
×u |
|
|
= 345.9×4n.14 = 1432 |
|
об |
|
||||||||||||
Б |
т |
ред |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
мин |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Момент на тихоходном валу: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Tт |
:= |
|
|
|
|
Tпр |
|
|
|
= |
298.4 |
Tт |
|
= 144 |
Н×м |
|||||||
ηпк×ηцп×uц |
(0.99×0.93× |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2.25) |
|
|
|
|||||||||||||||
Момент на быстроходном валу: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
:= |
|
|
|
|
|
Tт |
|
|
|
= |
144 |
= 36.2 H×м |
|
|||||||
ТБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТБ |
|
|||||||||
|
(u |
|
|
×η |
) |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
ред |
|
|
|
(4.14×0.96) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
зп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Момент который нужен на валу электродвигателя:
|
ТБ |
|
36.2 |
|
|
|
|
|
||
Тэ := |
|
|
= |
|
Тэ = 36.9 Н×м |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ηм |
|
0.98 |
|
|
|
|
|
||
Момент, выдаваемый электродвигателем: |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Pэл.д |
5.5 |
|
|
|
|
Тэл.д |
= 9550× |
|
|
= 9550× Тэл.д |
= 36.7Н×м |
|
||||
nэл.д |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
1432 |
|
|
|
||
ТБ = ηм×Тэл.д = 0.98×36.7 |
|
ТБ = 36 |
Н×м |
|||||||
Tт := |
ТБ×uред×ηзп = |
0.98×36.7×4.14×0.96 |
Tт = 142 |
Н×м |
||||||
uред = 4.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
5
2.1 Расчет зубчатых передач.
Расчет зубчатой передачи редуктора производится на ЭВМ, на основе данных, полученных в п.п. 1, а также данных со стенда. Полученные данные для выбора параметров зубчатой передачи приведены в приложении 1. Из таблицы, приведенной в приложении 1 видно, что наибольшая твердость зубчатых колес и
осевая нагрузка в третьем вариант, поэтому конструирование механизма по третьему варианту не целесообразна. По второму варианту габариты и масса меньше, чем в первом. Поэтому был выбран второй вариант для конструктивной проработки.Для получения оптимальных размеров колес принимается твердость колеса HRC=28.5, а шестерни HRC=49.0. Сталь 40ХН принимается в качестве материала для изготовления вала-шестерни и колеса. Данные, полученные в результате выбора варианта 2 - варианта изготовления зубчатых колес, приведены в приложении 2.
6
3.Эскизное проектирование.
3.1Проектные расчеты валов.
Предварительные значения диаметров различных участков валов определяются по формулам [1. c. 45-46]. Обозначения размеров согласно рис. 3.1 и рис. 3.2 [1. c. 46-47] Выбор значений коэффициентов для вычисления минимального диаметра объясняется применением роликовых подшипников. Вычисленные значения диаметров округляют до стандартных [1. табл. 24.1].
Быстроходный вал:
ТБ := 36 Нм -вращающий момент на валу-шестерне
|
d :=³8833 |
|
|
|
|
= |
8×3 |
|
|
[1. с.48] |
|
|
d = 26.415 |
|
|
|
||||||
ТТББ |
36 |
|
|
|
мм |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принимается: |
d := 28 |
мм |
|
Для данного диаметра из [1. c.46] |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
tкон := 1.8 |
мм |
|
|
r := 2 |
мм |
|
|
|
|
||||||||||||
|
d1 := d + 2tкон = |
28 + 2×1.8 |
d1 = 31.6 мм |
Принимается: |
d1 := 32 |
мм |
||||||||||||||||
|
d |
2 |
:=d d :=+d(2+.. 4) = |
32 + 4 |
|
d |
2 |
= 36 мм |
|
|
|
|||||||||||
|
|
2 1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
dп ³ d2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принимается: |
dп := 40 |
мм |
||||||
Тихоходный вал: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Тт := 142 |
|
|
d ³ 7 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Нм |
Тт |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
d := 7 3 |
|
= |
7×3 |
|
= 36.52 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Тт |
142d |
мм |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Концевой участок тихоходного вала имеет цилиндрическую форму.Диаметр концевого участка выбираем из стандартных значений [1.табл. 24.28]
d := 40.45 мм
Для данного диаметра из [1. c.46] |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
tцил := 4 |
мм |
|
r := 3 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
d |
п |
:= d + 2t |
цил |
= |
40.45 + d2×4= 48.45 мм |
Принимается: |
( |
d |
п |
:= 50 мм |
|||||
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
) |
||||
d |
БП |
:= d |
п |
+ 3r = |
50 +d3×3 = 59 мм |
Принимается: |
d |
БП |
:= 60мм |
||||||
|
|
|
|
|
БП |
|
|
|
|
||||||
7
3.2 Выбор типа и схемы установки подшипников.
Конические колеса должны быть точно и жестко зафиксированны в осевом направлении.Этим условиям отвечают роликовые конические подшипники. Первоначально выбирают легкую серию.
Для быстроходного вала: 7208А d=40мм, D=80мм, B=18мм.
Для тихоходного вала: 7210А d=50мм, D=90мм, B=20мм.
При установке вала по схеме 2б. "врастяжку" [1. с.52-53] вероятность защемления подшипников вследствиий температурных деформаций вала меньше, т.к. при увеличении длины вала осевой зазор в подшипниках увеличивается.
3.3 Выполнение эскизного проекта.
Зазор между движущимися деталями редуктора, а так же расстояние до стенок корпуса от движущихся деталей.
dae2 := 180 |
мм |
|
|
|||||
L := 1.5dae2 |
= |
1.5×180L = 270 мм |
|
|
||||
a := 3 |
|
+ 3 |
= |
3 |
|
+a 3= 9.463 мм |
Принимаем: |
a := 10 мм |
L |
1.5×180 |
|||||||
Расстояние между дном корпуса и "контуром" колеса:
b |
0 |
:= 4a = 4b×10= 40 мм |
|
0 |
После определения параметров чертится эскиз редуктора в двух проекциях в масштабе 1:1, одна проекция с разъемом по осям валов. Учитываются размеры зубчатых колес и величины а и b0.
4.Конструирование зубчатых колес.
4.1Зубчатое колесо.
Учитывая условия крупносерийного производства, принимается колесо конструкции, представленной в [1. с74, рис. 5.11,б]
d := 53 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
l |
ст |
:= 1.2d |
= |
1.2×l53 |
= 63.6 мм |
Принимаем: |
l |
ст |
:= 63 мм |
||||
|
|
|
|
ст |
|
|
|
|
|
||||
d |
ст |
:= 1.5d |
= |
1.5d×53 |
= 79.5 мм |
Принимаем: |
d |
ст |
:= 80 мм |
||||
|
|
|
|
ст |
|
|
|
|
|
||||
m := 4 -модуль зацепления |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Ширину S принимают: S := 2.5m + 2 |
= 2.5×4 +S 2= 12 мм |
|
|
|
|
|
|||||||
Торец зубчатого венца шириной b1 = S = 12 мм |
|
|
|
|
8 |
||||||||
|
Для уменьшения объема точной механической обработки выполняют |
|
|||||
выточки глубиной 1..2 мм. Внешние углы зубьев притупляют фаской |
мм |
||||||
f := 0.5m = 2 |
|
) |
|
|
|
||
S := 0.5 d |
ст |
- d |
= 0.5×(80 - S53) |
= 13.5 мм |
|
||
ст |
( |
|
ст |
|
|
||
Толщина диска |
|
С := 0.5(S + Sст) |
= 0.5×(12 + 13.С5)= 12.75 мм |
|
|||
Принимаем: |
С := 12 мм |
|
|
||||
R ³ 6 |
мм |
|
|
|
|
|
|
γ ³ 7о |
-уклоны |
|
|
|
|
||
4.2. Вал-шестерня.
Вариант исполнения конического вала-шестерни [1. с.78 рис.5.16] Размеры по [1. с.47 рис.3.2]
9
5. Расчет соединений колес и валов.
5.1 Расчет шпоночных соединений.
Для соединения валов и колес используются призматические шпонки ГОСТ 23360-78. Рабочая длина шпонки выбирается из расчета на смятие. Методика расчета представлена в [4 c. 65-67]
5.1.1 Соединение зубчатое колесо-тихоходный вал.
Предварительно выбираем |
l |
шп |
:= 45 мм -минимально возможная длина шпонки |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
для данного диаметра. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Из табллицы 24.29 [1. с. 476] для вала d := 53 выбираю шпонку с |
||||||||||||
размерами: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
b := 16 |
мм |
ширина шпонки |
|
|
|
|
|
|
|
Материал ступицы: Ст 45 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
улучшенная. Допускаемое |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
h := 10 |
мм |
высота шпонки |
|
|
|
|
|
|
|
напряжение смятия 130-150 МПа |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
t |
1 |
:= 6 |
мм |
глубина паза вала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
2 |
:= 4.3 мм |
глубина паза ступицы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наиболее нагруженная область шпонки: |
k := h - t1 |
= 10 -k6 = 4 мм |
||||||||||||||
[σ |
|
:= 130 |
МПа [4. с. 67 табл.6.1] |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
см] |
|
|
|
|
|
|
|
2Tт×103 |
|
|
|
|
|||
Расчетная длина шпонки: |
|
|
:= |
|
= |
2×142×103 |
= 10.305 мм |
|||||||||
lраб |
|
|
|
|
|
lраб |
||||||||||
|
d×k×[σсм] |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(53×4×130) |
|
||||
Минимальная (расчетная длина шпонки) |
< выбранной |
|||||||||||||||
5.1.2 Концевой участок тихоходного вала.
Предварительно выбираем l |
шп |
:= 28 мм |
-минимально возможная длина шпонки |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для данного диаметра. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Из табллицы 24.29 [1. с. 476] для вала d := 40.45 мм выбираю шпонку с |
||||
размерами: |
|
|
|
|
||||
b := 12 |
мм |
ширина шпонки |
|
|
|
|||
h := 8 |
|
мм |
высота шпонки |
|
|
|
||
t |
1 |
:= 5 |
мм |
глубина паза вала |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
2 |
:= 3.3 мм |
глубина паза ступицы |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наиболее нагруженная область шпонки: |
k := h - t1 = 8 - 5k = 3 мм |
|||||||
[σ |
|
:= 130 |
МПа [4. с. 67 табл.6.1] |
|
||||
|
см] |
|
|
|
|
|
|
|
10
Расчетная длина шпонки: |
|
:= |
2Tт×103 |
= |
2×142×103 |
= 18.003 мм |
||
lраб |
|
|
lраб |
|||||
d×k×[σсм] |
||||||||
|
|
|
|
(40.45×3×130) |
||||
Минимальная (расчетная длина шпонки) < выбранной
5.1.3 Концевой участок быстроходного вала.
Из табллицы 24.29 [1. с. 476] для вала dср := 25.9 мм выбираю шпонку с
размерами: |
|
|
|
|
|
|
|||
b := 5 |
мм |
ширина шпонки |
|
|
|
|
|||
h := 5 |
мм |
высота шпонки |
|
|
|
|
|||
t |
1 |
:= 3 мм |
глубина паза вала |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
2 |
:= 2.3 мм |
глубина паза ступицы |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наиболее нагруженная область шпонки: |
k := h - t1 = 5 - 3k = 2 мм |
||||||||
[σ |
|
:= 130 |
МПа [4. с. 67 табл.6.1] |
|
|
|
|
||
|
см] |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная длина шпонки: lраб := |
2ТБ×103 |
|
= |
2×36×103 |
= 10.692 мм |
||||
|
|
lраб |
|||||||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
dср×k×[σсм] |
(dср×2×130) |
|||
Принимаю длину шпонки из стандартного ряда: |
lшп := 12 мм |
||||||||
11
6.Конструирование корпусных деталей редуктора.
6.1Толщины стенок корпуса и крышки корпуса.
Материал корпуса редуктора и крышки редуктора принимается чугун СЧ20. Данный редуктора разработан с горизонтальной плоскостью разъема по осям валов.
Толщина стенки корпуса для редукторов [1. c. 289] |
Тт = 142 Нм |
||||||
δ := 1.3×4 |
|
= 4.488мм |
(δ ³ 6) мм |
|
δ := 6 |
|
|
142 |
Принимаю |
мм |
|||||
Радиусы сопряжения |
(R := 1.5δ = 9 мм) |
|
|
|
|||
|
|
|
(r := 0.5δ = 3 )мм |
|
|
|
|
Толщина стенки крышки редуктора: |
|
|
|
||||
δ := 0.9δ = 5.4 мм |
δ |
³ 6 мм |
Принимаю |
δ := 6 |
мм |
||
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
6.2 Крепление крышки редуктора к корпусу.
Крепление крышки редуктора к корпусу осуществляется винтами, диаметра которых зависит от момента на тихоходном валу [1. c.297] (плоскость разъема по осям):
Тт = 142 Нм |
|
|
d := 1.25 3 142 = 6.521 мм |
d ³ 10 мм |
Принимаем d := 10 мм |
Винты располагаются с шагом не более (10..12)d
необходимую точность фиксирования достигают штифтами, которые располагают на возможно большем расстоянии друг от друга. Диаметр штифтов:
d |
шт |
:= 0.6δ = 0d.6×6 = 3.6 мм Принимаем |
d |
шт |
:= 6 мм |
|
шт |
|
|
6.3 Крепление редуктора к полу.
Крепление редуктора к полу осуществляется с помощью четырех опорных платиков с отверстиями под следующие диаметры крепежных винтов:
Диаметр винта крепления редуктора к раме:
d |
ф |
:= 1.25d = 1.25d×10= 12.5 мм |
Принимаем d |
ф |
:= 12 мм |
|
ф |
|
|
Диаметр отверстия под винт крепления редуктора к раме:
d1 := 15 мм
Диаметр цековки отверстия под винт крепления редуктора к раме:
d2 := 24 мм
12