Задание
Спроектировать привод к ленточному конвейеру, состоящий из электродвигателя асинхронного короткозамкнутого серии 4А, закрытый, обдуваемый, исполнение IM1081, клиноремённую передачу, одноступенчатый однопоточный редуктор с цилиндрическими прямозубыми колёсами внутреннего зацепления, валы в горизонтальной плоскости, муфту компенсирующую.
Мощность на рабочей машине P=3 кВт, частота вращения n=240 мин-1, срок службы привода a=4 года, коэффициент годового использования Kгод=0,6, коэффициент суточного использования Kсут=0,33.
Представить следующие материалы:
1) Текстовые – расчётно-пояснительная записка на формате А4.
2) Графические:
- компоновка редуктора, выполненная на формате А2 (в масштабе 1:1);
- рабочие чертежи двух деталей, выполненная на формате А2 (в масштабе 1:1).
Реферат
35 с., 3 рис., 2 табл., 4 источника.
РЕДУКТОР, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО, КОЛЕСО ЗУБЧАТОЕ, ШЕСТЕРНЯ, ВАЛ, ПОДШИПНИК, КОРПУС, КЛИНОРЕМЁННАЯ ПЕРЕДАЧА, МУФТА КОМПЕНСИРУЮЩАЯ
Объектом исследования является разработка редуктора к приводу ленточного конвейера.
Цель работы - расчёт одноступенчатого цилиндрического редуктора с прямозубыми колёсами к приводу ленточного конвейера.
В процессе работы проводились теоретические исследования погрешностей отдельных составляющих.
В результате был выбран двигатель для привода редуктора, рассчитана клиноремённая передача, подобрана компенсирующая муфта.
Данный редуктор может применяться для привода ленточного конвейера.
Содержание
Введение
1 Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчёт привода 6
2 Расчёт закрытой зубчатой передачи 9
3 Расчёт открытой передачи 16
4 Предварительный расчёт и конструирование валов 20
5 Конструктивные размеры зубчатых колёс и корпуса редуктора 21
6 Выбор смазки 23
7 Подбор и проверка шпоночных соединений 24
8 Подбор и проверка долговечности подшипника 25
9 Проверочный расчёт валов 29
10 Выбор муфт 34
Список использованных источников 35
Перечень графического материала
Лист 1. Компоновка редуктора
Введение
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи – зубчатые колёса, валы, подшипники и т.д. Достоинством зубчатых передач является: высокий КПД, постоянство передаточного отношения и широкий диапазон мощностей. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают так же устройства для смазывания зацеплений и подшипников или устройства для охлаждения.
Редуктор проектируют либо для привода определённой машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения.
Редукторы классифицируют по основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные), числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.), типу зубчатых колёс (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.), относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные), особенностям кинематической схемы (развёрнутая, соосная, с развёрнутой ступенью и т.д.).
В данном случае редуктор представляет собой прямозубую передачу. Редуктор является одноступенчатым, установлен с горизонтальным расположением валов.
1- Электродвигатель; 2- ведущий шкив; 3- ведомый шкив; 4- шестерня;
5- колесо; 6 - муфта; 7- приводная станция рабочей машины; 8- натяжная станция рабочей машины; I- вал двигателя; II- входной вал редуктора; III- выходной вал редуктора; IV- приводной вал рабочей машины; V- натяжной вал рабочей машины
Рисунок 1 – Кинематическая схема привода
1 Выбор двигателя, кинематический и силовой расчёт привода
1.1 Определение КПД привода
где
-
КПД зубчатой передачи;
-
КПД пары подшипников качения;
-
КПД муфты;
-
КПД ременной передачи.
Воспользовавшись [1, т.1.1, c 7] принимаю значения КПД:
=0,98; = 0,99; =0,98; = 0,96.
1.2 Определение потребляемой мощности двигателя
Принимаю
двигатель мощностью
и выбираю
из:
Таблица 1 – Выбор двигателя
nc , об/мин |
Типоразмер |
nном., об/мин |
Передаточное число u |
Коэффициент скольжения S, % |
3000 |
100S2 |
2901 |
12,09 |
3,3 |
1500 |
100L4 |
1430 |
5,96 |
4,7 |
1000 |
112MB6 |
949 |
3,95 |
5,1 |
750 |
132S8 |
719 |
2,99 |
4,1 |
1.3 Определение уменьшения частоты вращающего вала за счёт трения
где
– синхронная частота вращения двигателя,
об/мин;
S - коэффициент скольжения.
1.4 Определение передаточного числа электродвигателя
где n – частота вращения на выходном валу.
По
полученным данным выбираю электродвигатель
трёхфазный короткозамкнутый серии 4А
тип 100S2,
закрытый, обдуваемый, с синхронной
частотой вращения 3000 об/мин, диаметр
выходного вала
[2,
т. П2, с. 391].
1.5 Определение передаточного числа для закрытой и открытой передачи
где
- передаточное число клиноремённой
передачи;
-
передаточное число редуктора.
1.6 Определение частоты вращения колеса
1.7 Определение угловой скорости на вращающем валу электродвигателя
1.8 Определение вращающего момента на валу электродвигателя
1.9 Определение вращающего момента на быстроходном валу редуктора
1.10
Определение вращающего момента на
выходном валу редуктора
2 Расчёт закрытой зубчатой передачи
Для колеса и шестерни выбираем материал Сталь 40Х, вид термообработки – улучшение. Твёрдость поверхности колеса 235…262HB (среднее 248,5), шестерни 269…302HB (среднее 285,5),[1, т. 2.1, c 17].
2.1 Определение срока службы редуктора
где
- срок службы привода, год;
– коэффициент
годового использования;
-
коэффициент суточного использования.
Значения , , приведены в задании.
2.2 Определение числа циклов нагружения зубьев колеса
где
- частота вращения шестерни и колеса
соответственно, об/мин;
с - число зацеплений зуба за один оборот (для проектируемого редуктора с = 1).
2.4 Расчёт базовых чисел циклов нагрузки
где
-
средняя твёрдость поверхности колеса
и шестерни соответственно.
2.5 Определение коэффициента долговечности
Принимаем
=1.
Принимаем
=1.
2.6 Определение допускаемых контактных напряжений для колеса
и шестерни
где
– предел контактной выносливости колеса
и шестерни соответственно.
Далее
расчёт ведут по наименьшему из
и
.
2.7 Определение коэффициента долговечности
где
– базовое число циклов нагружений,
[1, c
18].
Принимаем
.
Принимаем
.
2.8 Определение предела выносливости в зависимости от термообработки
2.9 Определение допускаемых напряжений при изгибе
2.10 Определение межосевого расстояния
где
- коэффициент неравномерности нагрузки
по длине контакта,
;
– коэффициент
межосевого расстояния,
[1, c.
20];
– относительная
ширина колес при симметричном расположении
колёс относительно опор,
[1,
c.
20].
Принимаем
по ГОСТ 6636-69
[1, т. 19.1, c
481].
2.11 Определение номинального модуля зацепления
Принимаем
из стандартного ряда чисел
[1, c.
22].
2.12 Определение суммарного числа зубьев шестерни и колеса
2.13 Определение числа зубьев шестерни
2.14 Определение числа зубьев колеса
2.12 Уточнение передаточного числа
2.12.1Фактическое передаточное число
2.12.2 Отклонение фактического передаточного числа от номинального значения
За
передаточное число редуктора принимаем
.
2.13 Основные геометрические размеры шестерни и колеса
2.13.1 Определение делительных диаметров шестерни и колеса
2.13.2 Определение диаметра вершин зубьев шестерни и колеса
2.13.3 Определение диаметра впадин шестерни и колеса
2.13.4 Определение высоты зуба
2.13.5 Определение ширины венца колеса
2.13.6 Определение ширины венца шестерни
2.13.7 Проверка ширины межосевого расстояния
2.14 Определение окружной скорости колеса
Принимаем 8 степень точности передачи в зависимости от окружной скорости колеса [1, т. 2.4, c. 25].
2.15 Проверка зубьев на выносливость по контактным напряжениям
где - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения
нагрузки,
[2, т. 3.1, c.
32];
– коэффициент
динамичности,
[4, т. 8.3 c.
138];
-
модуль продольной упругости стали,
;
-
стандартный угол профиля зуба,
.
2.16 Определение недогрузки передачи
Условие прочности соблюдается.
2.17 Определение усилий в зацеплении
2.17.1 Определение окружной силы
2.17.2 Определение радиальной силы
2.18 Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба
где
- коэффициент концентрации нагрузки,
[2, т. 3.7, c.
43];
-
коэффициент динамичности,
[2,
т. 3.7, c.
43];
-
коэффициент, учитывающий форму зуба,
,
для шестерни и колеса соответственно
[1, т. 2.5, c.
26];
-
ширина колеса,
.
где
- коэффициент безопасности;
-
коэффициент, учитывающий влияние
двустороннего приложения нагрузки,
[2,
c.
45];
– коэффициент
долговечности,
[2,
c.
45].
где
- коэффициент, учитывающий нестабильность
свойств материала,
[2,
т. 3.9, c.
45];
-
коэффициент, учитывающий способ получения
заготовки,
[2,
c.
44].
Условие прочности соблюдается.