Задание

Спроектировать привод механизма передвижения мостового крана, состоящий из двигателя, упругой втулочно-пальцевой муфты, цилиндрического редуктора, открытой передачи – цилиндрической зубчатой.

Рисунок 1. Привод механизма передвижения мостового крана

1 – двигатель; 2 – упругая втулочно-пальцевая муфта; 3 – цилиндрический редуктор; 4 – цилиндрическая зубчатая передача открытая; 5 – рельс; 6 – колесо; I; II; III; IV – валы: соответственно – двигателя, быстроходный и тихоходный редуктора; мостового крана.

Исходные данные:

Наименование параметра	Обозначение	Величина
Сопротивление движения моста	F	1,5 кН
Скорость моста	υ	1,0 м/с
Диаметр колеса	D	200 мм
Допускаемое отклонение моста	δ	3 %

Г

Срок службы привода

Lгод = 5 лет

Ксут = 0,2

Кгод = 0,5

ПВ = 0,3

рафик нагрузки

`

Содержание

1 Введение. Назначение, устройство редуктора 4

2 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода 5

3 Кинематическая схема привода мостового крана. 8

4 Выбор твердости, термообработки и материала колес 9

5 Режим работы передачи и определение коэффициентов долговечности 9

6 Расчет допускаемых напряжений 12

7 Проектный расчет 14

8 Проверочный расчет 19

9 Допускаемые напряжения при перегрузках 23

10 Определение сил в зацеплении 24

11 Проектный расчет валов редуктора 25

12 Конструктивные размеры зубчатой пары редуктора 28

13 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора 29

14 Первый этап компоновки редуктора 30

15 Расчет вала-шестерни на прочность 33

15.1 Материал вала 33

15.5 Опасные сечения вала 39

15.6 Эквивалентные напряжения в сечениях вала 39

16 Расчет тихоходного вала на прочность 51

17 Подбор подшипников для валов редуктора 65

18. Подбор шпоночных соединений 68

19 Второй этап компоновки редуктора 69

20 Выбор посадок основных деталей редуктора 71

21 Смазка зацепления и подшипников редуктора 71

22 Краткое описание сборки редуктора 72

Литература 74

1 Введение. Назначение, устройство редуктора

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного органа и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим валом.

Редуктор состоит из корпуса, в котором размещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д.

Наиболее распространены горизонтальные редукторы. Редукторы могут иметь колеса с прямыми, косыми и круговыми зубьями. Корпус чаще всего выполняют литым чугуном, реже сварным стальным. Валы монтируются на подшипниках качения или скольжения.

Спроектированный в настоящем курсовом проекте редуктор соответствует условиям технического задания.

Редуктор реверсивный, так как движение мостового крана обратно-поступательное. Он может применяться в приводах быстроходных конвейеров, транспортеров, элеваторов, мостовых кранов и в других рабочих машинах. Конструкция редуктора отвечает требованиям техническим и сборочным. Конструкции многих узлов и деталей редуктора учитывают особенности крупносерийного производства.

В работе над курсовым проектом широко применялась стандартизация и унификация.

Корпус редуктора литой из чугуна марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 и выполнен разъемным по оси ведомого вала. Оси валов редуктора расположены в одной (вертикальной) плоскости. Благодаря разъему обеспечивается наиболее удобная сборка редуктора.

Валы редуктора изготовляются из стали 45. Для опор валов используются подшипники качения для свободного вращения шестерен.

Смазка зубчатых колес редуктора – картерная, т. е. посредством окунания зубчатых колес в масляную ванну на дне корпуса редуктора. Для смазывания подшипников внутрь их закладывается тугоплавка смазка.

Герметично закрытый корпус редуктора обеспечивает требования как техники безопасности, так и производственной санитарии.

При необходимости транспортировки редуктор отсоединяют от электродвигателя, демонтируя муфту, и открепляют от фундамента (или рамы привода). При этом пользуются предусмотренными для этого в крышке редуктора рым-болтами.

Для контроля за уровнем масла в корпусе редуктора установлен маслоуказатель. В виду малого перепада уровней масла и возможности удобного просмотра поставлен круглый маслоуказатель.

Для слива отработанного масла предусмотрена сливная пробка.

2 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Определяем общий КПД привода по формуле

,

где η_i – КПД отдельных звеньев кинематической цепи, берем из таблицы 1,1 [3]:

- КПД муфты η₁ = 0,98;

- КПД пары цилиндрических зубчатых колес редуктора η₂ = 0,98;

- КПД цилиндрических зубчатых колес открытой передачи η₃ = 0,95;

- КПД, учитывающий потери пары подшипников качения на валах η₄ = 0,99.

Таким образом, общий КПД привода будет:

0,885.

Определяем требуемую мощность электродвигателя:

1,694 кВт.

Для требуемого значения мощности подходят асинхронные электродвига­ тели с номинальной мощностью равной или несколько превышающей требуемой (ГОСТ 19523-81):

- серия 4А80В2УЗ, для которого P_дв = 2,2 кВт, n_син = 3000 об/мин., S = 4,3 %, n_асин = 3000 – 4,3 % = 2871 об/мин, ω_дв = 300,7 рад/с;

- серия 4A90L4УЗ, для которого P_дв = 2,2 кВт, n_син = 1500 об/мин., S = 5,1 %, n_асин = 1500 – 5,1 % = 1423,5 об/мин, ω_дв = 149,1 рад/с;

- серия 4A100L6УЗ, для которого P_дв = 2,2 кВт, n_син = 1000 об/мин., S = 5,1 %, n_асин = 1000 – 5,1 % = 949 об/мин, ω_дв = 99,38 рад/с;

- серия 4А112МА8УЗ, для которого P_дв = 2,2 кВт, n_син = 750 об/мин., S = 6 %, n_асин = 750 – 6 % = 705 об/мин, ω_дв = 73,83 рад/с;

Определяем угловую скорость колес мостового крана

10 рад/с.

Определяем частоту вращения вала мостового крана:

95,49 об/мин.

Возможные значения частных передаточных отношений:

- для цилиндрического редуктора – i_р = 2-5;

- для открытой цилиндрической передачи – i_откр = 3-7;

- общее передаточное отношение – i_общ = i_р · i_откр = 6-35.

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

572,96 ÷ 3342,3 об/мин.

Из названных серий предпочтение отдаем 4A90L4УЗ.

Определяем общее передаточное отношение

14,91;

Разбиваем общее передаточное число по числам ступеней:

- для косозубой цилиндрической передачи редуктора принимаем согласно ряда передаточных чисел одноступенчатых редукторов (ГОСТ 21426-75) – i_р = 4;

- для открытой цилиндрической передачи 2,981. Принимаем .

Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора и мостового крана (табл. 2).

Таблица 2.

Вал электродвигателя I и быстроходный вал редуктора II	n2 = n1 = nдв = 1423,5 об/мин	ω2 = ω1 = ωдв = 149,1 рад/с
Тихоходный вал редуктора III	284,7 об/мин	29,81 рад/с
Вал мостового крана IV	101,7 об/мин	10,65 рад/с

Определяем мощности на валах кинематической цепи привода:

,

где P_i – мощность на расчетном валу, кВт;

P_i-1 – мощность на предыдущем валу, кВт;

– КПД передачи между двумя валами.

- вал I – 2,2 кВт

- вал II – 2,134 кВт;

- вал III – 2,071 кВт;

- вал IV – 1,948 кВт.

Определяем вращающие моменты на валах привода:

на валу шестерни редуктора 14,32 Н·м;

на валу колеса редуктора 69,46 Н·м;

на валу мостового крана 182,91 Н·м.