- •Техническое задание №13 вариант №10. Разработать привод к мешалке
- •I, II, III, IV – валы, соответственно, - двигателя, быстроходный и тихоходный редуктора, рабочей машины.
- •1.2 Срок службы приводного устройства
- •2.3.2 Выбор двигателя
- •2.3.3 Максимальное допустимое отклонение частоты вращения вала
- •2.3.4 Допускаемая частота вращения приводного вала
- •3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений
- •4 Расчет закрытой цилиндрической передачи
- •4.1 Проектный расчет
- •4.2 Проверочный расчет
- •5 Расчет клиноременной передачи
- •5.1 Проектный расчет
- •5.2 Проверочный расчёт
- •6 Нагрузки валов редуктора
- •Разработка чертежа общего вида редуктора.
- •Расчетная схема валов редуктора
- •Быстроходный вал
- •8.2 Тихоходный вал
- •Проверочный расчет подшипников
- •9.1 Быстроходный вал
- •9.2 Тихоходный вал
- •10.5 Конструирование корпуса редуктора /2/
- •10.6 Конструирование элементов открытых передач
- •10.7 Выбор муфты
- •10.8 Смазывание.
- •11 Проверочные расчеты
- •11.1 Проверочный расчет шпонок Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по гост 23360-78.
- •11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.
- •11.3 Уточненный расчет валов
- •Содержание
10.7 Выбор муфты
Для передачи вращающего момента с вала электродвигателя на ведущий вал редуктора выбираем муфту упругую с торообразной оболочкой по ГОСТ ГОСТ 20884-82 с допускаемым передаваемым моментом [T] =315 Н·м.
Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой
Тр = kТ1 = 1,5·184,1 = 276 Н·м < [T]
Условие выполняется
10.8 Смазывание.
Смазка зубчатого зацепления
Смазка зубчатого зацепления осуществляется путем окунания зубчатых колес в масляную ванну. Объем масляной ванны
V = (0,50,8)N = (0,5 0,8)1,08 0,7 л
Рекомендуемое значение вязкости масла при v = 0,56 м/с и контактном напряжении σв=419 МПа =28·10-6 м2/с. По этой величине выбираем масло индустриальное И-Г-А-46
Смазка подшипниковых узлов.
Так как надежное смазывание подшипников за счет разбрызгивания масла возможно только при окружной скорости больше 3 м/с, то выбираем пластичную смазку по подшипниковых узлов – смазочным материалом УТ-1.
11 Проверочные расчеты
11.1 Проверочный расчет шпонок Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по гост 23360-78.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности
где h – высота шпонки;
t1 – глубина паза;
l – длина шпонки
b – ширина шпонки.
Быстроходный вал.
Шпонка на выходном конце вала: 10×8×32.
Материал шкива – чугун, допускаемое напряжение смятия [σ]см = 50 МПа.
σсм = 2·47,8·103/30(8-5,0)(32-10) = 48,3 МПа
Тихоходный вал.
Шпонка под колесом 16×10×40. Материал ступицы – сталь, допускаемое напряжение смятия [σ]см = 100 МПа.
σсм = 2·184,1·103/55(10-6,0)(40-16) = 69,7 МПа
Шпонка на выходном конце вала: 12×8×50. Материал полумуфты – сталь, допускаемое напряжение смятия [σ]см =100 МПа.
σсм = 2·184,1·103/40(8-5,0)(50-12) = 81 МПа
Во всех случаях условие σсм < [σ]см выполняется, следовательно устойчивая работа шпоночных соединений обеспечена.
11.2 Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное действие растяжения и кручения.
Сила приходящаяся на один винт
Fв = 0,5CХ = 0,5∙2354 =1177 H
Принимаем коэффициент затяжки Кз = 1,5 – постоянная нагрузка, коэффициент основной нагрузки х=0,3 – для соединения чугунных деталей без прокладки.
Механические характеристики материала винтов: для стали 30 предел прочности σв = 500 МПа, предел текучести σт = 300 МПа; допускаемое напряжение:
[σ] = 0,25σт = 0,25∙300 = 75 МПа.
Расчетная сила затяжки винтов
Fp = [Kз(1 – х) + х]Fв = [1,5(1 – 0,3) + 0,3]1177 = 1589 H
Определяем площадь опасного сечения винта
А = πdp2/4 = π(d2 – 0,94p)2/4 = π(12 – 0,94∙1,75)2/4 = 84 мм2
Эквивалентное напряжение
σэкв = 1,3Fp/A = 1,3∙1589/84 = 25 МПа < [σ] = 75 МПа
11.3 Уточненный расчет валов
Быстроходный вал
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой А. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.
Материал вала сталь 45, улучшенная: В = 780 МПа [2c34]
Пределы выносливости:
-
при изгибе -1 0,43В = 0,43780 = 335 МПа;
-
при кручении -1 0,58-1 = 0,58335 = 195 МПа.
Суммарный изгибающий момент
Ми = Мх = 34,5 Н·м
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π353/32 = 4,21·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·4,21·103 = 8,42·103 мм3
Амплитуда нормальных напряжений
σv = Mи/W = 34,5·103/4,21·103 = 8,2 МПа
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
v = m = T1/2Wp = 47,8·103/8,42·103 = 5,7 МПа
Коэффициенты:
kσ/σ = 3,5; k/ = 0,6 kσ/σ + 0,4 = 0,6·3,5 + 0,4 = 2,5
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/σ) = 335/3,5·8,2 =11,6
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
s = -1/(kv/ + m) = 195/(2,5·5,7 + 0,1·5,7) =13,2
Общий коэффициент запаса прочности
s = sσs/(sσ2 + s2)0,5 =13,2·11,6/(11,62 +13,22)0,5 = 8,7 > [s] = 2,5
Тихоходный вал
Рассмотрим сечение, проходящее под опорой D. Концентрация напряжений обусловлена подшипником посаженным с гарантированным натягом.
Материал вала сталь 45, нормализованная: В = 570 МПа [2c34]
Пределы выносливости:
-
при изгибе -1 0,43В = 0,43570 = 245 МПа;
-
при кручении -1 0,58-1 = 0,58245 = 142 МПа.
Суммарный изгибающий момент
Ми = 169,6 Н·м.
Осевой момент сопротивления
W = πd3/32 = π453/32 = 8,95·103 мм3
Полярный момент сопротивления
Wp = 2W = 2·8,95·103 =17,9 мм
Амплитуда нормальных напряжений
σv = Mи/W = 169,6·103/8,95·103 = 18,9 МПа
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
v = m = T2/2Wp =184,1·103/2∙17,9·103 = 5,1 МПа
Коэффициенты:
kσ/σ = 3,0; k/ = 0,6 kσ/σ + 0,4 = 0,6·3,0 + 0,4 = 2,2
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
sσ = σ-1/(kσσv/σ) = 245/3,0·18,9 = 4,3
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
s = -1/(kv/ + m) = 142/(2,2·5,1 + 0,1·5,1) =12,1
Общий коэффициент запаса прочности
s = sσs/(sσ2 + s2)0,5 =12,1·4,3/(4,32 +12,12)0,5 = 4,0 > [s] = 2,5
-
Технический уровень редуктор
Условный объем редуктора
V = LBH = 320∙180∙280 = 16∙106 мм3
L = 320 мм – длина редуктора;
В = 180 мм – ширина редуктора;
Н = 280 мм – высота редуктора.
Масса редуктора
m = φρV∙10-9 = 0,42∙7300∙16∙106∙10-9 = 49 кг
где φ = 0,42 – коэффициент заполнения редуктора
ρ = 7300 кг/м3 – плотность чугуна.
Критерий технического уровня редуктора
γ = m/T2 = 49/184,1 = 0,26
При γ > 0,2 технический уровень редуктора считается низким, а редуктор морально устаревшим.
Литература
1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.–М.: Высш. шк., 1991.–432 с.
2. Курсовое проектировании деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.
3. Чернилевский Д.В. Проектирование деталей машин и механизмов. – М.: Высш. шк. 1980.
4. Леликов О.П. Курсовое проектирование. – М.:Высш.шк.,1990.
5. Дунаев Н.В. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.:Высш. шк., 2002.
6. Альбом деталей машин.
7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.1-3 – М.:Машиностроение, 1978.
8. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. – Л.: Машиностроение, 1988.