6 Предварительный расчет валов 24

6.1 Расчет ведущего вала 24

6.2 Расчет ведомого вала 28

7 Подбор и расчет подшипников качения 32

7.1 Расчет подшипников ведущего вала 32

7.2 Расчет подшипников ведомого вала 33

8 Проверочный расчет валов 34

8.1 Расчет ведущего вала 34

8.2 Расчет ведомого вала 35

9 Подбор и расчет шпоночных соединений 37

10 Допуски и посадки для сопряженных деталей 39

Список использованной литературы 40

Введение

В данной работе рассчитан и спроектирован привод (рисунок 1). Привод состоит из электродвигателя 1, клиноременной передачи 2, редуктора 3 и муфты 4. На рисунке 2 представлены исходные данные для расчета привода.

Рисунок 1 - Схема привода

Рисунок 2 – Исходные данные

Редуктор 3 одноступенчатый, состоит из прямозубой цилиндрической передачи. Редуктор спроектирован по моменту и частоте вращения на выходном валу.

1 Подбор электродвигателя

1.1 Определение кпд привода и подбор электродвигателя

Мощность на выходном валу привода:

P_вых = T_вых·(π·n_вых)/30 = 610·(π·230)/30 = 14692.2 (Вт), (1.1)

где Т_вых - крутящий момент на муфте;

n_вых - частота вращения муфты.

Коэффициент полезного действия привода:

η = η_П·η_М·η_кр·η_ПК² = 0.97·0.98·0.95·0.99² = 0.885, (1.2)

где η_П = 0.97 - КПД цилиндрической передачи [1,6];

η_м = 0.98 - КПД муфты [1,6],

η_ПК = 0.99 - КПД подшипников качения [1,6],

η_кр = 0.95 - КПД клиноременной передачи [1,6].

Требуемая мощность электродвигателя [1,5]:

P_эд = P_вых/η = 14692.2/0.885 = 16601.36 (Вт), (1.3)

Выбираем двигатель RAM180M4. Трехфазный асинхронный двигатель общего применения. Двигатель с короткозамкнутым ротором с алюминиевой станиной. Мощность и габариты в соответствии с DIN 42673. Степень защиты IP55. Технические данные представлены в таблице 1.1.

Т а б л и ц а 1.1 – Технические данные двигателя RAM180M4

nЭД, об/мин	nточн, об/мин	P, кВт	dвала, мм
3000	2940	18,5	42

Передаточное отношение привода:

u_п = n_точн/n_вых = 2940/230 = 12.783, (1.4)

Передаточное отношение клиноременной передачи:

_(1.5)

_{тогда передаточное отношение редуктора будет равно:}

u_р = u_п/u_кр = 6.348/2.22 = 4.06. (1.6)

1.2 Распределение частот вращения и крутящих моментов на валах

привода

Частоты вращения валов:

n₁ = n_точн = 2940 (об/мин) (1.7)

n₂ = n₁/u_кр = 2940/3.15 = 933.33 (об/мин) (1.8)

n₃ = n_вых = 230 (об/мин) (1.9)

Крутящие моменты:

T₁ = T_вых/(η∙u_п) = 610/(0.885∙12.783) = 53.92 (Нм) (1.10)

T₂ = T₁∙u_кр/(η_кр·η_ПК) = 53.92∙3.15/(0.95∙0.99) = 180.6 (Нм) (1.11)

T₃ = 610 (Нм) (1.12)

Мощности:

N₁ = N_дв = 18.5 (кВт) (1.13)

N₂ = N₁·η_кр·η_пк = 18.5·0.95·0.99 = 17.4 (кВт) (1.14)

N₃ = N₂·η_пк·η_п·η_м = 17.4·0.99·0.97∙0.98 = 16.375 (кВт) (1.15)

Т а б л и ц а 1.2 – Параметры валов привода

Параметры валов привода	n, об/мин	T, Н∙м	N, кВт
Вал двигателя (1)	2940	53.92	18.5
Ведущий вал редуктора (2)	933.33	180.6	17.4
Ведомый вал редуктора (3)	230	610	16.375

1.3 Требуемая долговечность привода

Требуемую долговечность определим по формуле:

L = 8760∙Л∙К_с = 8760∙4∙0.67 = 23477 (часов) (1.16)

где Л = 4 – количество лет работы привода;

К_с =0.67 – коэффициент сменности работы привода для работы в 2 смены.

2 Расчет передач привода

2.1 Расчет передачи редуктора

2.1.1 Выбор материалов и термообработки

В качестве материла для шестерни принимаем сталь 40Х, улучшение; твердость 269…302 HB. Для зубчатого колеса сталь 40ХН, улучшение; твердость 235…262 HB [2].

2.1.2 Определение допускаемых контактных напряжений

Допускаемые контактные напряжения для шестерни [_H]₁ или колеса [_H]₂:

(МПа), (2.1)

где S_H – коэффициент безопасности (S_H1 = 1.1, S_H2 = 1.1);

_H0 – предел контактной выносливости (_H01 = 640 МПа, _H02 = 567 МПа);

Z_N – коэффициент, учитывающий ресурс и режим работы, определяемый из условия для шестерни или колеса, находится в пределах 1 £ Z_N £ 2.6 при S_H = 1,1:

, (2.2)

где N_H0 – базовое число циклов перемены напряжений, определяемое по формуле:

N_H0 = 30HB^2,4  1210⁷; (2.3)

N_HE – эквивалентное число циклов, соответствующее:

N_HE = N_HK_HE = 60n_wnL, (2.4)

где n_w – число зацеплений, в которое входит шестерня или колесо за один оборот, в нашем случае n_w = 1;

n – соответствующая частота вращения, мин^-1;

L – ресурс привода, час;

При n_ш = 933.33 об/мин и n_к = 230 об/мин, L = 23477 ч находим эквивалентное число циклов для шестерни и колеса:

N_HE1 = 60n_wn_шL = 60·1·933.33·23477 = 131.5·10⁷, (2.5)

N_HE2 = 60n_wn_кL = 60·1·230·23477 = 32.4·10⁷; (2.6)

Зная твердость поверхности зубьев шестерни и колеса, найдем базовое число циклов перемены напряжений:

N_H01 = 30HB^2,4 = 30·285^2.4 = 2.34·10⁷, (2.7)

N_H02 = 30HB^2,4 = 30·248^2.4 = 1.67·10⁷ (2.8)

При N_H0 < N_HE принимаем

Найдем допускаемые контактные напряжения:

(2.9)

(2.10)

Допускаемые контактные напряжения для передачи принимаем по минимальному значению: [_H] = 515 (МПа).