Кинематический расчет. Выбор электрического дви- гателя

    Содержание.

1 Кинематический расчет. Выбор электрического дви-

гателя.

    2 Расчет прямозубой цилиндрической передачи на прочность.

3 Ориентировочный расчет валов и выбор подшипников.

4 Первый этап эскизной компоновки. Построение расчетных схем валов.

    5 Расчет подшипников качения на долговечность по динамической грузоподъемности.

    6 Выбор и проверка прочности шпоночных соединений и муфты.

7 Уточненный расчет вала.

8 Сборка редуктора.

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

      Редуктором называют  механизм, состоящий  из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную передачу.

      Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполняемых в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

      Редуктор состоит из корпуса в котором помещают элементы передачи- зубчатые колеса, валы подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки зацеплений или устройства для охлаждения. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1 – Кинематическая схема редуктора

1. Кинематический  расчет. Выбор электрического двигателя.
1. Определение коэффициента полезного действия передачи.

           

где

2. Определение требуемой мощности.

              

3. Выбор электрического двигателя.

Выбираю электрический двигатель 4А112МА6, P=3,0 кВт, S=4,7%.

4. Определение действительной частоты вращения двигателя.

           

        

5. Определение угловых скоростей.

            

 

            

 

6. Определение вращательных моментов.

           

   

          

   

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчет  прямозубой цилиндрической передачи на прочность.
1. Выбор материала.

      Выбираю материал  колеса сталь 45 ГОСТ 1050-88, термообработка, улучшение, твердость  200 НВ. Материал шестерни сталь 45 ГОСТ 1050-88, термообработка, улучшение, твердость 230 НВ.

2. Определение допускаемых напряжений.

     

  

               

        

3. Определение межосевого расстояния.

         

    где - коэффициент ширины венца колеса,

        -коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца,

       

Принимаю   
 
 
 

4. Определение модуля в зацеплении.

         

    Принимаю  m=2 мм [2  с.36]

5. Определение суммарного числа зубьев и числа зубьев шестерни колеса.

               

    Принимаю 

  

Принимаю  =31

 

6. Определение фактического передаточного числа.

           

7. Определение делительных диаметров шестерни и колеса.

 

 
 

8. Определение фактического межосевого расстояния.

     

9. Определение диаметра вершин шестерни и колеса.

     

10. Определение ширины колеса.

     

11. Определение ширины шестерни.

     

12. Определение диаметра и ширины заготовки.

            

13. Определение окружной скорости зацепления.

               
 
 

14. Определение усилий зацепления.

         

15. Расчет передачи на контактную прочность.

   

    где, - коэффициент неравномерности динамической нагрузки,

    

Контактная  прочность зубьев обеспечена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

16. Расчет  передачи на изгиб.

       

    где, - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине зуба,

       - коэффициент неравномерности динамической нагрузки,

   - коэффициент формы зуба

       

 

Прочность зубьев на изгиб обеспечена. 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Ориентировочный расчет валов и  выбор подшипников.
1. Определение диаметров выходных концов валов

     

где - допускаемое напряжение при кручении,

           

    где -диаметр выходного конца двигателя,

              

Принимаю  мм  [2  с. 161]

Согласно  формуле (29)

          

Принимаю 

2. Предварительное конструирование валов редуктора.

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1 – Эскиз вала

1. Диаметр вала под уплотнением 

        

2. Диаметр вала под подшипником .

        

3. Диаметр вала под колесом или шестерней .

       

3. Предварительный выбор подшипников качения.

    Выбираю тип подшипника 0, шариковый однорядный радиальный.

I ведущий

II ведомый 

Таблица 1- Размеры подшипников. 

Вал	, мм	Обозна- чение подшип- ников.	Размеры подшипников, мм						е	у
			d	D	B	T	C	C
Ведущий	30	306	30	72	19	-	28,1	14,6	-	-
Ведомый	35	207	35	72	17	-	25,5	13,7	-	-

 

4. Определение конструктивных размеров зубчатых колес.
1. Диаметр ступицы .

       

2. Длина ступицы

      

3. Толщина обода

     

4. Толщина диска e

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2 – Зубчатое колесо

5. Определение размеров конструктивных элементов картера  и крышки корпуса  редуктора.
1. Толщина стенки картера

       

Принимаю  мм.

3.5.2 Толщина стенки  крышки корпуса

      

Принимаю  мм.

3. Толщина верхнего пояса картера S.

       

4. Толщина пояса крышки корпуса

              

5. Толщина нижнего пояса картера t.

              

6. Толщина ребер жесткости C.

         

Принимаю  С=7 мм.

7. Диаметр фундаментальных болтов

        

Принимаю  мм 
 
 

8. Ширина  нижнего пояса  картера (ширина фланца для крепления  редуктора к фундаменту.)

    

9. Диаметр болтов для крепления крышки редуктора и картера

    

Принимаю  =6 мм

10. Ширина пояса (фланца) картера и крышки корпуса

    

11. Ширина пояса (фланца) картера и крышки корпуса

  

Принимаю 

12. Диаметр болтов для крепления крышки редуктора и картера около подшипников

 

Принимаю  .

13. Диаметр болтов для крепления крышек подшипников к корпусу редуктора

          

Принимаю  

14. Диаметр отжимного болта 

    

15. Диаметр болтов смотрового окна

              

16. Зазор между внутренней стенкой картера и торцом шестерни или ступицы колеса

     

Принимаю  y=8 мм

17. Расстояние между стенкой картера и окружностью колеса

    

Принимаю  мм

18. Расстояние от наружного диаметра подшипника на ведущем валу до стенки картера

   

19. Диаметр крышки

        

 
 
 
 
 

4. Первый  этап эскизной компоновки. Построение расчетных схем валов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 3- Расчетная схема  ведущего вала.

         

         

 

        

 
 

         

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 4- Расчетная схема  ведущего вала. 

     

       

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 5- Расчетная схема  ведомого вала.

  

 

    

4.1 Определение суммарных  реакций опор.

              
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

5. Расчет  подшипников качения  на долговечность  по динамической грузоподъемности
1. Определение эквивалентной нагрузки.

         

.

2. Определение долговечности подшипников.

     

где  

       

 
 
 
 
 

6. Выбор и проверка прочности  шпоночных соединений и муфты.
1. Выбор муфты.

    Выбираю муфту упругую  втулочнопальцевую  МУВП ГОСТ 2141-75. 

Таблица 2 – Параметры муфты. 

Параметры муфты	Обозначение	Значение
1 Наружный диаметр,  мм 2 Диаметр расположения  пальцев, мм 3 Диаметр пальца, мм 4 Число пальцев 5 Длина упругого  элемента	D z	120 90 14 4 28

 

2. Расчет  пальца на изгиб.

    Материал  пальца сталь 45 ГОСТ 1050-88, допускаемое напряжение изгиба

         

где  - расчетный момент

           

    

Прочность пальца на изгиб обеспечена.

3. Расчет  втулки на смятие.

    Материал  втулки резина, допускаемое  напряжение при смятии

          

            (77)

 

Прочность втулки на смятие обеспечена. 
 

4. Выбор шпонок

    Выбираю шпонки призматические ГОСТ 23380-78.

Таблица 3- Параметры шпонок. 

Диаметр вала, мм	Размеры шпонок, мм					Параметры ступицы
	в	h			l	, мм	материал
	8	7	4,0	3,3	36		сталь	110…190
	12	8	5,0	3,3	40	50	сталь	110…190

 
 
 
 
 
 
 

5. Проверка  шпонок на прочность.

      

Прочность шпонки на смятие обеспечена.

 

Прочность шпонки на смятие обеспечена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Уточненный  расчет вала.
1. Построение эпюр изгибающих  крутящих моментов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 6- Расчетная схема  ведомого вала в горизонтальной плоскости. 
 

 

 

  
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 7- Расчетная схема  ведомого вала в вертикальной плоскости.

              7.2 Расчет опасного сечения вала на статистическую прочность.

7.2.1 Результирующий изгибающий момент.

                           

 
 

    7.2.2 Определение осевого  момента сопротивления  сечения.