Расчет конического редуктора
|
Содержание
1.Введение 2.Задача 1 Задача 2 Задача 3 Задача 4 Задача 5 Задача 6 Задача 7 Задача 8 Задача 9 Задача 10 Задача 12 Задача 13 3.Литература 4.Приложение: сборочный чертёж-А1; чертежи деталей-А3-2шт.; спецификация-А4-
| |||||||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ | |||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп |
Дата | |||||||
Разраб. |
Конический редуктор.Пояснительная записка. |
Лит. |
Лист. |
Листов | |||||||
Пров. |
У |
1 |
|||||||||
Гр.126-ТМ-3 | |||||||||||
Н. Контр. |
|||||||||||
Утв. |
|||||||||||
Введение. Редуктором называется механическая передача, выполненная в виде самостоятельного агрегата. Судя по переводу с латинского, редуктор должен понижать частоту вращения, подаваемую на его входной (ведущий) вал, одновременно повышая вращающий момент на выходном (ведомом) валу. Однако, если ведомый вал редуктора сделать ведущим, а ведущий — ведомым, получается агрегат, называемый мультипликатором, который повышает подаваемую на ведущий вал частоту вращения, понижая при этом вращающий момент. Внешне редуктор и мультипликатор не отличаются друг от друга, но редукторы применяются гораздо чаще, так как двигатели, приводящие входной вал в движение, имеют обычно частоту вращения, существенно превышающую необходимую для приводимого рабочего органа той или иной машины. Поэтому во всех случаях будем использовать термин «редуктор», имея в виду и мультипликатор. Редукторы состоят из закрытых механических передач, установленных в герметичном корпусе со своей системой смазки, ее контроля, возможно охлаждения, вентиляции и т.д. Разновидностей редукторов очень много, чаще всего — это зубчатые и червячные редукторы, которые имеют преимущественное применение. Планетарные и волновые редукторы находят все большее распространение в технике. Соединение редукторов с двигателем и рабочей машиной осуществляется с помощью различных муфт, ременных и цепных передач. Следует заметить, что широко применяются редукторы, выполненные в одном агрегате с электромотором, — мотор-редукторы. Мотор-редукторы имеют меньшие габаритно-массовые показатели и большую экономичность по сравнению с тихоходными высокомоментными электродвигателями с равным вращающим моментом на выходе и системами, состоящими из отдельного электродвигателя, соединенного с редуктором муфтой или механической открытой передачей. | |||||||||||
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | ||||||||||
2 | |||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | |||||||
|
Редукторы классифицируют по типам, типоразмерам и исполнениям. Тип редуктора определяется по виду применяемых передач, порядку их размещения от входного вала к выходному, по числу ступеней, расположению оси выходного вала. В зависимости от применяемых передач редукторы обозначаются русскими буквами: Ц — цилиндрические; К — конические; Ц — червячные; Г — глобоидные; П — планетарные; В — волновые; КЦ — коническо-цилиндрические; ЧЦ — червячно-цилиндрические; ЦЧ — цилиндрическо-червячные. В зависимости от числа ступеней редукторы делятся на одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые. Если число одинаковых передач (например, цилиндрических или червячных) две и более, то в обозначении редуктора после буквы ставят соответствующую цифру. Широкие редукторы обозначают буквой Ш, узкие — У, соосные — С; в мотор-редукторах к обозначению впереди добавляют букву М (например, МП — мотор-редуктор планетарный). В зависимости от расположения оси выходного вала в пространстве бывают редукторы горизонтальные, вертикальные, универсальные Наиболее распространены горизонтальные редукторы, поэтому они особого обозначения не имеют. Если все валы редуктора расположены вертикально, то добавляется индекс В. Если ось тихоходного вала вертикальна, добавляют индекс Т, если быстроходного — Б. | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
3 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
| ||||||
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
4 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
Задача 1 Разработка Цель: 1. Изучить и вычертить схему машинного агрегата
2.Проанализировать назначение приводного устройства; Выбрать место установки машинного агрегата 3. Определить ресурс приводного устройства
1.2 Условие эксплуатации машинного агрегата
Ременная передача
Ременная передача Клиновидным ремнем
Подшипники скольжения иКачения (упорные) | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
5 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
Муфта без уточнения типа
Муфта цепная
Неподвижное звено
Передача пластинчатой цепью.
Вал, ось, стержень
Двигатель
1.3 Срок службы приводного привода
Срок службы (ресурс) Lh,ч, определить по ф-ле: Lh= 365 Lr tc Lc= 365*4*8*2= 23360 ч. где Lr - срок службы привода, лет; tc - продолжительность смены, ч; Lc- число смен; Из полученного значения Lh следует вычислить примерно 10…25% часов ( в зависимости от характера производства) на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни.
| ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
6 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
Принимаем время простоя машинного агрегата 15% ресурса, тогда: Lh= 23360*0,85 = 19856 ч. Рабочий ресурс привода принимаем Lh=20*103 ч.
Эксплуатационные
| ||||||||||||||||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||||||||||||||||
7 | ||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||||||||||||||||
|
Задача 2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода.
Цель: 1. Определить номинальную мощность и номинальную частоту вращения двигателя. 2. Определить передаточное число привода и его ступеней. 3. Рассчитать
силовые и кинематические
частоты вращения. Мощность двигателя зависит от требуемой мощности работы машины, а его частота вращения - от частоты вращения приводного вала рабочей машины
Ppm=F*V F- тяговая сила V- линейная скорость Ppm= 2,5*0,65= 1,6 kBm 2. Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:
= 0,95*0,92*0,98*0,992*0,98= 0,82 3.Определить требуемую мощность двигателя Рдв, кВт. Рдв=Рпм/η=1,6/0,82=1,95 кВт.
4.Определить номинальную мощность двигателя Рном , кВт. Рном≥ Рдв 2,2≥ 1,95
| ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
8 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
5.Выбрать тип двигателя. Выбор оптимального типа двигателя зависит от типов передач, входящих в привод, кинематических характеристик работы машины и производится после определения передаточного числа приводов и его ступеней. По таблице К9 выбираем двигатель серии 4А с номинальной мощностью. Рном=2,2 кВт применив для расчета 4 варианта типа двигателя. 2.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней. вращения Передаточное число привода и определяется отношением номинальной частоты двигателя nном к частоте вращения приводного вала рабочей машины npm при номинальной нагрузке и равно произведению передаточных чисел закрытой uзп и открыт uоп передач: u=nном/nрм= uзп uоп | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | |||||||||||||||||||||||||||||||
|
1. Определить частоту
вращения приводного вала Для роликового конвейера:
V=пDnрм/60*1000 , отсюда nрм=60*1000V/пD где V- скорость тягового органа, м/с D-ø ролика , мм nрм=60*1000*0,65/3,14*85=146 об/мин. 2. Определить передаточное
число привода для всех
I вариант: u1=nном1/nрм =2850/146 =19,5 II вариант: u2=nном2/nрм =1425/146 =9,7 III вариант: u3=nном3/nрм =950/146 =6,5 IV вариант: u4=nном4/nрм =700/146 =4,7
3. Определить передаточные числа ступеней привода (передаточное число редуктора пост. Uзп= 4,5): I вариант: uоп1=u1/uзп=19,5/4,5=
4,3 II вариант: uоп2=u2/uзп=9,7/4,5=2,1 III вариант: uоп3=u3/uзп=6,5/4,5=1,4 IV вариант: uоп4=u4/uзп=4,7/4,5=1,04
| ||||||||||||||||||||||||||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||||||||||||||||||||||||||
10 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||||||||||||||||||||||||||
|
Анализируя полученные значения передаточных чисел приходим к выводу:а) первый вариант( u=19,5; nном=2850 об/мин) затрудняет реализацию принятой
схемы одноступенчатого привода
посредством конического б) четвертый вариант (u= 4,7; nном= 700 об/мин) не рекомендуется для приводов общего назначения, т.к двигатель весьма металлоемкий; в) в третьем варианте (u=6,5; nном=950 об/мин) получилось маленькое значение передаточного числа цепной передачи увеличение которой за счет уменьшения передаточного числа редуктора нежелательно; г) из рассмотренных четырех вариантов предпочтителен второй (u=9,7; nном= 1425 об/мин) , здесь передаточное число цепной передачи можно уменьшить за счет допускаемого отклонения скорости ведущего вала редуктора и таким образом получить среднее приемлемое значение; Для того чтобы габариты передач не были чрезмерно большими, нужно придерживаться некоторых средних значений Uзп и Uоп по возможности не доводя их до наибольших допускаемых лишь в отдельных случаях. 4. Определить максимально
допускаемое отклонение ∆nрм= = =5,84 об/мин. где V %- допускаемое отклонение скорости приводного вала работающей машины. 5. Определить допускаемую
частоту вращающегося 6. Определить фактическое передаточное число привода uф: uф=nном / [nрм] = 1425/151,84= 9,38 | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
11 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
7. Уточнить передаточные числа закрытой и открытой передач в соответствии с выбранным вариантом разбивки передаточного числа привода. Таким образом, выбираем двигатель 4AM90LAУ3 (PНОМ=2,2 кВт, nном=1425 об/мин); передаточные числа: привода u=9,38, редуктора uзп= 4,5, цепной передачи uоп= 2,08
2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода. Силовые
(мощность и вращающий момент)
и кинематические (частота вращения
и угловая скорость) параметры
привода рассчитывают на валах
привода из требуемой ( Рдв= 2,2кВт Р1=Рдв ηоп ηпк=2,2*0,92*0,99=2кВт Р2=Р1ηзпηпк=2*0,95*0,99=1,8квт Ррм=Р2ηмηпс=1,8*0,98*0,98=1,
nном=1425 об/мин n1=nном/uоп=1425/2,08=685 об/мин n2=n1/uзп=685/4,5=152 об/мин nрм= n2=152 об/мин
ωном=Пnном/30=3,14*1425/30= ω 1=ωном/uоп=149/2,08=71,6 1/с ω2=ω1/uзп=71,6/4,5=15,9 1/с ωрм=ω2=15,9 1/с | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
12 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
Тдв=Рдв*103/ωном=2,2*103/149= Т1=Тдвuопηопηпк=14,7*2,08*0, Т2=Т1uзпηзпηпк=27,8*4,5*0,95* Трм=Т2ηмηпс=117,6*0,98*0,98= Составляем табличный ответ к задаче. табл. Силовые и кинематические параметры привода.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Задача 3Выбор материала зубчатых (червячных) передач. Определение допускаемых напряжений Цель: 1. Выбрать твердость, термообработку и материал зубчатых (закрытых и открытых) и червячных передач. 2. Определить допускаемые контактные напряжения. 3. Определить допускаемые напряжения на изгиб. 3.1 Зубчатые передачи. 1. Выбор твердости, Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатывоемости твердость шестерни НВ1 больше твердости колеса. а) выбираем материал для зубчатой пары колес, одинаковых для шестерни и колеса но с разными твердостями т.к. твердость зубьев шестерни должна быть больше твердости зубьев колеса. Сталь 40Х б) выбираем термообработку для зубьев шестерни и колеса улучшение У чтобы обеспечить хорошую твердость зубьев. в) выбираем интервал твердости шестерни НВ1 и колеса НВ2: 235…262 НВ2 269…302 НВ1 г) определим среднюю твердость зубьев шестерни НВ1 и колеса НВ2. НВ1ср=269+302/2=285,5; НВ2ср=235+262/2=248,5 НВ1ср-Н2ср=285,5-248,5=37 | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
14 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
д) определим механические характеристики сталей шестерни и колеса δв; δ1для шестерни δв=900 н/мм2, δ1=410 н/мм2 для колеса δв=790 н/мм2; δ1=375 н/мм2 е) выбираем предельные значения размеров заготовки шестерен и колеса Dпред= 125 мм- диаметр. Для колеса Sпред= 125мм – толщина обода или диска 2. Определение допускаемых контактных напряжений [δ]н , н/мм2 Допускаемые контактные напряжения при расчетах на прочность определяет отдельно для зубьев шестерни [δ]н1 и колеса кн2 в следующем порядке: а) Определить коэфицент
доли вечности для зубьев шестерни
кнL и колеса кнL2 =1. Здесь коэфицент
доли вечности рекомендуется принять
кнL= 1 для шестерни колеса. Значит: б) определить допустимое контактное напряжение [δ]но1 и [δ]но2, соответствующее пределу контактной выносливости при числе циклов перемены напряжений Nно1 и Nно2 для шестерни: [δ]но1= 1,8 НВ1ср+67=1,8*285,5+67=580,9 н/мм2 для колеса: [δ]но2= 1,8НВ2ср+67=1,8*248,5+67=514,3 н/мм2 в) Определить допустимое контактное напряжение для зубьев шестерни [δ]н1 и колеса [δ]н2. [δ]н1=кнL1 [δ]но1= 1*580,9= 580,9 н/мм2 [δ]н2= кнL2 [δ]но2=1*514,3= 514,3 н/мм2 Цилиндрические и конические
зубчатые передачи с прямыми и
непрямыми зубьями при НВ1ср-НВ | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
15 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
3. Определение допускаемых напряжений изгиба [δ]F, н/мм2Проверочный расчет зубчатых передач на изгиб выполняется отдельно для зубьев шестерни и колеса по допускаемым напряжениям изгиба [δ]F1 и [δ]F2 а) Определить коэффицент доли вечности для зубьев шестерни кFL1 и колеса кFL2 б) Определить допускаемое напряжение изгиба [δ]FO1 и [δ]FO2 соответствие пределу изгибной выносливости при числе циклов перемены напряжений NFD: [δ]F=1,03 НВср [δ]FO1=1,03 НВ1ср= 1,03*258,5= 294 н/мм2 [δ]FO2= 1,03 НВ2ср= 1,03*248,5= 256 н/мм2 в) допускаемые напряжения изгиба для зубьев шестерни [δ]F1 и колеса [δ]F2: [δ]F1=кFL1 [δ]FO1= 1*294= 294 н/мм2 [δ]F2=кFL2 [δ]FO2= 1*256 н/мм2 Составляем табличный ответ к задаче Механические характеристики материалов зубчатой передачи
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
16 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Задача 4. Расчет закрытой конической зубчатой передачи. Проектный расчет. 1. Определяем главный параметр- внешний делительный диаметр колеса dе2, мм: а) Т2- вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н*м Т2= 83,8 Н*м; [δ]н- допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом или среднее допускаемое контактное напряжение, Н/мм2 [δ]н= 514,3 Н/мм2; u=4,5- передаточное число редуктора. б) Кнβ- коэффицент учитывающий распределение нагрузки по ширине винта. Для приработки колеса с прямым зубом. Кнβ= 1 в) 9н- коэффицент вида конических колес. Для прямозубых колес 9н= 1. dе2= 1653√4,5*83,8*103/1*514,32*1= 2. Определяем углы делительных конусов шестерни δ1 и колеса δ2: u=4,5; δ= arctg 4,5= 77,47119° ≈ 77° 30´ δ1= 90-δ2=90°-77°30´=12°30´ 3. Определяем внешнее конусное расстояние Rе , мм: Re=de2/2sinδ2 Re=183,68/2sin77°30´=94,2мм 4. Определяем ширину зубчатого венца шестерни и колеса b, мм: b=ψR* Re , где ψR=0,285- коэффицент ширины венца b=0,285*94,2=26,8 мм Округляем по таблице до 28
| ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
17 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
5. Определяем внешний окружной модуль mе- для прямозубых колес, мм: me=14Т2*10,3/9Fde2 b[δ]F* КFβ Т2=83,8 Н*м- вращающий момент на тихоходном валу редуктора; [δ]н=514,3 Н/мм- допустимое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом или среднее допускаемое напряжение; de2=183,68мм- внешний делительный диаметр колеса;b=28мм- ширина зубчатого венца шестерни и колеса; КFβ=1- коэффицент учитывающий распределение нагрузки по ширине венца для прирабатывающихся колес с прямыми зубьями; 9F=0,85- коэффицент вида конических колес, для прямозубых колес; me=14*83,8*103/0,85*183,68*26, me=2мм, т.к. нужна силовая коническая передача. 6. Определяем число зубьев колеса Z2 и шестерни Z1: Z2=de2/me ; Z1=Z2/u de=183,68мм; me=2мм; u=4,5 Z2=183,68/2=91,8; Z1= 91,8/4,5=20
7. Определяем фактическое передаточное число UФ и проверяем отклонение ∆U от заданного U: Uф=Z2/Z1; Uф=91,8/20=4,59 ∆Uф=|Uф-U|/U*100%≤4% ∆Uф=4,59-4,5/4,5*100%=0,09%≤4% 8. Определяем действительные
углы делительных конусов δ2= arctg; Uф=arctg; 4,59=77° δ1=90°-77°=13° 9. Определяем коэффицент смещения хе1 для прямозубой шестерни: хе1=0,27; хе2=-хе1=> хе2=-0,27 | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
18 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||
|
10. Определяем фактические внешние диаметры шестерни и колеса: de2=me*z1=2*20=40мм de2=me*z2=2*91,8=184 мм dae1=de1+2(1+xe1)
me cos δ1=40+2(1+0,27)*2*cos13°=44, dae2=de2+2(1-xe1) me cos δ2= 184+2(1+0,27)*2*cos77°=185мм dfe1=de1-2(1,2-xe1)
me cos δ1=40-2(1,2-0,27)*2*cos13°=36, dfe2=de2-(1,2+xe1)
me cos δ2= 184-2(1,2+0,27)*2*cos77°=182,
11. Определяем средний
| ||||||||||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||||||||||
19 | ||||||||||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||||||||||
|
13. Проверяем контактное напряжение Sн , н/мм2 δн=470√ F1√uФ2+1/9нdе2b* Кн2*Кнβ*Кнѵ≤[δ]н ,где F1=2Т2*103/d2- окружная сила в зацеплении, Н. Кнх=1- коэффицент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями прямозубых колес Кнѵ=1,08- коэффицент динамической нагрузки. Кнβ=1- коэффицент учитывающий распределение нагрузки по ширине F1=2T2*103/d2= 2*83,8*103/157,69=1063Н. Т2=83,8 Н*м- вращающий момент тихоходного вала редуктора. D2=157,69мм- средний делительный диаметр колеса b=28мм-ширина зубчатого венца. 9н=1- коэффицент вида конического колеса De2=184,58мм- делительный диаметр колеса UФ=4,95- фактическое передаточное число δн=470√1063*4,592+1/1:184*28* Допускаемая нагрузка передачи δн<[δ]н не более 10% δн=481 н/мм2; [δ]н=514,3 н/мм2=>δн≤[δ]н- условие выполняется 14. Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни δF1 и колеса δF2 , н/мм2 δF2=YF2Yβ F1/9Fbme(mte)*КFX*КFβ*КFѵ≤[δ]F δF1=δF2YF1/YF2≤[δ]F1 ,где b=28мм; me=2(mte)мм; 9F=1; КFβ=1; Ft,Н КFx=1- коэффицент распределения нагрузки КFѵ=1,08- коэффицент формы зуба шестерни и колеса, определить по таблице интерполированием в зависимости от эквивалентного числа YF1=3,75; YF2=3,62 зубьев шестерни Zѵ1 и колеса Zѵ2: Zѵ1=Z1/cosδ1=20/cos13=20/0,97= Zѵ2=Z2/сosδ=92/cos77=92/0,22= YF1=3,54=22; YF23,632 Yβ=1- коэффицент учитывающий наклон зуба [δ]F1 и [δ]F2- допускаемое напряжение изгиба шестерни и колеса , н/мм2 [δ]F1=294 н/мм2 | ||||||
|
КФДГПК.КП.151001.012.ПЗ |
Лист | |||||
20 | ||||||
Изм. |
Лист |
№ Докум. |
Подп. |
Дата | ||