Редуктор
1. Вступ
Редуктором називається
механізм, який складається з
зубчатих або червячних
Редуктор складається з
корпуса у якому розміщені
елементи зубчастої передачі-
Редуктори бувають:
- По типу передачі (зубчасті, черв′ячні , зубчасто -черв′ячні);
- По типу ступенів (одно -,двоступеневі і т.д.);
- По типу зубчастих коліс(циліндричні, конічні, циліндрично-конічні);
- По розміщенні валів у просторі (горизонтальні і вертикальні).
Можливість одержання
ведених передаючих чисел при
малих габаритах, забезпечують
планетарні і хвильові
2. Кінематична схема приводу
А - ведучий вал
В - ведений вал
Тип редуктора – циліндричний вертикальний косозубий
Потужність на вхідному (А) валу (на вході): P=8,2 кВm.
Число обертів на вихідному (В) валу (на виході): n2=350 об/хв.
Матеріал зубчастих коліс: Сталь 45
Характер навантаження: легкі поштовхи
3. Вибір електродвигуна
По таблиці 1.1 приймаємо:
- ККД, який враховує втрати у зубчастому зчепленні η1=0,99
- ККД, який враховує втрати в одній парі підшипників η2=0,995
- Загальний коефіцієнт приводу: η1• η2 2 = 0,99•0,9952=0,98
- Необхідна потужність двигуна: ρмр=Р2/ η1=8,5/0,98=8.33кВm
- Інтервал обертів двигуна: n1= (3÷6)n2= (3÷6)•350= 1050…2100 об/хв.
- По таблиці П1 ,по необхідній потужності ρмр=8.33кВm, вибираємо електродвигун трифазний короткозамкнений серії 4А, закритий обдуваємий з асинхронною частотою обертання 1500 об/хв.
Рел=11 кВm
Nел=1500 об/хв
S=4.7%
Тип двигуна: 4А 100 L4.
- Номінальна частота обертання електродвигуна:
nел= n1- S%
1500-28%
Х×4,7
nел=1500- Х% =1500-28=1472 об/хв
- Кутова швидкість електродвигуна:
ω1= (π • n1)/30 = (3,14 • 1472)/30=154 рад/с
9. Кутова швидкість веденого вала:
ω2= (π • n2)/30= (3.14 • 350)/30=36,6 рад/с
10. Обрахуємо передаточне число редуктора по формулі:
U=I= ω1/ ω2=154/36,6 =4,2
11. Обертові моменти:
а) на валу шестерні:
T1= ρмр/ ω1=8,54•103/154=55,5 Н•м
б) на валу колеса:
Т2=Т1• U=55,5 •4,2=233Н•м
4. Визначення допустимих напружень матеріалів зубчастих коліс.
Визначаємо допустимі
Для шестерні приймаємо сталь 45:
155мм. - діаметр заготовки
σ,в= 690 мПа – границя міцності.
σ,т= 340 мПа –границя текучості.
НВ′ = 200 – твердість.
Для колеса сталь сталь 45:
155мм -діаметр заготовки
σ,,в=690мПа - границя міцності.
σ,,т=340 мПа - границя текучості.
НВ*′′ = 200 – твердість.
Допустимі однотактні напруження:
[σн]= (σнlimbКнL)/ [Sн], де
КнL – коефіцієнт довговічності при числі циклів навантаження більше норми, що має місце при довговічному використанні, приймаємо КнL = 1 коефіцієнт безпечності [Sн]=1,75, σнlimb – границя контактної витривалості при базовому числі циклів. По таблиці 3.2 для легованих сталей з твердістю поверхні зубів НВ≤350 і термообробкою покращення:
σнlimb=2НВ+70
Для прямозубих коліс розрахункове допустиме контактне напруження по формулі:
а) для шестерні:
[σн1]= [(2НВ1+70) КнL] / [Sн] = [( 2•200+70)•1]/1.75=268,6 мПа
б) для колеса:
[σн2]= [(2НВ2+70) КнL] / [Sн]= [( 2•200+70)•1]/1.75=268,6 мПа
Тоді розрахункове допустиме контактне напруження
Умова [σн1]=[σн2]= 268,6 мПа виконано.
5. Проектний розрахунок передачі
Приймаємо коефіцієнт Кнв=1.25 при симетричному розподілі коліс.
Приймаємо для шевронних коліс коефіцієнт ширини вінця по міжосьовій віддалі:
Ψва=в/aw=0,4
Між осьова віддаль із умови контактної витримки активних поверхонь зубів визначається по формулі:
аw=Ка(U+1) 3√(Т2 Кнβ)/( [σн]2U2 Ψва )=43,0(4,0+1) 3√(55500•1,15)/( 268,6 2•4,02 •0,4)=136,4
Для шевронних коліс Ка= 43,0, а передаточне число редуктора U=Up=4,0
Найближче значення міжосьової відстані по ГОСТ 72146
аw = 140 мм
Нормальний модуль зачеплення приймаємо по наступній рекомендації:
m n=(0.01...0.02)•аw m n =(0.01...0.02)•140=1,9
Приймаємо по ГОСТ 9563-60 m n=2
Визначаємо кількість зубів:
Z1=(2• аw)/[(u+1)• mn]=(2•140)/ [(4,2+1)• 2]=27зубів
Приймаємо Z1=18 , тоді Z2= Z1• U=27 •4,2=113 зубів
Основні розміри шестерні і колеса:
Ділильні діаметри:
d1= m n• Z1=2 •27= 54 мм
d2= m n • Z2=2 •113=226 мм
Перевірка:
аw= (d1+d2)/2=(54 +226)/2= 140 мм
Діаметри вершин зубів:
dα1=d1+2 mn= 54 +2•2 = 58 мм
dα2=d2+2 mn=226+2•2 = 230 мм
Ширина колеса:
в2= Ψва •аw=0,4•140= 56 мм
Ширина шестерні
в1= В2+5=56+5=61 мм
Визначаємо коефіцієнт ширини шестерні по діаметру:
Ψвd=В1/ d1=61/54 =1,13
Колова швидкість коліс і ступінь точності передачі:
V= (w1•d1)/2 •103=(154 •54)/2•103=4,16 м/с.
При такій швидкості для косозубих коліс потрібно взяти 8-ий ступінь точності.
6. Перевірочний розрахунок передачі
Коефіціент навантаження
КН= КнL • Кнβ • Кнv
По таблиці 3.4 косозубих коліс маємо КнL=1,09. Значення Кнβ дані в таблиці 3.5 при Ψвd=1,4 ,твердості НВ≤350 і симетричному розміщені коліс відносно опор з розрахунком згину ведучого валу Кнβ=1,07 . По таблиці 3,6 для косозубих коліс при V≤5м/с маємо Кнv= 1,0 таким чином КН=1,09•1,07•1.0=1,17
Перевірка контактних напружень по формулі:
σh=(310/ аw) •√ [Т2 •Кн(U+1)3]/(В2•U2)=(310/140)√[
233000•1,17(4,2+1)3]/(56•4,22)
Сили діючі в зачеплені
-колове:
Ft=2T1/d1=(2•55500)/ 54 =2056 Н
-радіальне:
Fr= Ft•tgα= 2056• tgα=748,4 Н
Перевіримо зуби на витривалість по формулі:
σF= (Ft•KF•YF)/(в•m) ≤ [σF]
Тут коефіцієнт навантаження KF= KFβ • KFV. По таблиці 3,7(1), при Ψвd= 1,4 , твердості НВ≤350 і симетричному розміщені косозубих коліс відносно опор KFβ=1,19 і KFV=1,1 Таким чином, коефіцієнт KF= 1,19•1,1=1,309
YF – коефіцієнт, що враховує форму зуба і залежний від еквівалентного числа Zυ:(формула 3,25)
- у шестерні
Zυ1=Z1=27
- у колесі
Zυ2= Z2=113
YF1=3,90 YF2=3,60
Допустимі наруження по формулі 3,24:
[σF]=([σоF]limb)/ [SF]
По таблиці 3,9 для сталі 45 покращення при твердості НВ≤350
σоFlimb= 1,8•НВ
- для шестерні:
σоFlimb=1,8 •200=360 мПа
- для колеса:
σоFlimb=1,8 •200=360 мПа
[SF]= [SF]′ •[SF]′′ – коефіцієнт безпеки
[SF] = 1,75 по таблиці 3,9(1), [SF]=1,0 (для поковок і штамповок) із цього: [SF]=1,75
Допустимі напруження
- для шестерні: [σF1]=360/1,75=205,7 мПа
- для колеса: [σF2]= 360/1,75=205,7 мПа
Знаходимо відношення: [σF]/ YF
- для шестерні: 205,7 /3,90=52,7 мПа
- для колеса: 205,7 /3,60=57,1 мПа
Перевіримо витривалість зубів по формулі 3.22:
σF2= (Ft•KF•YF2)/(в•m) ≤ [σF2]
де:
σF2=(2056 •1,309•3,60)/(75•2)=64,6≤ [σF2]= 205,7 мПа
Умова пружності виконана.
7. Орієнтовний розрахунок валів
Орієнтовний розрахунок валів проводимо накручення по понижених допустимих напруженнях:
Ведучий вал
Діаметр вихідного кінця при допустимому напруженні [τк]=25 мПа по формулі:
dв1=3√(16Т1)/(π •[τк])= 3√(16•55500)/(3,14•25)= 22,45мм
Приймаємо діаметр вала dв1=25мм
Під підшипником dn1=30мм.
Ведений вал
Діаметр вхідного кінця вала: [τк]=20 мПа
dв2=3√(16Т2)/(π •[τк])= 3√(16•233000)/(3,14 •20)=39мм
Діаметр вихідного кінця вала dв2=40мм
Під підшипником dn2=45мм
Під колесом dк2=50мм
8. Конструктивні
розміри зубчастої пари і
Шестерню виконуємо за одне ціле з валом.
d1=54 мм dα1=58 мм в1=61мм
Колесо коване:
d2=226 мм dα2=230 мм в2=56мм
Діаметр ступиці:
dc= 1,6•dк2=1,6•50=80мм
Довжина ступиці мм
lcm= (2,5÷1,5)•dк2=(2,5÷1,5) • 50 =125÷75 мм
Приймааємо lcm=100м
Товщина обода:
σо=(2,5÷4) • mn=(2,5÷4) •2=5÷8
Приймаємо σо=8мм
Товщина диска:
С=0,3• в2=0,3•56=16,8мм
Конструктивні розміри корпуса редуктора
Товщина стінок корпуса і кришки:
δ=0,025•аw+1=0,025•140+1=4,5мм
Приймаємо δ=8мм
δ1=0,02•аw+1=0,02•140+1=3,8мм
Приймаємо δ1=8мм
Товщина фланців поясів корпуса і кришки:
- верхнього пояса корпуса і кришки:
в =1,5•δ=1,5•8=12мм
в1=1,5• δ1 =1,5•8=12мм
- нижнього пояса корпуса і кришки:
p=2,35• δ =2,35 •8=18,8мм
Приймаємо p=20мм
9. Перший етап ескізної компоновки редуктора
Окреслюємо внутрішню стінку редуктора:
А)приймаємо зазор між торцем шестерні і внутрішньою стінкою корпуса А1=1,2δ=1,2•8=9,6≈10мм .
При наявності ступеці, зазор дається від торця ступеці;
Б)приймаємо зазор від округлості вершин зубів колеса до внутрішньої стінки корпуса А= δ= 8 мм.
В)приймаємо
відстань між зовнішнім
Намічаємо радіальні
шарикопідшипники легкої серії.
По таблиці П3 маємо:
Умовне позначення підшипників |
d |
D |
B |
Вантажопідйомність кН. | |
Розміри в мм. |
C |
C0 | |||
|
307 |
35 |
80 |
21 |
33,2 |
18 |
309 |
45 |
100 |
25 |
52,7 |
30 |
Вирішуємо питання про змазування підшипників. Приймаємо для підшипників пластичний змащувальний матеріал. Для запобігання виконання присадки в середину корпуса і вимиванням пластичного змащувального матеріалу рідким маслом із зони зачеплення, встановлюємо масло стримуючі кільця.
Їх ширину визначає розмір Y=8÷12мм.
Вимірюванням знаходимо проміжки еа ведучому валу:
l1=(B1/2)+A1+Y1+(в1/2)= (21/2)+10+10+(75/2)=68мм
l2=(B2/2)+A1+Y1+(lcm /2)= (25/2)+10+10+(140/2)=102,5мм
Приймаємо l1= l2 ≈ 110 мм.
Діаметр болтів:
- Фундаментальних:
d1=(0,03÷0,036) аw+12=(0,03÷0,036) 140+12=16,2÷17
Приймаємо болт з різьбою М 13.
Кріплячих кришку з корпусом:
d 2=(0,7÷0,75) d1 =(0,7÷0,75) •21=14,7÷15,75
Приймаємо болт з різьбою М 10.
- З’єднуючих кришку з корпусом:
d 3=(0,5÷0,6) d1 =(0,5÷0,6) •21=10,5÷12,6
Приймаємо болт з різьбою М 8.
10. Перевірка довговічності підшипників.
Ведучий вал:
З попередніх розрахунків:
Ft=2056 Н Fr=748,4 Н
З першого етапу ескізної компоновки: ℓ1=110мм
Реакції опор:
- в площині XZ:
Rx1=Rx2= Ft/2=2056/2=1028 Н
- в площині YZ:
Ry1=Ry2= (Fr•ℓ1) •(1/2ℓ) = ( 748,4/110) • (1/2•110)=374,2 Н
Перевірка: Ry1+ Ry2- Fr=374,2 +374,2 - 748,4=0
Сумарні операції:
Pr1 =Pr2 =√ Rx12 +Ry12=√10282+374,2 2=1094
Підбираємо підшипники по більш навантаженій епюрі:
Намічаємо радіальні шарикопідшипники 307:
d=35мм D= 80мм B=21мм C= 32,2 кН C0=18 кН
Еквівалентне навантаження по формулі:
P=VPrKбКт, де
- радіальне навантаження Pr =1094
V=1: Коефіцієнт безпеки для гвинтових конвеєрів Кδ=1 Кт=1,05
P=1•1094•1•1,05=1149 Н
Розрахункова довговічність, млн. Об.:
L=(С/Ре)3=(32,2•103/1149)3=
Розрахункова довговічність, год.:
Ln=(L•106)/(60 • n1)=( 19362,39 •106)/(60•1472)=219229,96 год.
Ведений вал:
Несе такі самі навантаження, як і ведучий.
Ft= 2056 Н Fr=748,4 Н
Реакції опор:
- в площині XZ
Rx3=Rx4= (Ft/ℓ2) • (1/2ℓ2)= (2056/110) • (1/2•110) =1028 Н
Ry3=Ry4=(1/2ℓ2)•(Fr/ℓ2)= (1/2•110)•( 748,4 /110)= 374,2 Н
перевірка:
Ry3+Ry4- Fr=374,2 +374,2 -748,4 =0
Сумарні реакції:
Pr3 =Pr4=√ Rx32+ Ry32=√10282+374,2 2=1094
Намічаємо радіальні шарикопідшипники легкої серії 207 :
d=45 D=100 B=25 C=52,7 C0=30
Pе=VPr4KбКт=1•1094•1•1,05=1149
Розрахункова довговічність, млн.Об.:
L=(С/Ре)3=(52,7•103/1149)3= 29372,67 млн.об.
Розрахункова довговічність, год.:
Ln=(L•106)/(60 • n2)= (29372,67 •106)/(60•350)=1398698,57год.
11. Підбір і перевірка шпонок.
Шпонки призматичні із округленими торцями. Розміри перерізів шпонки і полів, довжини по ГОСТ 23360-78. Матеріалу шпонок – сталь 45 нормалізована.
Напруження і умови витривалості по формулі:
σ мах/см = 2Т/(d(h-t1)(ℓ-в) ≤[σсм]
Допустимі напруження при стальній ступиці:
[σсм]=100÷120 мПа
Ведучий вал
d= 17мм в×h=6×6 t1=3,5
Довжина шпонки l=32мм
Моменти на ведучому валу Т1=55,5 Н•м
σсм = 2•55500/(17(6-3,5)(32-6))=100,
Ведений вал
d= 25мм в×h=15×8 мм t1=5,0 мм
Довжина шпонки l=65 мм
Моменти на веденому валу Т2=233 Н•м
σсм = 2•233000/25(8-5)(45-10))=177,5 мПа≤[σсм]
Під зубчастим колесом
dк2= 45 мм в×h=12×8 мм t1=5,0мм
Довжина шпонки l=56мм
Моменти на валу Т2=233 Н•м
σсм = 2•233000/(45(8-5)(56-12))=78,
Умова σсм ≤ [σсм] виконана.
12. Уточнений розрахунок валів.
Приймаємо що нормальні напруження від згину змінюється по симетричному циклу, а дотичні від кручення по від нульовому. Уточнений розрахунок складається з визначення
Запасу міцності S для безпечних перерізів і порівняння їх з потрібним значення [S]. Міцність дотримана коли S≥[S]. Будемо проводити розрахунок для небезпечних перерізів кожного із валу.
Ведучий вал
Матеріал вала той же що й для шестерні, тобто сталь 45, термообробка покращення.
По таблиці 3,3 при діаметрі заготовки за 120 мм, середнє значення σв= 690 мПа
Границя витривалості при симетричному циклі згину:
σ-1≈0,43•σв=0,43•690=296,7мПа
Границя витривалості при симетричному циклі дотичних напружень:
τ-1= 0,58 • σ-1=0,58 • 296,7=172,08мПа
Переріз А-А. Цей переріз при передачі обертового моменту від електродвигуна через муфту розраховуємо накручення.
Коефіцієнт запасу міцності:
S=Sτ= τ-1 / ((Кτ/ετ)• τυ +Ψτ • τm), де
Амплітуда і середнє напруження нульового циклу:
τυ= τm= τmах/2=Т1/2 Wк. нетто
При d=25мм в= 6 мм t1=3,5 мм
Wк. нетто=((π •d3)/16) – ((в • t1 •(d- t1)2)/2d)= ((3,14 •253)/16) – ((6 • 3,5 •(25- 3,5)2)/2•25)= =2,87225•103 мм3
τυ= τm= 55500/(2•2,87225•103)=9,7 мПа111111111111111111111111111
Приймаємо: Кτ =1,92 Ψτ =0,1 ετ =0,83
S = Sτ = 172,08/ ((1,92/0,83)•9,7+0,1 • 9,7)= 5,34
Ведений вал
Матеріал сталь – 45, термообробка покращення. σв= 690 мПа
Границі витривалості:
σ-1≈0,43•σв=0,43• 690=296,7мПа
τ-1= 0,58 • σ-1=0,58 • 296,7=172,08мПа
Переріз А-А: Діаметр вала в цьому перерізі dк2=50мм. Концентрація напружень обумовлена наявністю шпоночної канавки: Кσ=1,92 Кτ = 1,92
Масштабні фактори:
εσ =0,85 ετ =0,73
Коефіцієнти Ψσ =0,25 Ψτ =0,1
Крутний момент Т2=233Н•м
Згинаючий момент в вертикальній площині:12787086400
М′= Rx3•ℓ2=1028• 110=113080 Н•мм
Згинаючий момент в вертикальній площині:918,75
М′′= Ry3• ℓ2=374,2 • 110=41536,2 Н•мм
Сумарні згинаючі моменти в перерізі А-А:
МА-А=√( М′ 2 •М′′ 2)=√ 1130802+41536,22=120467,2 Н•мм
Моменти опру кручення
Діаметр d= 40мм в=12мм t=5,0мм
Wк.нетто=(π •d3)/16-(в • t1 •(d- t1)2)/2d=(3,14•403)/16-(12•5•(
Момент опору згину:
Wк.нетто=((π •d3)/32)-(в • t1 •(d- t1)2)/2d=((3,14
•403)/32)-(12•5•(40-5)2)/2•40=
Амплітуда і середнє напруження циклу дотичних напружень:
τυ= τm=Т2/2 Wк.нетто=233000/2•11,642=10,05 МПа
Амплітуда нормальних напружень згину:
συ= МА-А / Wк.нетто=120467,2 /11,642=10,35 МПа
Коефіцієнт запасу міцності при нормальних напруженнях
Sσ = σ -1 / ((Кσ /εσ)• συ +Ψ σ • σ m)= 296,7/ ((1,92 /0,85)• 4,655)=28,22
Коефіцієнт запасу міцності при дотичних напруженнях
Sτ = τ-1 / ((Кτ/ετ)• τυ +Ψτ • τm)= 172,08/ ((1,92/0,83)•9,7+0,1 • 9,7)= 5,3
Результуючі коефіцієнти запасу міцності для перерізу А-A.
S= Sσ•Sτ / √ Sσ2•Sτ2 = 28,22•5,3/ √ 28,222•5,32 = 1
13. Вибір посадок
зубчастого колеса і
Посадка призначаємо згідно з виносок даних в таблиці 10.13. Посадки зубчастого колеса на валу H7/P6 по ГОСТ 25347-82.
Шийки валів під підшипниками виконуємо з відхиленням валa K6, відхиленням отвору в корпусі під зовнішні кільця по H7;
Інші посадки приймаємо користуючись таблицею 10,13.
14. Вибір сорту
масла для зчеплення і
Змащення зубчастого зачеплення проводиться зануренням колеса в масло, залитого в середину корпуса до рівня, що забезпечує занурення колеса приблизно на 10мм.
Об’єм масляної ванни визначаємо V з розрахунку 0.25 дм3 масла на 1 кВm передаточної потужності:
V=0.25 •3,265=0,8162 дм3
По таблиці 10,8 встановлюємо відношення масла при контактних напруженнях [σн]=572 мПа
і швидкості V=2,24 м/с., рекомендована в’язкість масла 28•10-6 м2/с.
По таблиці 10,10 приймаємо індустріальне І-30А по ГОСТ 20799-75.
Камери підшипників заповнюємо пластичним маслом УТ-1.
Періодично поповнюємо його шприцом через прес-маслянку.
15. Використана література
1. „Курсове проектування деталей
машини” С.А.Чернавський К.Н.
„Машиностроение” 1987 р.
2. Гузенков П.Г. «Деталі машини»
4 вид. М: Вища школа 1986 р.
3. „Пректування механічних
5 вид. М: „Машиностроение” 1984р.
16. Зміст
1. Вступ.
2. Кінематична схема
приводу.
3. Вибір електродвигуна.
4. Вибір матеріалу шестерні
і колеса. Визначення допустимих
напружень.
5. Проектний розрахунок передачі.
6. Перевірочний розрахунок
передачі.
7. Орієнтовний розрахунок валів.
8. Конструктивні розміри
9. Перший етап ескізної компоновки
редуктора.
10. Перевірка довговічності
11. Підбір і перевірка шпонки.
12. Уточнений розрахунок валів.
13. Вибір посадок зубчастого
колеса і підшипників.
14. Вибір сорту масла для
15. Використана література.

- Редуктор механизма поворота
- Редукционизм и единство науки. Современное понимание науки как особого вида деятельности
- Редька масличная
- Реестр Windows
- Реестр адвокатов
- Реестр выбросов и переносов загрязняющих веществ
- Реестровое казачество
- Редакторський висновок, правка твору
- Редакторы растровой графики
- Редкие виды растений и животных Краснодарского края и Кубани
- Редкие религии стран мира
- Редкоземельные металлы, сплавы и соединения – новые магнитные материалы для техники
- Редкометальные руды Кольского полуострова, их тыпы и значение
- Редкость благ и производство