Курсовая работа: Розробка ескізного проекту циліндричного редуктора

Курсовая работа: Розробка ескізного проекту циліндричного редуктора

ЗМІСТ

ВВЕДЕННЯ

1.      ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ ПЕРШОГО ЕТАПУ РГР

1.1 Аналіз вихідних даних

1.2 Підготовка вихідних даних для уведення в комп'ютер

1.3 Вибір оптимального варіанта компонування редуктора

1.4 Конструювання валів редуктора привода

1.5 Вибір підшипників кочення для валів редуктора

1.6 Кінематичний розрахунок редуктора

1.7 Статичне дослідження редуктора

1.8 Розрахунок на міцність зубчастих передач редуктора

2.      ДРУГИЙ ЕТАП ЕСКІЗНОГО ПРОЕКТУ. РОЗРАХУНКИ ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ РЕДУКТОРА

2.1    Визначення ресурсу підшипників проміжного вала редуктора

2.2    Опори з конічними й кульковими радіально упорними підшипниками

3.      ТРЕТІЙ ЕТАП РГР. КОНСТРУЮВАННЯ ОСНОВНИХ З'ЄДНАНЬ, РОЗРОБКА ЕСКІЗУ КОМПОНУВАННЯ Й ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ РОЗМІРІВ КОРПУСНИХ ДЕТАЛЕЙ

3.1    З'єднання валступиці

3.2    Основні розміри корпуса редуктора

3.3    Вибір деталей нарізних сполучень

3.4    Загальні рекомендації до виконання ескізів

ВИСНОВОК

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ВВЕДЕННЯ

Завданнями курсового проекту є систематизація й закріплення знань, отриманих при вивченні дисципліни «Деталі машин і основи конструювання» і попередніх дисциплін, застосування знань до рішення інженерних завдань, прищеплювання навичок розрахункової роботи, освоєння правил і прийомів складання графічних і текстових документів, уміння користуватися спеціальною літературою й стандартами.

1,  аналіз вихідних дані завдання, підготовка параметрів для уведення в комп'ютер, обробка інформації, одержуваної від комп'ютера у вигляді роздруківки декількох варіантів з метою вибору оптимального за призначеними критеріями оптимізації, графічне оформлення оптимального варіанта, статичне й кінематичне дослідження редуктора, перевірочний розрахунок однієї з його зубчастих передач;

2,  попередній розрахунок валів, визначення навантажень на опори валів, підбор підшипників і перевірка їхньої працездатності;

3,  проектування й розрахунки деталей з'єднань і оцінка основних розмірів елементів корпусних деталей.

При виконанні РГР використовуються розрахунки на комп'ютері, виконувані відповідно до програм REDUCE і MODUL, результати яких видаються у вигляді роздруківок на твердому носії (на папері) або в електронному виді. Роздруківка містить кілька варіантів сполучень основних параметрів зубчастих передач міжосьової відстані, діаметрів шестірні й колеса, зубчастих вінців, модуля й чисел зубів і ін. для швидкохідної й тихохідної передач редуктора. Крім того, приводяться значення необхідної динамічної вантажопідйомності підшипників кочення для радіальних кулькових або конічних роликових радіально упорних для всіх валів редуктора, по яких може бути здійснений їхній вибір зі стандартних каталогів.

На етапі ескізного проектування необхідний вибір оптимального варіанта компонування редуктора по декількох критеріях оптимізації мінімальному обсягу корпуса, мінімальній масі заготівель для зубчастих коліс, виконанню умов змащення й ін.

1. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ ПЕРШОГО ЕТАПУ РГР

1.1 Аналіз вихідних даних

Вихідні дані видаються як технічне завдання у вигляді набору параметрів необхідних і достатніх для виконання всіх етапів ескізного проектування редуктора, що входить до складу розроблювального виробу привода загального призначення, привода механізму підйому вантажу (лебідки), привода конвеєра й т.п.

1.1.1. Вихідні дані для проектування привода загального призначення включають наступні параметри

1)  кінематична (принципова) схема редуктора;

2)  момент ТТ на тихохідному валу редуктора, Н×м;

3)  частота обертання nТ тихохідного вала редуктора, хв1;

4)  радіальні навантаження Fr на хвостовики тихохідного й швидкохідного валів редуктора, H;

5)  режим роботи у вигляді графіка навантаження або в безрозмірних параметрах за ДСТ 2135487;

6)  серійність виробництва;

7)  термін служби Lh, година.

1.1.2. Дані для проектування привода лебідки

1)  кінематична схема привода;

2)  кінематична (принципова) схема редуктора;

3)  зусилля Fк у канаті, що набігає на барабан лебідки, Н;

4)  швидкість V набігання каната на барабан, м/с;

5)  режим роботи з ДЕРЖСТАНДАРТ 2135487;

6)  серійність виробництва;

7)  термін служби Lh, година.

1.1.3. Дані для розробки привода конвеєра

1)  кінематична схема привода;

2)  кінематична (принципова) схема редуктора;

3)  зусилля F, прикладене до тягового органа конвеєра стрічці транспортера, тягового ланцюга й т.п., Н;

4)  швидкість V набігання каната на барабан, м/с;

5)  режим роботи з ДЕРЖСТАНДАРТ 2135487;

6)  серійність виробництва;

7)  термін служби Lh, година.

1.2 Підготовка вихідних даних для уведення в комп'ютер

Для завантаження даних у комп'ютер, що виконує кілька варіантів проектного розрахунку редуктора й видає відповідну інформацію у вигляді роздруківки, необхідно заповнити таблицю, що містить параметри, що ідентифікують особистість й наведеними нижче розрахунками, представлені індивідуально або в складі групи. Форма таблиці й приклад її заповнення наведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Нижче приводяться описи й алгоритми для визначення параметрів, що вводяться в табл. 1.1, відповідно до типу проектованого виробу (див. п.п. 1.1.1, 1.1.2 і 1.1.3).

1.2.1 Привод загального призначення

1.2.1.1 Момент на колесі тихохідного передачі

Момент на колесі тихохідного передачі редуктора знаходимо по формулі

Т2Т = Т / (hп×hупл)

де      Т момент, певний завданням;

hп коефіцієнт корисної дії (КПД) підшипників, рекомендується hп = 0,99 для пари підшипників кочення тихохідного вала;

hупл КПД ущільнень, попередньо призначуваний hупл = 1.

1.2.1.2 Передатне відношення редуктора

Передатне відношення редуктора i залежить від кінематичних можливостей схеми редуктора й від параметрів обраного електродвигуна й визначається по формулі:

i = n1Б / n = nэд / n,

де nэд номінальна частота обертання вала електродвигуна; n частота обертання тихохідного вала редуктора, зазначена в завданні на проект.

Підбор електродвигуна з номінальною потужністю Pэд виробляється по необхідній потужності P (кВт), виходячи їхньої умови:

P £ Pэд,

де P = Т×n / (9550×h), кВт.

У цій формулі h КПД привода, що визначає: втрати в зачепленнях зубчастих передач hзац , у підшипниках hп , ущільненнях hупл , у муфтах, що з'єднує вали електродвигуна й редуктора hм , втрати, пов'язані з розбризкуванням масла hмВ і т.д. і розрахована по формулі:

У попередніх розрахунках приймаємо наступні значення:

hзац = 0,97...0…0,98;hп = 0,99; hупл = 1; hм = 1; hмВ = 1.

Стандартний електродвигун, що працює при постійному режимі (Р » const), можна використовувати з перевантаженням не більше 8%, а працюючий при змінному навантаженні до 12 %.

Каталог асинхронних електродвигунів частково наведений у табл. 24.9 [1] і містить для одного значення номінальної потужності кілька синхронних частот обертання ротора nс , що залежить від числа пар полюсів, це 3000, 1500, 1000 і 750 хв1. Номінальна частота обертання nэд під навантаженням може бути визначена або з умовної позначки електродвигуна (наприклад, для двигуна 90L4/ 1425 частота nэд = 1425 хв1) або по формулі:

nэд » 0,97 nс.

Рекомендується визначити чотири варіанти значень передатного відносин редуктора i, вибрати оптимальне за допомогою викладача або з умови i = 10...30…30 і остаточно вибрати електродвигун по каталозі й призначити передатне відношення i, для чого можна використовувати таблицю 2.2, форма й приклад заповнення якої наведені для значення Рэд = 5,9 кВт (перевантаження менш 8%).

Необхідно зробити ескіз обраного (відзначеного *) електродвигуна із вказівкою всіх його розмірів.

1.2.1.3 контактні напруги, Що Допускаються

Призначення контактних напруг, що допускаються, досить відповідальне завдання, розв'язувана оптимізацією конструкції виробу за критеріями, однак при ескізному проектуванні можливий облік тільки основних це: мінімальна маса заготівель для зубчастих коліс і валів, мінімальний обсяг корпуса, дотримання умов змащення.

Попередньо можна рекомендувати в редукторах по схемах 20, 21, 22 і 24:

для передачі тихохідного щабля,

, МПа;

для передачі швидкохідного щабля,

, МПа.

Таблиця 1.2

У табл. 1.1 заносимо округлені (за правилами округлення) значення, кратні десяти. Наприклад:  = 826, призначаємо  = = 830 МПа.

Прийняті значення підлягають уточненню в ході подальшої роботи над РГР.

1.2.1.4 Коефіцієнти відносної ширини коліс

Відносна ширина зубчастих вінців у передачах швидкохідного  й тихохідного  щаблів редуктора може бути призначена за матеріалами §2 [3] або підрахована по формулах:

1)  для редукторів по схемах 20 і 24:

         тихохідна передача ;

         швидкохідна передача ;

2)  для редуктора за схемою 21:

         тихохідна передача ;

         швидкохідна передача ;

3)  для редуктора за схемою 22:

         тихохідна передача ;

         швидкохідна передача ;

1.2.1.5 Еквівалентний час роботи

Еквівалентний час роботи Lhe призначають із урахуванням категорії режиму роботи з ДЕРЖСТАНДАРТ 2135487 за наступними правилами:

по табл. 8.10 [2] визначаємо коефіцієнт mH;

знаходимо Lhe по формулі:

Lhe = mh× Lh,

де Lh заданий термін служби, година.

Отримане значення можна округлити до числа, кратного ста.

1.2.1.6 Коди передач редуктора

Код передачі відповідає прийнятому в програмі комп'ютера позначенню:

прямозуба передача           1;

косозуба передача              2;

шевронна передача             3.

Приклад: Редуктор за схемою 21, перший щабель (швидкохідна передача) шевронний, другий щабель (тихохідний щабель) косозуба. У табл. 1.1. записуємо, відповідно 3 і 2.

1.2.1.7 Код схеми редуктора

Код схеми редуктора вказується в завданні на РГР. Відповідно до приклада (див. 1.2.1.6) заносимо, 21.

1.2.2 Привод лебідки

Схеми лебідок можуть бути різними й відрізняються кількістю канатних барабанів (один або два), а також наявністю або відсутністю відкритих (ой) зубчастих передач.

Більшість лебідок не мають відкритих передач і містять один канатний барабан (схеми 91 і 92), однак, для роботи зі здвоєними поліспастами застосують і вищевказаними конструкції (схеми 93 і 94). Відзначимо, що в лебідок із двома барабанами задане зусилля в канаті FК розподіляється нарівно на кожний барабан лебідки.

1.2.2.1 Діаметр вантажного каната

Діаметр каната визначається виходячи з умови міцності з урахуванням коефіцієнта безпеки S, установлюваного для кожної категорії режиму (ДЕРЖСТАНДАРТ 2135487) по нормах ГОСГОРТЕХНадзора. Вибір коефіцієнта S у рамках курсового проекту може бути виконаний з використанням табл. 1.3.

Таблиця 1.3

Підбор каната здійснюється по величині навантаження:

F = S × Fк

З умови: F £ [F], де [F] граничне зусилля, що вказується в таблиці стандартів для канатів ДЕРЖСТАНДАРТ 3062 69, 2688 69, 3081 69, і називане: розрахункове розривне зусилля, що залежить від діаметра каната dк і межі тимчасового опору sВ (рекомендується sВ = 1800…2000Мпа).

Конструкції канатів повинні відповідати Дст: 3067 74, 2688 69 або 3081 69.

У спрощених розрахунках для легені (4) і середніх (2 і 3) режимів діаметр каната dк можна визначити по формулі

, мм

і округлити до значення, кратного 0,1 мм.

1.2.2.2 Діаметр барабана

Діаметр вантажного барабана лебідки (мм) попередньо призначаємо з умови:

D¢ ³ dк (e 1),

де е коефіцієнт діаметра барабана, обираний відповідно до норм ГОСГОРТЕХНадзора по табл. 1.4.

Таблиця 1.4

Отримане значення D¢ округляється в більшу сторону до розміру Dб, кратного десяти.

1.2.2.3 Частота обертання барабана

Частота обертання барабана (хв1) обчислюється по формулі:

.

1.2.2.4        Передатне відношення привода.

Вибір електродвигуна

Передатне відношення привода визначається з умови

iпр = uоп × i = nэд / nб ,

де      uоп передаточне число відкритої передачі, прийняте в межах 3...6.…6 У схемах без відкритої передачі uоп = 1.

Відповідно до передатних відносин, що рекомендуються для циліндричних двоступінчастих редукторів, (див. п.1.2.1.2) одержуємо діапазон значень i = 30…180,що може викликати необхідність застосування електродвигунів з високою номінальною частотою обертання.

Потужність двигуна Pэд зв'язана (з урахуванням перевантаження) з потребної потужністю P співвідношенням

Pэд ³ 0,88 P,

де      P потужність привода, обумовлена по формулі:

,

V швидкість набігання каната на барабан, м/с;

Fк зусилля в канаті, Н.

Значення втрат потужності враховується КПД, що розраховується по універсальній формулі:

,

де      hоп КПД відкритої передачі, прийнятий рівним 0,94...0…0,96;

         hбар КПД барабана, що враховує втрати за рахунок внутрішнього тертя в канаті й тертя каната в контакті з барабаном. Звичайно,

hбар = 0,85...0…0,95;

КПД двоступінчастого редуктора.

         Значення hп , hм , hупл і hмВ наведені вище (див. п. 1.2.1.2).

При відсутності в приводі відкритої передачі добуток

(hоп × hп) = 1.

Електродвигун привода підбираємо по каталозі з використанням даних, що зводяться в табл. 1.5 (наведений приклад заповнення для привода й P = 6,1 кВт).

Таблиця 1.5

Для подальшої розробки необхідно виконати ескіз обраного електродвигуна.

1.2.2.5 Момент на барабані лебідки

Обертаючий момент на барабані лебідки, Н(м

Тбар = Fк × Dб / 2000.

1.2.2.6 Момент на зубчастому колесі тихохідної передачі

Момент на колесі тихохідної передачі Т2Т редуктори, Н×м

.

1.2.2.7 контактні напруги, Що Допускаються

Контактні напруги, що допускаються, для швидкохідної [(Н]Б и тихохідної [(Н]Т передач попередньо призначаємо по рекомендаціях п. 1.2.1.3, з урахуванням особливостей заданої схеми редуктора.

1.2.2.8 Коефіцієнти відносної ширини коліс

Відносна ширина зубчастих вінців коліс для швидкохідної yba Б и тихохідної yba Т передач редуктора призначаємо відповідно до п.1.2.1.4.

1.2.2.9 Еквівалентний час роботи

Еквівалентний час роботи Lhe, коди передач і схеми редуктора наведені в п.п. 1.2.1.5, 1.2.1.6 і 1.2.1.7.

Отримана інформація заноситься в таблицю за формою табл. 1.1.

1.2.3 Приводи конвеєрів

Конвеєри відносять до числа машин безперервного транспорту. Привод конвеєрів здійснюється від електродвигуна безпосередньо через муфту або через додаткову ремінну або ланцюгову передачу й редуктор на вал привода конвеєра (транспортера) за допомогою муфти або за допомогою відкритої ланцюгової або зубчастої передачі. Як тяговий орган використовують конвеєрні еластичні стрічки або тягові ланцюги, відповідно, на вал привода встановлюють барабан або одну або дві зірочки. Кожний з розглянутих варіантів має особливості, розглянуті нижче.

Для всіх кінематичних схем у задані на проектування втримуються значення робочого зусилля F (Н) і швидкість руху тягового органа V (м/с).

1.2.3.1 Основні параметри приводів стрічкових конвеєрів

Ширина стрічки (мм) приймається за умовою

B ≥ 100 + 0,07 F

і округляється в більшу сторону по ряду 300, 400, 500, 650, 800, 1000 мм.

Число несучих шарів (прокладок) iл приймають із умови міцності стрічки:

iл > 1,1 F / (B × [k]),

де [k] допускне зусилля на 1 мм ширини одного шару стрічки. Звичайно [k] = 5 Н/мм.

Однак, номенклатура стрічок обмежена й уточнити параметри стрічки необхідно відповідно до табл. 1.6.

Таблиця 1.6

Попередньо діаметр барабана (мм) визначається по формулі:

 ³ 150 × i

і округляється до значення Dб, кратного десяти.

Ширина барабана L призначається з умови

L = (1...2…2)Dб.

Обертаючий момент на барабані привода (Н(м) визначається по формулі:

T = F×Dб / 2000.

Частота обертання барабана (вала транспортера), хв1:

.

Потужність, необхідна для привода, наведена до вала барабана (кВт) з урахуванням деформаційних втрат і опору підшипників

,

приймають hб = 0,90...0…0,95і hп = 0,99.

1.2.3.2 Основні параметри приводів ланцюгових конвеєрів

Страницы: 1, 2