Расчет закрытой зубчатой передачи (расчет зубчатых колес редуктора)

Курсовой проект

По дисциплине Механика 2.2

Вариант № 7

Привод ленточного конвейера сушилки

 

 

Работу выполнил
студент группы 5А42____________________________Денисов М.А.

Руководитель:

преподаватель доцент____________________________Пашков Е.Н.

 

Томск, 2016

Техническое задание

 

По заданной схеме спроектировать привод ленточного конвейера сушилки

Влажный материал

 

Сухой материал

7

 

1- Бункер 2- Пресс-валик 3- Сушильный валец 4- Конвейер 5- Нож съемный 6- Сушилка 7- Ленточный конвейер 8- Приводной барабан 9- Цепная передача 10- Муфта 11- Электродвигатель 12- редуктор

Ft

 

 

Исходные данные:
Окружное усилие на барабане 8 F_t=4 кН
Окружная скорость барабана 8 V=1,5 м/с

Диаметр барабана 8 D=220 мм

Срок службы t=12 тыс.час.

Привод нереверсивный, нагрузка постоянная

 

 

Задание выдано «» февраля 2016 г. доцент каф. ТПМ Пашков Е.Н.

 

Содержание

 

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ. 4

1. Энергокинематический расчет привода и выбор двигателя. 5

2. Расчет закрытой зубчатой передачи (расчет зубчатых колес редуктора). 6

3. Предварительный расчет валов редуктора. 10

4. Конструктивные размеры шестерни и колеса. 11

5. Элементы корпуса редуктора из чугуна. 12

6. Расчет цепной передачи. 13

7. Проверка долговечности подшипника. 15

8. Проверка прочности шпоночных соединений. 20

9. Уточненный расчет валов. 21

10.Выбор сорта масла. 24

11.Сборка редуктора. 25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 27

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 29

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Редуктор - это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключенный в отдельный закрытый корпус. Редуктор предназначен для понижения числа оборотов и, соответственно, повышения крутящего момента.

Редукторы делятся по следующим признакам:

по типу передачи - на зубчатые, червячные или зубчато-червячные:

– по числу ступеней – на одноступенчатые (когда передача осуществляется одной парой колес), двух–, трех– или многоступенчатые;

– по типу зубчатых колес – на цилиндрические, конические, или коническо – цилиндрические;

– по расположению валов редуктора в пространстве – на горизонтальные, вертикальные, наклонные;

– по особенностям кинематической схемы – на развернутую, соосную с раздвоенной ступенью.

В данном курсовом проекте будет выполнены расчеты привода барабанного смесителя со шнековым питателем, который состоит из клиноременной передачи, редуктора, двигателя и рабочего вала соединенного с редуктором посредством муфты.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Лист             Изм. Лист № докум Подпись Дата

Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передач зубчатые колеса, валы, подшипники, крышки подшипников и т.д.

 

 

1.

Лист             Изм. Лист № докум Подпись Дата

Энергокинематический расчет привода и выбор двигателя

Требуемая мощность двигателя рассчитывается по формуле (1), где - мощность рабочей машины, - общий КПД привода. КПД муфты η_м=0,98; КПД закрытой зубчатой передачи η_з.з.=0,97; КПД цепной передачи η_ц=0,93; КПД подшипников качения η_пк=0,99(табл. 1.1[1,с.5])

 

(1.1)

 

Из справочника [1, c.390] по требуемой мощности принимаем двигатель асинхронный серии 4А закрытый обдуваемый 132М6. Технические характеристики электродвигателя: номинальная мощность P_ном=7,5 кВт; синхронная частота вращения n_c=1000 мин­^-1; скольжение s=3,2 %(ГОСТ 19523-81).

 

Номинальная скорость вращения двигателя
(1.2)

Общее передаточное число привода

(1.3)
Из условия, что общее передаточное число зависит от передаточных чисел закрытой зубчатой и цепной передачи соотношением (2), также принимая значение зубчатой передачи в пределах U_з.з.=4..6, то найдем значение передаточного числа цепной передачи. Полагая U_з.з­=4
(1.4)

(1.5)

Рассчитываем мощности на валах привода

 

(1.5)

(1.6)

(1.7)

Частоты вращения валов

 

(1.8)

(1.9)
Угловые скорости валов

 

(1.10)

 

Лист             Изм. Лист № докум Подпись Дата

Вращающие моменты на валах

(1.11)

Результаты расчетов частот вращения, угловых скоростей и вращающих моментов на валах приведены в таблице 1

Таблица 1

Вал 1	n1=968 об/мин	ω­1=101,3 рад/с	T1=65,673 Н∙м
Вал 2	n2=242 об/мин	ω2=25,33 рад/с	T2=252,213 Н∙м
Вал 3	n3=100 об/мин	ω3=10,47 рад/с	T3=561,79 Н∙м

 

Расчет закрытой зубчатой передачи (расчет зубчатых колес редуктора)

Условие расчета – передача зубчатая косозубая. Так как условием задания не заданы габариты передачи, то выбираем материалы со средними механическими характеристиками. Выбираем сталь 30хГС как сталь с повышенными прочностными характеристиками по отношению к стандартной стали 45. Характеристики стали 30хГС: предел прочности σ_b=1020 МПа; твердость HB=260; предел текучести σ_т=840 МПа; термообработка – улучшение.

- для шестерни – сталь 30хГС, термическая обработка – улучшение, твердость HB₁=260

- для колеса – сталь 30хГС, термическая обработка – улучшение, твердость HB₂=230

Допустимые контактные напряжения рассчитываются по формуле (2.1)

(2.2), где σ_Hlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов; K_HL=1 – коэффициент долговечности; [S_H]=1,1 – коэффициент безопасности.

Для углеродистых сталей с твердостью поверхностей зубьев менее HB=350 и термической обработкой (улучшением) . (2.2) При числе циклов больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, коэффициент долговечности K_HL принимается равным 1.

Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение рассчитывается по формуле (2.3)

(2.3)

Лист             Изм. Лист № докум Подпись Дата

Для шестерни

(2.4)

Для колеса

Тогда расчетное допустимое контактное напряжение

(2.5)

Проверка условия [σ_H]≤1,23[σ_H2].

458,18 МПа ≤ 1,23∙481,818=591,851 – условие выполнено

Коэффициент K_Hβ, учитывающий неравномерность нагрузки по ширине венца, несмотря на симметричное расположение колес относительно опор, принимается выше рекомендуемого, так как со стороны передачи действуют силы, вызывающие дополнительную деформацию ведущего вала и ухудшающие контакт зубьев. Предварительно принимаем значение K_Hβ=1,25

Для косозубых колес коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию

, где ψ_ba=0,25÷0,63. (2.6)

Принимаем

Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев рассчитывается по формуле (2.7)

(2.7), где K_a=43 – коэффициент, учитывающий косозубость передачи; – передаточное число редуктора;

Нормальный модуль зацепления принимается по следующей рекомендации

мм (2.9)

Принимаем

Принимаем предварительно угол наклона зубьев β=10º и рассчитывается число зубьев шестерни по формуле (6)

(2.10)

Принимаем z₁=27, тогда

Уточняем угол наклона зубьев

(2.11)

Лист             Изм. Лист № докум Подпись Дата

Определяем основные размеры шестерни и колеса:

· Диаметры делительные

(2.12)

Выполняем проверку соотношения

· Диаметры вершин зубьев

(2.13)

· Ширина колеса и шестерни

(2.14)

(2.15)

Коэффициент ширины шестерни по диаметру

(2.16)

Окружная скорость колес и определение степени прочности передачи

(2.17)

При такой скорости (до 5 м/с) для косозубых колес следует принять 8 степень точности, при этом K_Hv=1,05÷1,10.

Коэффициент нагрузки . Значение K_Hβ при ψ_bd=1,089 при симметричном расположении колес относительно опор принимаем равным

K_Hβ=1,04; коэффициент K_Hα при окружной скорости V=2,836 и 8 степени прочности принимаем равным K_Hα=1,09; коэффициент K_Hv принимаем равным K_Hv=1,05.

Тогда

Проверка контактных напряжений

(2.19)

Лист             Изм. Лист № докум Подпись Дата

Силы, действующие в зацеплении:

· Окружная сила

(2.20)

· Радиальная сила

(2.21)

· Осевая сила

(2.22)

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле (7)

(2.23), где K_F=K_Fβ∙K_Fv, где K_Fβ=1,1 при симметричном расположении зубчатых колес относительно опор и при твердости HB≤350, K_Fv=1,1 при 8 степени прочности и окружной скорости до 3 м/с для косозубых передач; Y_F – коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев z_v
Для шестерни (2.24)

Для колеса (2.25)

Таким образом, ; Y_F1=3,80; Y_F2=3,60

Допускаемое напряжение . Для стали 30хГС твердостью HB≤350 . . Тогда

Допускаемые напряжения для шестерни и колеса

Для шестерни ; для колеса

Находим соотношения

Для шестерни

Для колеса

Лист             Изм. Лист № докум Подпись Дата

Определяем коэффициенты Y_β и K_Fα

(2.26)

(3.27) где для средних значений коэффициента торцового перекрытия и 8 степени точности

Проверяем прочность зуба колеса

Условие прочности выполнено.