Аннотация
Васильева Е.Е. Редуктор двухступенчатый цилиндрический.-Миас ММФ ЮУрГУ, Миасс, 2011, с., Библиография литературы – 5 наименования, 1 лист чертежей ф.А1, 2 л ф А3
Разработан редуктор двухступенчатый цилиндрический цепного конвейера (число зубьев приводной звездочки конвейера z=6, шаг зубьев звездочки конвейера Р=80 мм), срок службы 6 лет. Потребная мощность на входе , частота вращения об/мин. Передаточное число редуктора 28,25, частота вращения выходного вала 103,7 об/мин.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Разраб. |
Васильева Е.Е. |
Провер. |
Пяткин В. А. |
. |
Редуктор двухступенчатый цилиндрический |
Лит. |
Листов |
ЮУрГУ Кафедра УКиС |
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Введение 5
1. Кинематический расчет 6
2. Расчёт тихоходной цилиндрической передачи 9
3. Расчёт быстроходной цилиндрической передачи 19
4. Проектный расчёт валов и подбор подшипников 28
|
|
5. Расчёт элементов зубчатых колёс 31
6. Расчёт элементов корпуса редуктора 33
7. Выбор смазки и уплотнительных материалов 35
8. Список использованной литературы 36
Введение
В пояснительной записке представлены расчёты к обоснованию разработанного двухступенчатого цилиндрического редуктора.
В кинематической схеме редуктора по заданной в техническом задании загрузке привода Рвых определены потребная мощность электродвигателя, принят электродвигатель. Определены основные параметры редуктора – передаточное число, мощности и нагрузки на валах, частоты вращения валов. Перечисленные данные использовались для расчётов конструкции редуктора.
Проведенные расчёты зубчатых передач редуктора на прочность, в результате которых определены геометрические параметры деталей зубчатых передач и основные габаритные размеры - межосевые расстояния, диаметры и ширина зубчатых колёс, выполнен проектный расчёт валов. Проведён проверочный расчёт на прочность окончательно принятой конструкции.
Выполнены, также, конструкторские расчёты зубчатых колёс, корпуса редуктора, проведен подбор смазки и уплотнений.
На основании выполненных расчётов разработан проектный чертёж конструкции редуктора.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Раздел 1. Кинематический расчёт привода
1.1 Кинематический анализ схемы привода.
Привод ленточного конвейера состоит из электродвигателя, соединительных муфт и двухступенчатого цилиндрического редуктора. Таким образом, привод состоит из 2 ступеней передач.
|
|
1.2 Определение мощности на выходном валу.
1.3 Определение общего КПД привода.
- Общий КПД привода;
– КПД подшипников качения;
- КПД подшипников скольжения;
– КПД первой передачи;
- КПД второй передачи.
1.4 Определение потребляемой мощности электродвигателя
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.10.00 ПЗ |
1.5 Определение частоты вращения выходного вала
1.6 Определение ориентировочного передаточного числа редуктора
Общее передаточное число редуктора
1.7 Ориентировочная частота вращения двигателя
об/мин
1.8 Выбор электродвигателя
По исходным данным , об/мин
Выбираем по таблицам электродвигатель марки АИР112М2У3
, об/мин
1.9 Определение фактического передаточного числа редуктора
1.10 Разбивка передаточного числа редуктора по ступеням передач
Передаточное число первой ступени
Передаточное число второй ступени
1.11 Определение частот вращения валов
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.10.00 ПЗ |
об/мин
об/мин
1.12 Определение мощности на валах
кВт
кВт
кВт
1.13 Определение крутящих моментов на валах
Результаты кинематического расчёта приведены ниже в таблице 1.1
Таблица 1.1
Расчётные параметры | Номер вала | |||||
I | II | III | ||||
Передаточное число ступени | 6,8 | 4,3 | ||||
Частота вращения n, об/мин | 425,7 | |||||
Мощность Р, кВт | 7,5 | 7,3 | ||||
Момент Т, | 24,7 | 163,7 | 675,3 | |||
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.10.00 ПЗ |
Раздел 2. Расчёт быстроходной цилиндрической передачи
2.1 Исходные данные
Крутящий момент колеса
Частота вращения вала шестерни
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Частота вращения вала колеса
Передаточное число
U=6,8
Срок службы в годах
L=6 лет
Периодичность работы
Циклограмма нагружения приведена в задании
2.2 Выбор материала и определение допускаемых напряжений
В качестве материалов зубчатых колёс применяем Сталь 40Х. Для шестерни – улучшение, для колеса – улучшение.
Механические свойства приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 Механические свойства материалов
Параметр | Шестерня | Колесо |
Марка стали | 40Х | 40Х |
Вид термообработки | улучшение | улучшение |
Твёрдость НВ | ||
, МПа | ||
, МПа | ||
, МПа | ||
, МПа | ||
1,1 | 1,1 | |
1,2 | 1,2 | |
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
– допускаемое контактное напряжение, МПа
- коэффициент безопасности по контактным напряжениям
– коэффициент, учитывающий шероховатость рабочей поверхности зубьев (при зубофрезеровании =0,5)
- предел контактной выносливости, МПа
– коэффициент долговечности
– эквивалентное число циклов нагружения
- базовое число циклов нагружения (выбирается по таблицам в зависимости от твердости)
Для 320 НВ
Для 300 НВ
Эквивалентное число циклов нагружения шестерни
где - максимальный из длительнодействующих вращающих моментов, передаваемых рассчитываемым колесом за весь срок службы передачи (в задании ), Нм
- передаваемые зубчатым колесом вращающие моменты в течение времени , Нм
n – частота вращения рассчитываемого зубчатого зубчатого колеса,
с – число зубчатых колёс, находящихся в зацеплении с рассчитываемым
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
часа
Принимаем
Эквивалентное число циклов нагружения колеса
|
|
Принимаем
Допускаемое контактное напряжение шестерни
Допускаемое контактное напряжение колеса
В качестве расчётного принимаем напряжение
Допускаемое напряжение при расчёте на усталость по напряжениям изгиба
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
- коэффициент безопасности
– коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности зуба
- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки ( при односторонней нагрузке)
– коэффициент долговечности
при НВ<350 m=6
При переменном режиме нагрузки
Эквивалентное число циклов нагружений шестерни
Принимаем
Эквивалентное число цикло нагружений колеса
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.13.00.00 ПЗ |
Принимаем
Допускаемое напряжение изгиба зуба шестерни
Допускаемое напряжение изгиба зуба колеса
2.3 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
Межосевое расстояние передач
- вспомогательный коэффициент, для стальных прямозубых колёс
- передаточное число
- вращающий момент на колесе, Нм
- коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния,
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца
По таблице
мм
Расчётное значение округляем до 125 мм
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
2.4 Геометрический расчёт передачи
Формулы для расчёта параметров прямозубых эвольвентных цилиндрических передач внешнего зацепления
Таблица 2.1
Параметр | обозначение | Расчётная формула |
Межосевое расстояние | ||
Передаточное число | ||
Ширина колеса | ||
Ширина шестерни | ||
Модуль нормальный | ||
Суммарное число зубьев | ||
Число зубьев шестерни | ||
Число зубьев колеса | ||
Фактическое передаточное число | ||
Отклонение передаточного числа | ||
Делительное межосевое расстояние | ||
Угол зацепления | ||
Делительные диаметры | , мм | |
Диаметры вершин зубьев | , мм | |
Диаметры впадин зубьев | , мм |
2.5 Кинематические и силовые параметры передачи
|
|
Окружная скорость зацепления
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
По рассчитанному значению окружной скорости назначаем степень точности передачи 8
Усилия в зацеплении
Окружная сила
Радиальная сила
2.5 Проверочный расчёт на контактную выносливость
Расчётное контактное напряжение в полюсе зацепления
–числовой коэффициент, для стальных прямозубых колёс
– коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач
– коэффициент, определяемый по таблице,
– коэффициент динамической нагрузки, возникающий в зацеплении. Определяется по таблице,
- вращающий момент на колесе, Нм
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
2.6 Проверочный расчёт на выносливость по напряжениям изгиба
Напряжение изгиба в основании зуба шестерни
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца; (по таблице)
– коэффициент динамической нагрузки; (по таблице)
– коэффициент формы зуба шестерни; (по таблице)
Условие прочности зубьев колеса по напряжениям изгиба имеет вид
– коэффициент формы зуба колеса; (по таблице)
2.7 Проверка прочности зубьев при перегрузках
Максимальное контактное напряжение
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
– предельное допускаемое напряжение,
Для нормальных, улучшенных и объёмно закалённых зубьев
Максимальные напряжения изгиба
- расчетные напряжения и момент при расчёте на усталость при изгибе;
- предельное допускаемое напряжение изгиба
При HB<350
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Раздел 3. Расчёт тихоходной цилиндрической передачи
3.1 Исходные данные
Крутящий момент колеса
Частота вращения шестерни
Частота вращения шестерни
Передаточное число
U=4,3
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
L=6 лет
Периодичность работы
Циклограмма нагружения приведена в задании
Выбор материала и определение допускаемых напряжений
В качестве материалов зубчатых колёс применяем Сталь 40Х. Для шестерни – улучшение, для колеса – улучшение.
Механические свойства приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1 Механические свойства материалов
Параметр | Шестерня | Колесо |
Марка стали | 40Х | 40Х |
Вид термообработки | улучшение | улучшение |
Твёрдость НВ | ||
, МПа | ||
, МПа | ||
, МПа | ||
, МПа | ||
1,1 | 1,1 | |
1,2 | 1,2 | |
3.2 Расчёт допускаемых напряжений
– допускаемое контактное напряжение, МПа
- коэффициент безопасности по контактным напряжениям
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
- предел контактной выносливости, МПа
– коэффициент долговечности
– эквивалентное число циклов нагружения
- базовое число циклов нагружения (выбирается по таблицам в зависимости от твердости)
Для 320 НВ
Для 235 НВ
Эквивалентное число цикло нагружения шестерни
где - максимальный из длительнодействующих вращающих моментов, передаваемых рассчитываемым колесом за весь срок службы передачи (в задании ), Нм
- передаваемые зубчатым колесом вращающие моменты в течение времени , Нм
n – частота вращения рассчитываемого зубчатого колеса,
с – число зубчатых колёс, находящихся в зацеплении с рассчитываемым
- продолжительность работы передачи под нагрузкой за расчётный срок службы в часах:
часа
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
Принимаем
Эквивалентное число цикло нагружения колеса
Принимаем
Допускаемое контактное напряжение шестерни
Допускаемое контактное напряжение колеса
В качестве расчётного принимаем напряжение
Допускаемое напряжение при расчёте на усталость по напряжениям изгиба
где - предел выносливости зубьев, МПа, по напряжениям изгиба
- коэффициент безопасности
– коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности зуба
- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки ( при односторонней нагрузке)
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
при НВ<350 m=6
При переменном режиме нагрузки
Эквивалентное число цикло нагружений шестерни
Принимаем
Эквивалентное число цикло нагружений колеса
Принимаем
Допускаемое напряжение изгиба зуба шестерни
Допускаемое напряжение изгиба зуба колеса
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
Принимаем
3.3 Проектировочный расчёт на контактную выносливость
Межосевое расстояние передач
- вспомогательный коэффициент, для стальных прямозубых колёс
- передаточное число
- вращающий момент на колесе, Нм
- коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния,
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца
По таблице
мм
Расчётное значение округляем до 160 мм
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 351.03.03.00.00 ПЗ |
3.4 Геометрический расчёт передачи
Формулы для расчёта параметров прямозубых эвольвентных цилиндрических передач внешнего зацепления
Таблица 3.1
Параметр | обозначение | Расчётная формула |
Межосевое расстояние | ||
Передаточное число | ||
Ширина шестерни | ||
Модуль нормальный | ||
Суммарное число зубьев | ||
Число зубьев шестерни | ||
Число зубьев колеса | ||
Фактическое передаточное число | ||
Отклонение передаточного числа | ||
Делительное межосевое расстояние | ||
Угол зацепления | ||
Делительные диаметры | , мм | |
Диаметры вершин зубьев | , мм | |
Диаметры впадин зубьев | , мм |
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
Кинематические и силовые параметры передачи
Окружная скорость зацепления
По рассчитанному значению окружной скорости назначаем степень точности передачи 9
Усилия в зацеплении
Окружная сила
Радиальная сила
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
ММФ 341.06.04.10.00 ПЗ |
3.5 Проверочный расчёт на контактную выносливость
Расчётное контактное напряжение в полюсе зацепления
–числовой коэффициент, для стальных прямозубых колёс
– коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач
– коэффициент, определяемый по таблице,
– коэффициент динамической нагрузки, возникающий в зацеплении. Определяется по таблице,
- вращающий момент на колесе, Нм
Необходимо увеличить параметр до 62 мм вследствие перегрузки передачи. Тогда
3.6 Проверочный расчёт на выносливость по напряжениям изгиба
Напряжение изгиба в основании зуба шестерни
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; для прямозубых передач
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца; (по таблице)
– коэффициент динамической нагрузки; (по таблице)
– коэффициент формы зуба шестерни; (по таблице)
Условие прочности зубьев колеса по напряжениям изгиба имеет вид
– коэффициент формы зуба колеса;