Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Кинематический расчет привода - файл 1.rtf


Кинематический расчет привода
скачать (17811 kb.)

Доступные файлы (1):

1.rtf17811kb.18.12.2011 07:28скачать

содержание
Загрузка...

1.rtf

  1   2   3   4   5
Реклама MarketGid:
Загрузка...
1. Кинематический расчет привода
1.1 Выбор электродвигателя
1.1.1 Потребляемая мощность привода (мощность на выходе)

1.1.2 Общий КПД привода
hобщ = h2зуб. × hоп. × h2муфты,
где hзуб. – КПД зубчатой передачи;

hоп. – КПД опор приводного вала;

hмуфты – КПД муфты.

hмуфты = 0,98; hзуб. = 0,97; hоп. = 0,99;

hобщ = 0,972 × 0,99 × 0,982 = 0,895.
^ 1.1.3 Требуемая мощность электродвигателя

1.1.4 Частота вращения приводного вала
, где шаг цепи транспортера, z – число зубьев звездочки,


^ 1.1.5 Частота вращения вала электродвигателя
nэ.тр = nв × u,
где u = uбыстр × uтих;

Из табл.1.2[Глава 1](уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов) выбраны передаточные отношения тихоходной и быстроходной передачи:
uтих = (2,5..5,6); uбыстр =3,15..5

nэ.тр = nв × uбыстр × uтих = 36,544 × (2,5..5,6)× (3,15..5)= 287,8..1023,2 об/мин.
Исходя из мощности, ориентировочных значений частот вращения, используя табл.24.9 (уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов) выбран тип электродвигателя:
АИР 112МВ6/950 ( )
^ 1.2 Определение частот вращения и вращающих моментов на валах
1.2.1 Уточнение передаточных чисел привода
- общее передаточное число привода.

T.к. в схеме привода отсутствует ременная и цепная передачи, то передаточное число редуктора:

Передаточные числа быстроходной и тихоходной ступеней по соотношениям из табл.1.3 [Глава 1](уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов) равны:



^ 1.2.2 Определение частот вращения на валах привода

Частота вращения вала колеса тихоходной ступени

Частота вращения вала шестерни тихоходной ступени (вала колеса быстроходной

ступени)

Частота вращения вала шестерни быстроходной ступени

^ 1.2.3 Определение вращающих моментов на валах привода

Вращающий момент на приводном валу


Вращающий момент на валу колеса тихоходной ступени редуктора

^ Вращающий момент на валу шестерни тихоходной ступени (на валу колеса быстроходной ступени) редуктора

Вращающий момент на валу шестерни быстроходной ступени редуктора

^ 2. Расчет зубчатых передач
2.1 Проектный расчет
2.1.1 Межосевое расстояние

Предварительное значение межосевого расстояния:

где - вращающий момент на шестерне(наибольший из длительно действующих),

u – передаточное число,

K – коэффициент, зависящий от поверхности твердости и зубьев шестерни и колеса соответственно:

Твердость Н……….

Коэффициент K……. 10 8 6

Окружная скорость:
.
Уточнение предварительно найденного значения межосевого расстояния:


где - для косозубых колес,

- коэффициент ширины.

Коэффициент нагрузки в расчетах на контактную прочность:
,
где - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения,

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий.

Коэффициент ,

где - коэффициент, учитывающий приработку зубьев.

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки в начальный период приработки, он зависит от коэффициента .

Значение коэффициента .

Коэффициент ,

где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями.

Значение коэффициента для косозубых передач ,

где - степень точности,

А=0,15 для зубчатых колес с твердостью и ,

А=0,25 при и или и .
^ 2.1.2 Предварительные основные размеры колеса

Делительный диаметр: .

Ширина: .

^ 2.1.3 Модуль передачи

Максимально допустимый модуль определяется из условия неподрезания зубьев у основания:

Минимальное значение модуля определяют из условия прочности:

где - для косозубых передач.

Коэффициент нагрузки при расчете по напряжениям изгиба:
,
где - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамику нагружения,

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца:

,

- коэффициент, учитывающий влияние погрешностей изготовления шестерни и колеса на распределение нагрузки между зубьями, .
^ 2.1.4 Суммарное число зубьев и угол наклона

Минимальный угол наклона зубьев косозубых колес: .

Суммарное число зубьев: .

Действительное значение угла наклона зуба: ,

для косозубых колес .
^ 2.1.5 Число зубьев шестерни и колеса

Число зубьев шестерни: ,

для косозубых колес

Коэффициент смещения: , .

Число зубьев колеса: .
^ 2.1.6 Фактическое передаточное число

.
2.1.7 Диаметры колес

Делительные диаметры:

шестерни………………………………….

колеса……………………………………...

Диаметры окружностей вершин и впадин зубьев колес:







где и - коэффициенты смещения у шестерни и колеса,

- коэффициент воспринимаемого смещения,

- делительное межосевое расстояние.
^ 2.2 Проверочный расчет
2.2.1 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям

Расчетное значение контактного напряжения

где - для косозубых передач.
^ 2.2.2 Силы в зацеплении

Окружная сила:

радиальная сила:

осевая сила:
^ 2.2.3 Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба

Расчетное напряжение изгиба:

в зубьях колеса

в зубьях шестерни

где - коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений, в зависимости от приведенного числа ,

- коэффициент, учитывающий угол наклона зуба в косозубой передаче:

,

- коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев, для косозубых передач .

^ 2.2.4 Проверочный расчет на прочность зубьев при действии пиковой нагрузки

Коэффициент перегрузки:
,
где - пиковый момент,

- максимальный из длительно действующих (номинальный) момент.

Для предотвращения остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя контактное напряжение не должно превышать допускаемое напряжение :
,
где - контактное напряжение при действии номинального момента Т.

Допускаемое напряжение принимают при:

улучшении или сквозной закалке….…. ;

цементации или контурной ТВЧ……... ;

азотировании…………………………... .

Для предотвращения остаточных деформаций и хрупкого разрушения зубьев напряжение изгиба при действии пикового момента не должно превышать допускаемое :
,

где - напряжение изгиба, вычисленное при расчетах на сопротивление усталости.

Допускаемое напряжение вычисляется в зависимости от вида термической обработки и возможной частоты приложения пиковой нагрузки:
,
где - предел выносливости при изгибе,

- максимально возможное значение коэффициента долговечности ( для сталей с объемной термообработкой: нормализация, улучшение, объемная закалка; для сталей с поверхностной обработкой: закалка ТВЧ, цементация, азотирование),

- коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки (в случае единичных перегрузок - большие значения для объемной термообработки; при многократном действие перегрузок ),

- коэффициент запаса прочности (обычно ).
^ 2.3 Анализ результатов расчета на ЭВМ
Расчет зубчатых передач на ЭВМ проводился в 2 этапа.

По результатам первого этапа расчета зубчатых передач на ЭВМ были построены графики (см. приложение), отражающие распределение общего передаточного числа между быстроходной и тихоходной ступенями редуктора , а также способа термообработки зубчатых колес на основные качественные показатели: массу зубчатых колес, массу редуктора, суммарное межосевое расстояние , диаметр впадин зубьев быстроходной шестерни, диаметры и вершин зубьев колес быстроходной и тихоходной ступеней.

Поиск варианта с наименьшей массой привода предусматривал выполнение следующих конструктивных ограничений:

  • диаметр шестерни быстроходной ступени удовлетворял условию


,
где , - вращающий момент на валу.
,


  • при смазывании зацеплений погружением в масляную ванну зубчатых колес обеих ступеней разность наименьшая при выполнении условия

Был выбран вариант № 5, на основании чего был проведен второй этап расчета зубчатых передач на ЭВМ и получены все расчетные параметры, требуемые для выпуска чертежей, а также силы в зацеплении, необходимые для расчета и выбора подшипников.

^ 3. Эскизное проектирование
3.1 Проектные расчеты валов
Крутящий момент в поперечных сечениях валов

Быстроходного TБ= 43,1 H×м

Промежуточного Tпр= 222,5 H×м

Тихоходного TT= 1077,3 H×м

Предварительные значения диаметров различных участков стальных валов редуктора:

Для быстроходного:





Для промежуточного:







Для тихоходного:




.
Зазор ,

где




Расстояние между дном корпуса и поверхностью колес , т.е.

Расстояние между торцевыми поверхностями колес принимаем
^ 3.2 Выбор типа и схемы установки подшипников
Выбираем роликовые конические радиально-упорные однорядные подшипники повышенной грузоподъемности легкой серии:

для быстроходного вала: Подшипник 206 ГОСТ 8338-75;

для промежуточного: Подшипник 206 ГОСТ 8338-75;

для тихоходного: Подшипник 212 ГОСТ 8338-75;

Схема установки подшипников «враспор».
^ 4. Конструирование зубчатых колес


    1. Параметры зубчатого колеса быстроходной ступени


Материал колеса Сталь 40Х (твердость поверхности зубьев 285НВ).

Из проектного расчета: ширина зубчатого венца ;

модуль зацепления (нормальный) ;

Диаметр посадочного отверстия .

Длина ступицы колеса .

Диаметр ступицы .

Ширина торцов зубчатого венца
.
Фаски на торцах зубчатого венца
,
выполняют фаски под углом

Толщина диска , где



принимаем .

Для свободной выемки из штампа принимаем значение штамповочных уклонов и радиусов закруглений .


    1. ^ Параметры зубчатого колеса тихоходной ступени


Материал колеса Сталь 40Х (твердость поверхности зубьев 285НВ).

Из проектного расчета: ширина зубчатого венца ;

модуль зацепления (нормальный) ;

Диаметр посадочного отверстия .

Длина ступицы колеса .

Диаметр ступицы .

Ширина торцов зубчатого венца
.
Фаски на торцах зубчатого венца
,
выполняют фаски под углом

Толщина диска , где


принимаем .
Для свободной выемки из штампа принимаем значение штамповочных уклонов и радиусов закруглений .
^ 5. Расчет соединений
5.1 Соединения с натягом
5.1.1 Соединение зубчатое колесо быстроходной ступени - вал.

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью соединения с натягом.

Подбор посадки с натягом.

Исходные данные:

  • вращающий момент на колесе - ;

  • диаметр соединения - , т.к. вал сплошной, то ;

  • условный наружный диаметр ступицы колеса - ;

  • длина сопряжения - ;

  1. Среднее контактное давление


,
где K – коэффициент запаса сцепления, в нашем случае на конце выходного вала установлена муфта ;

f – коэффициент сцепления (трения), при сборке запрессовкой и для материалов пары сталь-сталь ;
;


  1. Деформация деталей

,
где коэффициенты жесткости:
;

;
– модули упругости, для стали ;

коэффициенты Пуассона, для стали
;

;

.


  1. Поправка на обмятие микронеровностей

,

где средние арифметические отклонения профиля поверхностей, из

табл.22.2(уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов): ;
.

  1. Поправка на температурную деформацию


,
где средняя объемная температура соответственно обода центра и венца колеса, в

нашем случае ;

температурный коэффициент, для стали ;
.


  1. Минимальный натяг


.


  1. Максимальный натяг


.
Здесь максимальная деформация, где максимальное давление,

допускаемое прочностью колеса или вала, меньшее из двух:
или
(для сплошного вала ()),

Здесь предел текучести колеса и вала, в нашем случае ,
;

,

,

, ,

.


  1. Выбор посадки.

По значениям и выбираем из табл.6.3[Глава 6](уч. П.Ф. Дунаев, О.П.

Леликов) посадку, удовлетворяющую условиям
.


  1. Сила запрессовки

,

где – давление от натяга

выбранной посадки;

коэффициент сцепления (терния) при запрессовке, в нашем случае для материалов пары сталь-сталь ;
.

  1. Температура нагрева охватывающей детали


,
где зазор, в зависимости от диаметра ,
.
Чтобы не происходило структурных изменений в материале необходимо чтобы , для стали .

В нашем случает натяг для соединения зубчатого колеса быстроходной ступени и вала не подходит, поэтому используем для передачи вращающего момента призматическую шпонку.
^ 5.1.2 Соединение зубчатое колесо тихоходной ступени - вал

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью соединения с натягом.

Подбор посадки с натягом.

Исходные данные:

  • вращающий момент на колесе - ;

  • диаметр соединения - , т.к. вал сплошной, то ;

  • условный наружный диаметр ступицы колеса - ;

  • длина сопряжения - ;

  1. Среднее контактное давление

,
где K – коэффициент запаса сцепления, в нашем случае на конце выходного вала установлена муфта ;

f – коэффициент сцепления (трения), при сборке запрессовкой и для материалов пары сталь-сталь ;
;


  1. Деформация деталей

,

где коэффициенты жесткости:
;

;
– модули упругости, для стали ;

коэффициенты Пуассона, для стали
;

;

.

  1. Поправка на обмятие микронеровностей


,
где средние арифметические отклонения профиля поверхностей, из

табл.22.2(уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов): ;

.

  1. Поправка на температурную деформацию


,
где средняя объемная температура соответственно обода центра и венца колеса, в

нашем случае ;

температурный коэффициент, для стали ;
.


  1. Минимальный натяг


.


  1. ^ Максимальный натяг

.

Здесь максимальная деформация, где максимальное давление, допускаемое прочностью колеса или вала, меньшее из двух:

или (для сплошного вала ()),
Здесь предел текучести колеса и вала, в нашем случае
,

;

,

,

, ,

.


  1. Выбор посадки.

По значениям и выбираем из табл.6.3[Глава 6](уч. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов) посадку, удовлетворяющую условиям
.


  1. Сила запрессовки


,
где – давление от натяга выбранной посадки;

коэффициент сцепления (терния) при запрессовке, в нашем случае для материалов пары сталь-сталь ;

.


  1. Температура нагрева охватывающей детали


,
где зазор, в зависимости от диаметра ,
.
Чтобы не происходило структурных изменений в материале необходимо чтобы , для

стали .
^ 5.2 Шпоночный соединения
5.2.1 Соединение зубчатое колесо быстроходной ступени - вал

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью призматической шпонки ГОСТ23360-78, колесо и вал соединяются посадкой с натягом Н7/r6.

Линейные размеры шпонки:

Напряжение смятия на боковых рабочих гранях шпонки или паза в ступице и на валу:

,
где - глубина врезания шпонки в ступицу;

- вращающий момент на промежуточном валу.
.
Условие прочности:
,
где - допускаемое напряжение смятия;

– посадочный диаметр;

- предел текучести;

- коэффициент запаса при частых пусках и остановках;

условие прочности выполняется.
^ 5.2.2 Соединение вал-шестерня быстроходной ступени – полумуфта

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью призматической шпонки ГОСТ23360-78, вал и полумуфта соединяются посадкой с натягом Н7/k6.

Линейные размеры шпонки:

Напряжение смятия на боковых рабочих гранях шпонки или паза в ступице и на валу:
,
где - глубина врезания шпонки в ступицу;

- вращающий момент на быстроходном валу.
.
Условие прочности:
,
где - допускаемое напряжение смятия;

– посадочный диаметр;

- предел текучести;

- коэффициент запаса при частых пусках и остановках;

.

условие прочности выполняется.

^ 5.2.3 Соединение вал тихоходной ступени – полумуфта

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью призматической шпонки ГОСТ23360-78, вал и полумуфта соединяются посадкой с натягом Н7/k6.

Линейные размеры шпонки:

Напряжение смятия на боковых рабочих гранях шпонки или паза в ступице и на валу:
,
где - глубина врезания шпонки в ступицу;

- вращающий момент на тихоходном валу.
.
Условие прочности:
,
где - допускаемое напряжение смятия;

– посадочный диаметр;

- предел текучести;

- коэффициент запаса при частых пусках и остановках;

.
Условие прочности не выполняется призматическая шпонка для соединения вала тихоходной ступени и полумуфты не подходит, поэтому используем для передачи вращающего момента соединение прямобочными шлицами.
^ 5.2.4 Соединение тяговая звездочка – приводной вал

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью призматической шпонки ГОСТ23360-78, вал и полумуфта соединяются посадкой с натягом Н7/k6.

Линейные размеры шпонки:

Напряжение смятия на боковых рабочих гранях шпонки или паза в ступице и на валу:
,
где - глубина врезания шпонки в ступицу;
-
максимальный вращающий момент на приводном валу.

.
Условие прочности:
,
где - допускаемое напряжение смятия;

– посадочный диаметр;

- предел текучести;

- коэффициент запаса при частых пусках и остановках;
.
условие прочности выполняется.
^ 5.3 Шлицевые соединения
5.3.1 Соединение Вал тихоходной ступени – полумуфта

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью соединения прямобочными шлицами ГОСТ1139-80 с центрированием по внутреннему диаметру d.

Линейные размеры шлицев:

Средняя серия;

Напряжение смятия на боковых рабочих гранях шлицев в ступице и на валу:

,
где - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между парами шлицев из-за ошибок изготовления по шагу, принимаем ;
- вращающий момент на валу;

- средний диаметр соединения;

- рабочая высота шлицев;
- длина соединения.
.
Условие прочности:
,
где - допускаемое напряжение смятия;

- предел текучести;

- коэффициент запаса при частых пусках и остановках;
.

условие прочности выполняется.


      1. Соединение приводной вал - полумуфта

Материал вала - Сталь 45.

Вращающий момент с колеса на вал будет передаваться с помощью соединения прямобочными шлицами ГОСТ1139-80 с центрированием по внутреннему диаметру d.

Линейные размеры шлицев:

Средняя серия;

Напряжение смятия на боковых рабочих гранях шлицев в ступице и на валу:
,
где - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между парами шлицев из-за ошибок изготовления по шагу, принимаем ;
-
максимальный момент на приводном валу;
- средний диаметр соединения;

- рабочая высота шлицев;

- длина соединения.

.

Условие прочности:
,
где - допускаемое напряжение смятия;

- предел текучести;

- коэффициент запаса при частых пусках и остановках;
.
условие прочности выполняется.
^ 6. Расчет подшипников
При расчете подшипников силы, действующие в зацеплении, взяты из результатов второго этапа проектного расчета зубчатых передач на ЭВМ.
^ 6.1 Расчет подшипников на быстроходном валу
Исходные данные:

  • частота вращения вала - ;

  • делительный диаметр шестерни быстроходной ступени - ;

  • осевая сила, действующая на шестерню - ;

  • радиальная сила, действующая на шестерню - ;

  • окружная сила, действующая на шестерню - ;

  • расстояние между торцами для наружных колец подшипников - ;

  • линейные размеры - , ;

  • параметры выбранного подшипника:

Подшипник 206 ГОСТ 8338-75

Размеры: Грузоподъемность:










^ 6.1.1 Радиальные реакции опор


Расстояние между точками приложения радиальных реакций при установке радиально-упорных подшипников по схеме «враспор»:
,
где - смещение точки приложения радиальной реакции от торца подшипника, для шариковых радиальных однорядных подшипников:




,

.
  1   2   3   4   5



Скачать файл (17811 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации