Контрольная работа: Привод галтовочного барабана 2

1 Специальная часть

1.1 Краткое описание редуктора

В настоящей курсовой работе спроектирован цилиндрический одноступенчатый редуктор. Он состоит из цилиндрической зубчатой передачи, заключенной в герметичный корпус. Шестерня изготовлена заодно с валом. Валы установлены в подшипники:

ведущий: шариковые радиальные однорядные подшипники 207 — установлены враспор.

ведомый: шариковые радиальные однорядные подшипники 210 — установлены враспор.

Температурный зазор регулируется с помощью набора металлических прокладок.

Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом пресс-солидолом марки С ГОСТ 4366-76, закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже.

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба. Контроль за уровнем масла производим с помощью жезлового маслоуказателя. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней части корпуса.

1.2 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчёты

1.2.1 Определяем мощность на валах:

. (1)

1.2.2 Определяем угловую скорость вала рабочий машины:

(2)

Рисунок 1 — кинематическая схема привода

1 Электродвигатель, 2 Ремённая передача, 3 Редуктор, 4 Муфта

1.2.3 Определяем частоту вращения вала:

(3)

1.2.4 Общий К.П.Д. привода:

По определению (4)

1.2.5 Требуемая мощность электродвигателя:

(5)

Из таблицы П.1. [1] выбираем двигатель по ближайшему большему значению мощности. Электродвигатель 4АМ112МА, .

1.2.6 Общее передаточное число привода:

(6)

1.2.7 Назначаем передаточное число редуктора:

1.2.8 Определяем передаточное число открытой передачи:

(7)

1.2.9 Определяем мощности на валах передачи:

; (8)

;

1.2.10 Определяем угловые скорости валов:

(9)

1.2.11 Определяем моменты на валах:

(10)

1.3 Расчёт зубчатой передачи

Из предыдущих расчетов известно:

1.3.1 Назначаем материал зубчатых колёс — сталь 40Х, вид заготовки – поковка; предельные размеры заготовок — термическая обработка – улучшение; твёрдость зубьев

1.3.2 Определяем допускаемые напряжения:

;

для длительной работоспособности.

;

В расчет: .

1.3.3 определяем межосевое расстояние из условия контактной прочности:

Здесь — коэффициент ширины венца,

— коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. ;

Уточняем до стандартного .

1.3.4 Предварительно: делительный диаметр колеса:

. (11)

Ширина венца:

. (12)

1.3.5 Определяем модуль зацепления из условия прочности зубьев на изгиб :

; (13)

Уточняем до стандартного .

1.3.6 Предварительный угол наклона:

. (14)

Суммарное число зубьев:

. (15)

1.3.7 Фактический угол наклона:

. (16)

1.3.8 Число зубьев колеса и шестерни:

(17)

1.3.9 Фактическое передаточное число:

(18)

1.3.10 Фактические основные геометрические размеры колёс:

а) Делительные диаметры колеса и шестерни:

; (19)

б) Межосевое расстояние:

(20)

в) Диаметры вершин шестерни и колеса:

; (21)

г)Диаметры впадин шестерни и колеса:

; (22)

д) Ширина зубчатого венца шестерни и колеса:

; (23)

1.3.10 Пригодность заготовок шестерни и колеса:

(24)

1.3.11 Окружная скорость точек, лежащих на делительной окружности:

(25)

Принимаем степень точности зубчатых колёс – 9.

1.3.12 Определяем силы в зацеплении:

(26)

; (27)

. (28)

1.3.13 Проверка зубьев колеса по контактным напряжениям:

; (29)

;

Недогруз 5% что допустимо.

1.3.14 Проверка зубьев колёс по напряжениям изгиба:

;

Здесь

— коэффициент формы зуба колеса. ;

; (30)

— коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба ;

— коэффициент динамической нагрузки. ;

;

; (31)

— коэффициент формы зуба шестерни. ;

Контактная и изгибающая прочность обеспечена.

1.4 Проектный расчет ведущего вала

Из предыдущих расчетов известно:

Проектный расчёт заключается в определении диаметров всех ступеней вала.

Принимаем: материал вала сталь 40Х, Термическая обработка

улучшение.

1.4.1 Диаметр выходного участок:

; (32)

Принимаем стандартное значение ;

Диаметры остальных ступеней определяем конструктивно.

1.4.2 Диаметр под манжетку:

. (33)

1.4.3 Диаметр цапфы:

. (34)

1.4.4 Диаметр для упора:

. (35)

1.4.5 Выполняем эскиз ведущего вала. Ведущий вал выполняем заодно с шестерней.

Рисунок 2 – Эскиз ведущего вала

1.5 Проектный расчет ведомого вала

Из предыдущих расчетов известно:

;

1.5.1 Диаметр выходного участка:

(36)

Принимаем наибольшее ближайшее стандартное значение .

1.5.2 Диаметр под манжетку:

. (37)

1.5.3 Диаметр цапфы:

. (38)

1.5.4 Диаметр посадочной поверхности:

. (39)

1.5.5 Диаметр буртика:

. (40)

1.5.6 Выполняем эскиз ведомого вала.

Рисунок 3 – Эскиз ведомого вала

1.6 Конструктивные размеры колеса

Из предыдущих расчетов известно:

Колесо кованное.

1.6.1 Определяем диаметр ступицы стальных колес:

принимаем. (41)

1.6.2 Длина ступицы:

принимаем. (42)

1.6.3 Толщина обода цилиндрического колеса:

(43)

1.6.4 Толщина диска:

принимаем .

Рисунок 4 – Колесо зубчатое

1.7 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора

Из предыдущих расчетов известно:

1.7.1 Толщина стенки корпуса и крышки редуктора:

(44)

принимаем ;

принимаем .

1.7.2 Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:

верхнего пояса и крышки корпуса:

; (45)

;

нижнего пояса корпуса:

(46)

принимаем .

1.7.3 Диаметры болтов:

а) фундаментных

принимаем болты с резьбой М20;

б) у подшипников

принимаем болты с резьбой М16;

в) соединяющих основание корпуса с крышкой

принимаем болты с резьбой М8;

г) крепящих крышку подшипника:

принимаем болты с резьбой М6;

Рисунок 5 – Эскиз редуктора

1.8 Эскизная компоновка

Цель эскизной компоновки — определение осевых размеров волов, уточнение конструкции редуктора определение размеров фланцев. Предусматриваем контроль за уровнем масла и сливной пробкой.

Чертеж редуктора выполняем на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1. Размеры стандартных узлов и деталей выбираем из соответствующих каталогов. Расстояния от вращающихся деталей до стенок корпуса не менее 10 мм. после вычерчивания вала ведомого и установки на него подшипников определяем расстояния до точек приложения реактивных сил.

У роликовых конических подшипников они определяются следующим образом:

1.8.1 Измеряем расстояние от середины колеса до середины подшипника:

1.8.2; (47)

принимаем

1.9 Подбор шпонок и их проверочный расчет

Ведущий вал

Из предыдущих расчётов:

Принимаем напряжение смятия ..

1.9.1 По табл. К42[3] выбираем размеры соединений:

принимаем ; (48)

принимаем; (49)

. (50)

1.9.2 Расчётное напряжения смятия:

(51)

Ведомый вал

Из предыдущих расчётов:

По табл. К42[3] выбираем размеры соединений:

;

Рисунок 6 – Шпоночное соединение

Прочность шпоночных соединений обеспечена

1.10 Проверочный расчет ведомого вала

Из предыдущих расчетов:

Назначаем материал вала сталь 45;

термообработка — улучшение до 248 НВ;

по табл. 3.2[1]

Обработка поверхностей: цапфы — шлифование; посадочная поверхность — чистовая обработка.

Из эскизной компоновки:

Размеры шпоночного паза:

1.10.1 Определяем осевой момент в зацеплении:

(52)

1.10.2 Определяем консольную сила:

. (53)

1.10.3 Выполняем эскиз ведомого вала и его расчетную схему. Строим вертикальную схему нагружения ведомого вала, определяем вертикальные реакции в подшипниках ведомого вала:

; (54)

; (55)

;

Проверка:

(56)

— реакции найдены верно.

1.10.4 Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости

;

1.10.5 Строим схему нагружения в горизонтальной плоскости. Определяем горизонтальные реакции в подшипниках вала:

; (57)

; (58)

;

Проверка:

; (59)

— реакции найдены верно.

1.10.6 Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости :

;

1.10.7 Строим суммарную эпюру изгибающих моментов:

; (60)

;

1.10.8 Строим эпюру крутящих моментов:

Дальнейший расчет ведем по более нагруженному сечению А.

1.10.9 Определяю геометрические характеристики сечения А:

1.10.10 Определяем максимальные напряжения:

; (61)

. (62)

Полагаем, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, а касательные по от нулевому.

1.10.11 Амплитудные напряжения:

1.10.12 Выписываем из таблиц 2.1, 2.2, 2.4, 2.5[2] коэффициенты влияния на предел выносливости:

1.10.13 Коэффициенты снижения предела выносливости:

; (63)

. (64)

1.10.14 Пределы выносливости в данном сечении:
;(65)

… (66)

1.10.15 Запас усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям:

; (67)

. (68)

1.10.16 Определение расчетного запаса усталостной прочности:

(69)

Усталостная прочность обеспечена.

Рисунок 7 – Эпюры изгибающих моментов

1.11 выбор и проверочный расчет подшипников ведомого вала

Расчет заключается в определении расчетной динамической грузоподъемности и сравнении ее с грузоподъемностью подшипника, взятой из таблицы К27[1].

Из предыдущих расчетов:

1.11.1 Суммарные реакции опор:

; (70)

. (71)

1.11.2 Выписываем из таблицы К27[3] характеристики подшипника :

; P =90 мм..

1.11.3 В соответствии с условиями работы принимаем расчетные коэффициенты:

- коэффициент вращения, принимаем

- коэффициент безопасности, принимаем

— коэффициент, учитывающий влияние температуры, принимаем

1.11.4 Определяем коэффициенты радиальной Х и осевой Y нагрузок:

Определяем соотношение тогда

Определяем соотношение

т. к.

1.11.5 Определяем эквивалентную динамическую радиальную нагрузку:

Дальнейший расчёт ведём по более нагруженной опоре.

1.11.6 Расчетная динамическая грузоподъемность:

(72)

Где

выбранный подшипник удовлетворяет заданному режиму работы.

1.12 Выбор посадок

Единая система допусков и посадок регламентирована стандартами и в основном соответствует требованиям Международной организации по стандартизации – ИСО

Посадки назначаем в соответствии с указаниями, данными в 4, табл. 10.13.

Внутренние кольца шарикоподшипников устанавливаются с посадкой с натягом, наружные – с посадкой с зазором. Основной деталью системы в обоих случаях являются кольца подшипника. Шейки валов под подшипники выполняем с отклонением k 6. Отклонение отверстий в корпусе под наружные кольца по Н7.

Зубчатое колесо насаживается на вал по посадке с натягом ( по ГОСТ 25347-82) обесечивает необходимый натяг в соединении.

Посадка шкива ременной передачи на вал редуктора для удобства демонтажа выполняется по посадке с зазором, обеспечивающей надежность центрирования – , с допольнительным креплением шпонкой.

1.13 Смазка редуктора

Из предыдущих расчетов известно:

1.13.1 Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба. По табл. 10.8[3] устанавливаем вязкость масла. При контактном напряжении и окружной скорости вязкость масла должна быть приблизительно равна По табл. 10.29. принимаем масло индустриальное И-Г-А-68 (ГОСТ 20799-75).

1.13.2 Определяем количество масла.

На 1 кВт мощности необходимо литра масла

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом пресс-солидол (С) (ГОСТ 21150-75).

1.14 Сборка редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом, начиная с узлов валов:

На ведущий бал (6) насаживают мазеудерживающее кольцо (16) и шариковые радиальные однорядные подшипники (26), предварительно нагретые в масле до 80-100°С;

В ведомый бал (5) закладывают шпонку (30) и напрессовывают зубчатое коническое колесо (7) до упора в бурт вала; затем надевают распорное кольцо (32) мазеудерживающие кольца (15) и устанавливают шариковые радиальные однорядные подшипники (27), нагретые в масле.

Собранные балы укладывают в основание корпуса редуктора (3) и надевают крышку корпуса (4), покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Затягивают болты (20) и (21), крепящие крышку к корпусу.

После этого в подшипниковые камеры закладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников (9) и (11).

Для нормальной работы подшипников следует следить за тем, чтобы, с одной стороны, вращение подвижных элементов подшипников проходило легко и свободно и, с другой стороны, чтобы в подшипниках не было излишне больших зазоров. Создание в подшипниках зазоров оптимальной величины, производится с помощью регулировки подшипников, для чего применяют наборы тонких металлических прокладок, устанавливаемых под фланцы крышек подшипников. Необходимая толщина набора прокладок может быть составлена из тонких металлических колец

Перед постановкой сквозных крышек (8) и (10) с манжетами в проточки зокладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников и закрепляют крышки болтами (19).

Далее на конец ведомого вала (5) и ведущего бала (6) в шпоночные канавки закладывают шпонки (28) и (29) соответственно, устанавливают звездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорят специальной планкой.

Затем ввертывают пробку (17) маслоспускного отверстия с прокладкой (14) и жезловый маслоуказатель (1) с прокладкой.

Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой (2) с прокладкой (12) из технического картона; закрепляют крышку болтами (19).

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

1.15 Краткие требования по охране труда и технике безопасности

1.15.1 Требования по технике безопасности:

а) Все вращающиеся детали должны быть закрыты защитными кожухами.

б) Корпус редуктора не должен иметь острых углов, кромок и должен быть оборудован монтажным устройством.

в) На ограждение необходимо поставить блокировку и предупредительный знак.

1.15.2 Требования по экологии:

а) Отработанное масло сливать в предназначенные для этого емкости.

б) Вышедшие из строя детали складировать в специальных помещениях.

Заключение

В курсовом проекте продумана конструкция цилиндрического редуктора, выполнены расчеты цилиндрической передачи, валов, колеса, корпуса и крышки редуктора. По каталогам выбраны размеры шпоночных соединений ГОСТ 23360-78 для и выбраны подшипники шариковые радиальные однорядные 105 и 108 ГОСТ 27365-87. Для деталей и узлов проведены необходимые проверочные расчеты.

Графическая часть (сборочный чертеж цилиндрического редуктора, чертеж цилиндрического косозубого колеса, чертеж ведомого вала) выполнена согласно требованиям ЕСКД. Продуманы требования по технике безопасности и охране труда; по сборочному чертежу описан процесс сборки редуктора.

Список использованных источников

1. Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин [Текст]/С.А. Чернавский — М.: Машиностроение, 1988 — 416 с.

2. Куклин, Н.Г. Детали машин [Текст]/Н.Г. Куклин, Г.С. Куклина, В.К. Житков — М.: Илекса, 1999 — 392 с.

3. Шейнблит, А.Е. Курсовое проектирование деталей машин [Текст]/А.Е. Шейнблит - М.: Янтарный сказ, 2002 — 454 с.

4. Экология и безопасность жизнедеятельности: учебное пособие [Текст]/Д.А. Кривошин (и др.)/под ред. Л.А. Муравья — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000 — 447 с.

5. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 1 (3 тома) [Текст]/под ред. В.И. Анурьева — М.: Машиностроение, 2000 — 416 с.

6. Ицкович, Г.М. Сопротивление материалов [Текст]/Г.М. Ицкович — М.: Высшая школа, 1998 — 352 с.

7. Фролов, М.И. Техническая механика [Текст]/М.И. Фролов — М.: Высшая школа,1990 -418 с.

Введение

Настоящий курсовой проект выполнен на основе технического задания, которое включает кинематическую схему привода галтовочного барабана, а также необходимые

технологические параметры — окружная сила на барабане окружная скорость барабана диаметр барабана срок службы привода

Новизна проекта заключается в том, что это первая самостоятельная конструкторская работа, закрепляющая навыки, полученные по дисциплине: «Детали машин», а также черчению, материаловедению, метрологии.

Объектом исследования является цилиндрический редуктор. Глубина проработки заключается в том, что расчет и проектирование основных деталей и узлов доводится до графического воплощения.

Актуализация проекта состоит в том, что умение расчета и проектирования деталей и узлов общего машиностроения востребованы в курсовых проектах по специальности, дипломном проекте, на производстве.

Основные этапы работы над проектом:

1. Кинематический и силовой расчет привода.

2. Проектные расчеты цилиндрической зубчатой передачи, валов, колеса, корпуса и крышки редуктора.

3. Эскизная компоновка редуктора.

4. Выбор стандартных деталей и узлов

5. Проверочный расчет деталей и узлов.

6. Выполнение сборочного чертежа редуктора и рабочих чертежей ведомого вала и цилиндрического колеса

Теоретическая часть работы заключается в составлении краткого описания редуктора, разработке процесса его сборки по сборочному чертежу и назначения требований по технике безопасности и охране труда.

Существенной особенностью проектирования является то, что каждый расчет производится по донным, полученным в предыдущих расчетах. Чертежи выполнены по размерам, полученным в ходе расчета. [1]

Содержание

Введение… 3

1 Специальная часть… 4

1.1 Краткое описание редуктора… 4

1.2 Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчеты 4

1.3 Расчет червячной передачи… 6

1.4 Проектный расчет ведущего вала… 10

1.5 Проектные расчет ведомого вала… 11

1.6 Конструктивные размеры колеса… 12

1.7 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора… 13

1.8 Эскизная компоновка редуктора… 15

1.9 Подбор шпонок и их проверочный расчет… 15