Проектирование одноступенчатого редуктора общего назначения

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет

2 Расчет зубчатых колес редуктора

3 Предварительный расчет валов редуктора

4 Конструктивные размеры шестерни и колеса

5 Конструктивные размеры корпуса редуктора

6 Первый этап компоновки редуктора

7 Проверка долговечности подшипника

8 Второй этап компоновки редуктора

9 Проверка прочности шпоночных соединений

10 Уточненный расчет валов

11 Выбор сорта масла

Литература

Введение

Задачи конструирования состоит в создании машин, полно отвечающих потребностям народного хозяйства, дающих наибольший экономический эффект и обладающих наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.

Главными показателями являются: высокая производительность, экономичность, прочность, надежность, малая масса, металлоемкость и многое другое.

При создании машин рекомендуется придерживаться следующих правил:

добиваться максимального повышения полезной отдачи путем увеличения производительности машин и объема выполняемых ими операций;

добиваться всемерного снижения расходов на эксплуатацию машин уменьшением энергосбережения, стоимости обслуживания и ремонта;

всемерно увеличивать долговечность машин как средство повышения фактической численности машинного парка и увеличения их суммарной полезной отдачи;

конструировать машины с расчетом на безремонтную эксплуатацию с полным устранением капитальных ремонтов и с заменой восстановительных ремонтов комплектацией машин сменными узлами;

обеспечивать полную взаимозаменяемость деталей;

обеспечивать высокую прочность деталей и машин в целом способами, не требующими увеличения массы.

Проектируя, конструктор должен добиваться всемерного увеличения ее рентабельности и повышения экономического эффекта за весь период работы.

Исходные данные:

Спроектировать одноступенчатый редуктор общего назначения Р_з=6,95 кВт, n_з=230 об/мин.

1 Кинематический расчет привода

1.1  Подбор электродвигателя

Принимаем последовательность соединения элементов (звеньев) привода по кинематической схеме

ДВ       ОП        ЗП        М         В

Определяем значения коэффициентов полезного действия η элементов, входящих в привод по таблице 1.1 [1] примем:

η₁=0,95 - КПД ременной передачи;

η₂=0,97 - КПД пары цилиндрических зубчатых колес;

η₃=0,99 - коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения;

η₄=0,98 - КПД соединительной муфты;

Общий КПД привода определяем по формуле:

η= η₁ η₂ η₃³ η₄,                                                  (1)

η=0,95×0,97×0,99³×0,98=0,876.

Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле:

Р_тр=Р_з/ η=6,95/0,876=7,934 кВт                                      (2)

Предварительно принимаем передаточные числа открытой U¹ _оп =4 и закрытой U¹_зп=4 передач, входящих в привод

Определяем предварительное значение передаточного числа привода

U¹ _пр= U¹ _оп х U¹ _зп=4х4=16                                          (3)

Определяем требуемую частоту вращения вала электродвигателя, мин^-1

n_тр = n_в х U¹ _пр=230х16=3680                                     (4)

По ГОСТ 19523-81 выбираем электродвигатель 4А 132 M2 У3, Р_дв=11 кВт, n_дв=2930 об/мин.

1.2  Определение частот вращения и крутящих моментов на валах привода

Определяем действительное передаточное число привода

n_дв

                                             U_пр=           =2930/230=12,8                                            (5)

n_в

Принимаем действительное значение передаточного числа открытой передачи U_оп равным предварительному значению U¹_оп

U_оп= U¹_оп=4

Определяем действительное значение передаточного числа закрытой передачи U_зп

U_пр

                                                      U_пр=             = 12,8/4=3,2                                       (6)

U_оп

что можно признать приемлемым, так как оно находится между 2 и 5.

Определяем частоты вращения валов привода

Частота вращения вала двигателя равна n_дв=2930, мин^-1

Частоту вращения быстроходного вала n_б , определяем по формуле

n_б =n_дв/U_оп=2930/4=732,5                                                                                  (7)

Частоту вращения тихоходного вала n_т , определяем по формуле

n_т =n_б/U_зп=732,5/3,2=229                                                                                   (8)

Частоту вращения приводного  вала n_п , определяем по формуле

n_в =n_т=229                                                                                                          (9)

1.13 Определяем мощности на валах привода

Мощность на валу двигателя равна Р_дв=11, кВт

Мощность на быстроходном валу Р_б , определяем по формуле

Р_б =Р_двх η₁ х η₃ =11х0,95х0,99=10,35                                                             (10)

Мощность на тихоходном валу Р_т , определяем по формуле

Р_т =Р_бх η₂ х η₃ =10,35х0,97х0,99=9,94                                                           (11)

Мощность на приводном валу Р_п , определяем по формуле

Р_в =Р_тх η₄ х η₃ =9,94х0,98х0,99=9,64                                                             (12)

1.14 Вращающие моменты:

на валу электродвигателя

9550 х Р_д х 10³     9550х11х10³                              

                                         Т_д=                           =                     =35853 Н мм,           (13)

n_дв                   2930

на быстроходном валу

9550 х Р_б х 10³     9550х10,35х10³

                                         Т_б=                           =                           =134939 Н мм,    (14)

n_б                   732,5

на тихоходном валу

9550 х Р_т х 10³     9550х9,94х10³

                                         Т_т=                           =                           =414528 Н мм,    (15)

n_т                   229

на приводном валу

9550 х Р_в х 10³     9550х9,64х10³

                                         Т_в=                           =                            =402018 Н мм,    (16)

n_в                   229

Полученные данные сводим в таблицу 1

Параметр	Вал привода
	двигателя	быстроходный редуктора	тихоходный редуктора	приводной
Расчетная мощность Р, кВт	11	10,35	9,94	9,64
Частота вращения n, мин-1	2930	732,5	229	229
Крутящий момент Т, Н мм	35853	134939	414528	402018

2 Расчет зубчатых колес редуктора

Примем материалы: для шестерни сталь 40Х, термообработка - объемная закалка до твердости HRC 50; для колеса сталь 40Х, термообработка - объемная закалка до твердости HRC 45.

Допускаемые контактные напряжения определяем по формуле:

σ_{Н lim b}К_HL

[σ_Н]=                     ,                                                     (7)

[S_H]

где σ_{Н lim b} - предел контактной выносливости при базовом числе циклов для выбранного материала (табл.3.2 [1]) σ_{Н lim b}=18HRC+150;

К_HL=1 - коэффициент долговечности при длительной эксплуатации редуктора