Размеры различных участков валов

Быстроходный, промежуточный, тихоходный

	d	d^к
Быстроходный
Тихоходный

4.3. Определяем основные размеры элементов редуктора.

4.3.1. Толщина стенки (см. [3], стр. 257).

Рис. 3. Стенка редуктора

где d – толщина стенок корпуса, мм

Принимаем d = 6 мм.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ Лист Изм Лист № докум. Подп. Дата 4.3.2. Ширина прилива под крышку корпуса (см. [3], стр. 265). Рис. 4. Прилив для установки крышки корпуса l = 2,2 × d, где l – ширина прилива для установки крышки корпуса, мм l = 2,2 × 6 = 13. 4.3.3. Размеры бобышек под подшипники (см. [3], стр. 263). Рис. 5. Бобышка D_б = 1,25 × D_п + 10, где D_б – диаметр бобышки для установки подшипника качения, мм; D_п – диаметр наружного кольца подшипника, мм D_б1 = 1,25 × 80 + 10 = 110. D_б2 = 1,25 × 52 + 10 = 75. ДМ-04-2.00.00.ПЗ Лист Изм Лист № докум. Подп. Дата 4.3.4. Лапа крепления корпуса редуктора к плите (см. [3], стр. 267). Размеры отверстий: d_лб = 13 мм; D_лб = 17 мм, где d_лб – диаметр отверстия под установку болта, мм; D_лб – диаметр отверстия под установку пружинной шайбы, мм 4.3.5. Фиксирование крышки корпуса относительно корпуса (см. [3], стр. 265). Для первоначальной обработки элементов корпуса необходимо зафиксировать крышку корпуса относительно самого корпуса. Делается это с помощью четырёх цилиндрических штифтов диаметром d_шт = 8 мм. Штифты располагаются произвольно на расстоянии, достаточно удалённом друг от друга. Остальные размеры элементов корпуса и крышки корпуса подбираются конструктивно с учётом рекомендаций для разработки. ДМ-04-2.00.00.ПЗ Лист Изм Лист № докум. Подп. Дата 5. Расчёт на прочность валов редуктора. Расчёт валов на прочность ведём по самому нагруженному валу редуктора. Из расчётов, представленных выше, видно, что самым нагруженным валом редуктора является тихоходный вал редуктора. 5.1. Расчётная схема нагружения вала.

Рис. 7. Схема нагружения тихоходного вала редуктора 5.2. Исходные данные для расчёта вала: Т_тих = 308,46 Н×м; F_t = 2618 Н; F_r = 460 Н; F_k = 0,2 × F_t = 92 H; l₁ = 97 мм; l₂ = 141мм; l₃ = 150 мм; l₄ = 223 мм ДМ-04-2.00.00.ПЗ Лист Изм Лист № докум. Подп. Дата 5.3. Определяем основные реакции в опорах вала. 5.3.1. Находим реакции опор в плоскости OXZ. Следуя условию равновесия вала как конструкции:

где SМ_А – сумма моментов всех сил относительно точки А, Н×м

5.3.2. Находим реакции опор в плоскости OYZ.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ Лист Изм Лист № докум. Подп. Дата

5.3.3. Находим реакции опор в плоскости OKZ.

5.4. Находим эквивалентный момент в каждом из опасных сечений 2, 3 и 5. Для сечения 2:

Нм ДМ-04-2.00.00.ПЗ Лист Изм Лист № докум. Подп. Дата

МПа где s_экв – эквивалентное напряжение сил, МПа;

– диаметр вала рассматриваемого сечения, мм Для сечения 3:

МПа

МПа Для сечения 5:

МПа По полученным значениям определяем, что самое опасное сечение вала 5. Все дальнейшие расчёты будут вестись для этого сечения. ДМ-04-2.00.00.ПЗ Лист Изм Лист № докум. Подп. Дата

5.5. Проверка статической прочности вала. где S_T – коэффициент запаса прочности при расчёте статической прочности вала; s_Т – предел прочности материала, МПа; КП – коэффициент перегрузки Для материала сталь 45 улучшенную принимаются следующие механические характеристики (см. [6], стр. 101): Так как S_Т [S_Т] = 1,4 условие статической прочности вала выполняется. 5.6. Проверка усталостной прочности вала. где S_s – коэффициент запаса прочности при действии изгибающих нагрузок (см. [3], стр. 166); S_t – коэффициент запаса прочности при действии скручивающих нагрузок (см. [3], стр. 166) где s_а – нормальные напряжения изгиба, МПа; W_из5 – полярный момент сопротивления изгибу, мм³ где t_а – касательные напряжения при скручивании, МПа
					ДМ-04-2.00.00.ПЗ	Лист

Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Следуя рекомендациям, принимаем значения необходимых величин (см. [3], табл. 10.7, табл. 10.8, табл. 10.9): К_s = 1,9; К_t = 1,4; К_d = 0,75; К_V = 1. Так как S ³ [S] = 1,5..2,5 условие усталостной прочности вала выполняется, и выбранные ориентировочные параметры оставляются.
					ДМ-04-2.00.00.ПЗ	Лист

Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

6. Расчёт на прочность подшипниковых опор валов редуктора. Так как самыми нагруженными опорами в редукторе являются опоры тихоходного вала, следовательно, расчёт подшипниковых опор производится по самой нагруженной опоре тихоходного вала. Расчёт подшипниковых опор тесно связан с расчётом валов на прочность, поэтому для расчёта необходима расчётная схема нагружения вала (см. рис. 4.1). Подшипниковые опоры выбираем следуя рекомендациям (см. [7], табл. 96) Исходные данные для расчёта: L_h = 16000 час; N_R = 0; V = 1; K_б = 1,3; K_t = 1; d_п = 40 мм; n = n_тих = 94,43 мин^-1; F_r = 460 H, где L_h – требуемая долговечность привода, час; N_R – режим работы привода; K_б – коэффициент, учитывающий характер нагрузки (см. [3], табл. 7.4); K_t – температурный коэффициент (см. [3], стр. 107); d_п – диаметр участка вала под установку подшипниковой опоры, мм 6.1. Определение суммарных реакций в каждой опоре вала.

где R_A_S, R_B_S – суммарные реакции в каждой из опор вала, Н

Из расчёта видим, что самой нагруженной опорой вала является опора В, следовательно все дальнейшие расчёты будут вестись относительно этой опоры. 6.3. Проверка динамической грузоподъёмности опоры.

где L_hp – расчётная долговечность привода, час; a₁ – коэффициент надёжности подшипниковой опоры; a₂₃ – коэффициент учитывающий влияние качества изготовления подшипника; F_экв _max – максимальная эквивалентная нагрузка в опорах подшипника, Н; р – показатель степени (р = 3 для шарикоподшипников

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

где F_экв _A – эквивалентная динамическая нагрузка в опоре А, Н; F_экв_В – эквивалентная динамическая нагрузка в опоре В, Н

где Х_A, – уточнённые значения коэффициентов Х₀ (см. [3], табл. 7.1); Принимая Х_А = Х_В = 1 имеем:

Учитывая, что L_hp ³ L_h, что условие динамической грузоподъёмности подшипниковой опоры выполняется, и выбранные подшипники подходят для установки. Окончательно принимаем для тихоходного и быстроходного валов принимаем подшипники роликовые конические однорядные марки 7205А ГОСТ 27365-87.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

7. Расчёт призматического шпоночного соединения для валов редуктора. Определяем напряжения смятия для шпоночного соединения на валах редуктора и выполняем проектный расчёт шпоночного соединения. Для шпоночного соединения на известном диаметре вала выбираем стандартную призматическую шпонку с материалом сталь 3 (см. [7], стр. 520 табл. 2), с размерами b, h, t, t₁ и [s_см] = 80 МПа Рис. 8. Шпоночное соединение 1. Вал; 2. Ступица зубчатого колеса; 3. Шпонка

где s_см – напряжения смятия в шпоночном соединении, МПа; Т – момент, передаваемый валом редуктора, Н×м; d – диаметр вала с шпоночным пазом, мм; h – высота шпонки, мм; [s_см] – допускаемое напряжение смятия, МПа Из условия прочности шпонки на смятие получаем проектный расчёт рабочей длины шпонки:

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Таблица 4 Размеры шпонок

Вал	b	h	t₁	t₂	Расчетная l_р	Принимаем
Тихоходный: под колесо под муфту			5,5	3,8 3,3
Быстроходный			2,5	1,8

Сравнивая полученное значение длины шпонки с выбранными размерами шпоночного соединения, получаем, что выбранный материал подходит по своим механическим характеристикам.

Принимаем шпонку призматическую по ГОСТ 8788 – 68:

Тихоходный:

под колесо 14´9´40

под муфту 10´8´45

Быстроходный 4´4´60

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

8. Выбор системы смазки редуктора и смазочных материалов Для уменьшения потерь мощности на трение, снижения интенсивности изнашивания трущихся поверхностей, их охлаждения и очистки от продуктов износа, а также для предохранения от заедания, задиров, коррозии должно быть обеспечено надежное смазывание трущихся поверхностей. Для смазывания передач применяю картерную систему. В корпус редуктора заливаю масло И-Г-А-32 так, чтобы в масляную ванну было погружено коническое колесо на всю ширину b венца. Глубина масляной ванны составила 109 мм. . Колеса при вращении увлекают масло, разбрызгивая его внутри корпуса. Масло попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекает в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей. Подшипники смазываются тем же маслом, что и детали передач. Брызгами покрыты все детали передач и внутренние поверхности стенок корпуса. Стекающее с колес, валов и со стенок корпуса масло попадает в подшипник. Для смазывания подшипников вала конической шестерни, удаленных от масляной ванны, на фланце корпуса в плоскости разъема делаю канавку, а на крышке корпуса скосы. В канавки со стенок крышки корпуса стекает разбрызгиваемое колесом масло и через отверстия в стакане попадает к подшипникам. Для замены масла в корпусе предусмотрено сливное отверстие, закрытое пробкой с цилиндрической резьбой. Цилиндрическая резьба не создает надежного уплотнения, поэтому под такую пробку ставлю уплотняющую прокладку из фибры. Для наблюдения за уровнем масла в корпусе я установил жезловый маслоуказатель (щуп). В качестве уплотнительного устройства применил манжетные уплотнения: Резиновая армированная 1-40х60-3ГОСТ 8752-79 и 1-18х36-3ГОСТ 8752-79.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

9. Выбор стандартной муфты привода. Выбор осуществляется по передаваемому моменту Т_в=400 Нм и диаметру посадочного конца вала d=38 мм по атласу деталей машин (ГОСТ 21424-93 таблица 21.3.9 [3]). Выбираем муфту со следующими параметрами Т=400 Нм, d=38 мм, L=196 мм, l=30 мм.

Рис. 9 Муфта со звёздочкой

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

10. Конструирование опорной рамы привода. При изготовлении рамы применил швеллеры стальные горячекатаные по ГОСТ 8240-89 N 12. Раму сконструируем из двух продольно и приваренных к ним трех поперечно расположенных швеллеров. Раму при сварке сильно коробит, поэтому все базовые поверхности обрабатывают после сварки, отжига и правки (рихтовки). Высоту платиков после их обработки принимаю h = 5 мм. . Швеллеры расположил полками наружу, т.к. это удобно для крепления узлов к раме, осуществляемого болтами. Для крепления рамы к полу цеха применил фундаментные болты в количестве 6 шт. Фундаментные болты устанавливают в скважины, просверленные в полу цеха твердосплавным или алмазным инструментом, свободно перерезывающим и арматуру. Болт состоит из шпильки, шайбы и гаек. Шпильки фундаментных болтов изготавливают из углеродистой стали марки ВСт3пс2 по ГОСТ 380-88. На необработанном бетонном полу оборудование устанавливают с подливкой раствора цемента под опорную поверхность. Перед подливкой оборудование выверяют на горизонтальность подкладками или клиньями. Болты закрепляют в скважине цементным раствором при вибропогружении в него шпидьки болта или путем утрамбовывания сырого цементного порошка.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

11.Краткие рекомендации по сборке редуктора. При сборке редуктора вырабатывается последовательность операций соединения элементов конструкции. Сборка редуктора начинается со сборки валов. Предварительно, детали, участвующие в соединении, необходимо подготовить к сборке. На промежуточный и тихоходный валы редуктора устанавливаются зубчатые колёса и фиксируются относительно вала шпонками. Далее, для предотвращения осевого смещения колеса на валу устанавливаются необходимые распорные втулки. На опорные участки валов устанавливаются подшипниковые опоры марок 205 ГОСТ 8338 – 75 и 208 ГОСТ 8338 – 75, предварительно нагретые в масле. Для предотвращения утечки смазочного материала на выходные концы валов устанавливаются резиновые армированные манжеты 1 – 40 х 60 – 3 ГОСТ 8752 – 70 и 1 – 25 х 42 – 3 ГОСТ 8752 – 70 (см. [8], стр. 190, табл. 30). Собранные валы устанавливаются в корпусе редуктора. Далее на выходные участки валов надеваются закладные крышки подшипников и устанавливаются в корпусе редуктора. Закладные участки валов также закрываются крышками. На корпус редуктора устанавливается крышка корпуса, фиксируется относительно корпуса цилиндрическими штифтами для предотвращения смещения и закрепляется болтами М12 – 6g х 70.65 ГОСТ 7766 – 70. Для улучшения условий эксплуатации редуктора внутрь корпуса заливается смазочный материал – масло И-Г-А-32 ТУ 38 101413-78. Далее крышка люка закрывается и фиксируется относительно крышки корпуса винтами М6 – 6g х 10.35 ГОСТ 1491 – 80. Редуктор устанавливается на сварную раму, и крепиться к ней посредством болтов М20 – 6g х 40.58 ГОСТ 7766 – 70.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В результате выполненной работы создана конструкция привода цепного конвейера, спроектированы его основные узлы и детали, подобраны необходимые стандартные изделия. Графический материал проекта имеет общий объем 4 листа формата А1 и включает в себя: § чертеж общего вида привода цепного конвейера (формат А1); § сборочный чертеж конического зубчатого редуктора (формат А1); § сборочный чертеж исполнительного звена привода – вала приводного со звездочкой (формат А1); § рабочие чертежи деталей привода (три чертежа формата А3,два-формата А4). Пояснительная записка к проекту изложена на листах формата А4 и содержит информацию о разработанных конструкциях нестандартных узлов и деталей привода, материалах, необходимых для их изготовления, а также о включенных в его состав стандартных изделиях. Даны проектные и проверочные расчеты узлов и деталей привода, подтверждающие их работоспособность в заданных условиях эксплуатации. Приведены спецификации к чертежу общего вида привода и сборочным чертежам его узлов. Таким образом, в ходе курсового проектирования разработан учебный проект привода ленточного конвейера, имеющего параметры, полностью соответствующие заданным характеристикам и условиям эксплуатации.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ЛИТЕРАТУРА. 1. Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1991 или 1998. 2. Решетов Д.Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1989. 3. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 1998 или 2000. 4. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Н. Решетова. – М.: Машиностроение, 1992 – Часть 1. 5. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Н. Решетова. – М.: Машиностроение, 1992 – Часть 2.

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Обозначение

Наименование

Приме- чание

Документация

ДМ-04-2.00.00.ВО

Чертеж общего вида

ДМ-04-2.00.00.ПЗ

Пояснительная записка

Сборочные единицы

ДМ-04-2.10.00

Вал приводной

ДМ-04-2.20.00

Рама опорная

ДМ-04-2.30.00

Редуктор зубчатый

Детали

ДМ-04-2.00.11

Болт фундаментный М20

ДМ 04-02.00.12

Шкив малый

ДМ 04-02.00.13

Шкив большой

Стандартные изделия

Двигатель IM 1081

АИР 112МА6 ТУ 16525.564-84

Муфта

ГОСТ 14084-76

Крепежные изделия:

Болт М12-6gx50.46

ГОСТ 7796-70

Гайка М12-6Н.5

ГОСТ 5915-70

Гайка М20-6Н.5

ГОСТ 5915-70

Шайба 12 65Г ГОСТ 6402-70

Шайба 20 65Г ГОСТ 6402-70

ДМ-04-2.00.00

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Тарасова С.С.

Привод цепного конвейера

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Палочкин С.В.

МГТУ им. А.Н.Косыгина Кафедра Прикладной мехпники Группа 4-08

Н.контр.

Утв.