Курсовая работа (т): Разработка редуктора для привода ленточного конвейера

Делительный диаметр зубчатого колеса d2= 236.7272644042969 мм

Диаметр выступов колеса da2= 241.7272644042969 мм

Ширина венца шестерни b1= 50.09999847412109 мм

Ширина венца зубчатого колеса b2= 44.09999847412109 мм

Угол наклона зубьев b3= .1892645508050919 рад

Коэффициент смещения исходного контура x = 0

Окружная сила в зацеплении ft = 3726.3134765625 h

Распорная сила в зацеплении fr = 1356.378051757812 h

Осевая сила в зацеплении fa = 713.8025512695312 h

3. Расчетные допускаемые напряжения 1061 МПа

Межосевое расстояние a = 100 мм

Модуль нормальный mn = 2 мм

Число зубьев шестерни z1= 15

Число зубьев колеса z2= 83

Делительный диаметр шестерни d1= 30.61224365234375 мм

Диаметр выступов шестерни da1= 35.08283233642578 мм

Делительный диаметр зубчатого колеса d2= 169.3877563476562 мм

Диаметр выступов колеса da2= 172.9171752929688 мм

Ширина венца шестерни b1= 37.5 мм

Ширина венца зубчатого колеса b2= 31.5 мм

Угол наклона зубьев b3= .2003347426652908 рад

Коэффициент смещения исходного контура x = .1176470592617989

Окружная сила в зацеплении ft = 5207.6962890625 h

Распорная сила в зацеплении fr = 1895.601440429688 h

Осевая сила в зацеплении fa = 1057.46728515625 h

. Диаметры валов (стр.43 [3])

а) тихоходный вал

Принимаем 68 мм

Принимаем 78мм

Принимаем 88 мм, d_в ³ d_n

б) промежуточный вал

Принимаем 55 мм

Принимаем 45 мм

Принимаем 63 мм

Принимаем 55 мм, d_к ³ d_n;     d_БП £ d_к

в) быстроходный вал

Принимаем 30 мм, d_п = 38 мм

Принимаем 42 мм.

14. Проектировочный расчет валов.

а) быстроходный вал

M_xA = -F_t1 × в + х_B × (в + с) = 0,

х_B = (F_t1 × в) / (в + с) = (2794,69 × 215) / (215 + 77) = 2057,73Н

x_A - F_t1 + x_в = 0

х_А = F_t1 - x_в = 2794,69 - 2057,73 = 736,96 Н

М_А = (F_a1 × d) / 2 = (535,34 × 0,048) / 2 = 12,85 Н×м

M_yA = М_А - F_t1 × в + У_в × (в + с) - S_A = 0

где S_A = 456 Н

_B = (F_r1 × в - М_А + S_A) / (в + c)] =

= (1017,27 × 0,215 - 12,85 + 456) / 0,292 = 750,5 Н

У_А - F_r1 + У_в + S_A = 0

У_А = F_r1 - У_в - S_A = 1017,27 - 750,5 - 456 = -189,23 Н

I уч. 0 £ х₁ £ а

M_Ux1 = 0

M_Uy1 - S_А × х₁ = 0

M_Ux1 = S × x₁ = 456 × 0 = 0

× 0,247 = 112,63 Н×м

II уч. 0 £ х₂ £ в

736,96 × 0,215 = 158,39 Н×м

M_Uy2 - y_А × x₂ - S_А × (а + х₂) = 0

M_Uy2 = -189,23 × 0 + 456 × (0,247 + 0) = 112,63 Н×м

-189,23 _* 0,215 + 456 _* (0,247 + 0,215) = 169,98Н_*м

III уч. 0 £ х₃ £ c

M_Ux3 + x_B × x₃ = 0

M_Ux3 = 2057,73 × 0 = 0

,73 × 0,077 = 158,45 Н×м

M_Uy3 + y_B × x₃ = 0

M_Uy3 = 750,5 × 0 = 0

,5 × 0,077 = 57,79 Н×м

б) промежуточный вал.

M_xA = -х_B × (а + в + с) - F_t2 × (a + в) - F_t3 × a = 0

х_B = - (F_t2 × (a + в) + F_t3 × a) / (а + в + с) = - (7604,2 × 0,219 + 2794,69 × 0,1) / 0,3 = - 6482,78 Н

х_А + F_t3 + F_t2 + х_в = 0

х_А = -F_t3 - F_t2 - х_в = -7604,2 - 2767,93 + 6482,78 = -3889,35 Н

М_А2 = (F_a2 × d) / 2 = (535,34 × 0,241) / 2 = 64,5 Н_*м

М_А3 = (F_a3 × d) / 2 = (1544,1 × 0,093) / 2 = 71,8 Н_*м

M_yA = М_А2 + М_А3 + y_B (а + в + c) - F_r3 × a + F_r2 × (а + в) = 0

y_B = (F_r3 × a - F_r2 × (а + в) - М₃ - М₂) / (а + в + c) = (1017,27 × 0,1 - 2767,93 × 0,219 - 64,5 - 71,8) / 0,3 = -640,75 Н

у_А - F_r3 + F_r2 + У_в = 0

у_А = F_r3 - F_r2 - У_в = 2767,93 - 1017,27 + 640,75 = 2391,41 Н

I уч. 0 £ х₁ £ а

M_Ux1 - x_a × x₁ = 0

M_Ux1 = x_a × x₁ =-3889,35 × 0     = 0

,35 × 0,1 = -388,94

_Uy1 - y_A × x₁ = 0_Uy1 = y_A × x₁ = 2391,41 × 0   = 0

,41 × 0,1 = 239,14

II уч. 0 £ х₂ £ в

M_Ux2 - x_А (а × x₂) - F_t3 × x₂ = 0

M_Ux2 =-3889,35 × (0,1 + 0) + 7604,2 × 0 = -388,94

,35 × (0,1+ 0,119) +7604,2 × 0,119 =53,13

M_Uy2 - y_А (а × x₂) + F_r3 × х₂ + М₃ = 0

M_Uy2 = 2391,41 × (0,1 + 0) - 2767,93 × 0 - 71,8 =167,34

,41 × (0,1 + 0,119) - 2767,93 × 0,119 - 71,8 = 122,54

III уч. 0 £ х₃ £ c

M_Ux3 + x_B × x₃ = 0

M_Ux3 = -6482,78 × 0 = 0

-6482,78 × 0,081 = -525,1

M_Uy3 + y_B × x₃ = 0

_Uy3 =-640,75 × 0 = 0

-640,75 × 0,081 = -51,9

,63 × 0,059 = 200,99

II уч. 0 £ х₂ £ в

M_Ux2 - x_А (а × x₂) - F_t3 × x₂ = 0

M_Ux2 = -8576,1 × (0,059 + 0) + 11041,94 × 0 = -505,99

,1 × (0,059 + 0,0585) + 11041,94 × 0,0585 = -361,74

M_Uy2 - y_А (а × x₂) + F_r3 × х₂ + М₃ = 0

M_Uy2 = 3406,63 × (0,059 + 0) - 4019,26 × 0 - 118,19 = 82,8

,63 × (0,059 + 0,0585) - 4019,26 × 0,0585 - 118,19 = 46,96

III уч. 0 £ х₃ £ c

M_Ux3 + x_B × x₃ = 0

M_Ux3 = -7307,8 × 0 = 0

,8 × 0,0495 = -361,74

M_Uy3 + y_B × x₃ = 0

_Uy3 = -1149,84 × 0 = 0

-1149,84 × 0,0495 = -56,9

в) тихоходный вал.

M_xA = х_B × (а + в) - F_t4 × a = 0

х_B = (F_t4 × a) / (а + в) = (7604,2× 0,11) / 0,33 = 2534,73 Н

х_А - F_t4 + х_в = 0

х_а = F_t4 - х_в =7604,2 - 2534,73 = 5069,47 Н

М_А4 = (F_A4 × d) / 2 = (1544,1× 0,2795) / 2 = 215,79 Н_*м

M_yA = y_B × (а + в) + F_r4 × а + М_А4 = 0_B = - (F_r4×а + М_А4) / (а + в) = - (2767,93× 0,11 +215,79) / 0,33 = -1576,55Н

y_A + F_r4 + у_в = 0

у_А = -F_r4 - у_в = -2767,93+1576,55 = -1191,38 Н

I уч. 0 £ х₁ £ а

M_Ux1 - x_a × x₁ = 0_Ux1 = x_a × x₁ = 5069,47 × 0 = 0

          5069,47 × 0,11 = 557,64

_Uy1 - y_A × x₁ = 0_Uy1 = y_A × x₁ = -1191,38 × 0 = 0

-1191,38 × 0,11     = -131,05

II уч. 0 £ х₂ £ в

M_Ux2 = x_в × x₂ = 2534,73 × 0 = 0

,73 × 0,21 = 532,29

M_Uy2 = y_в × x₂ = -1576,55 × 0 = 0

,55 × 0,21 = -331,09

. Проверка валов на прочность.

а) быстроходный вал:

Запас прочности должен составлять ³ 2,5…3.

Выберем Ст. 45.

По табл. 14.2 стр. 426 [4]:

НВ 270

s_в = 870 МПа      s_т = 640 МПа      s_-1 = 370 МПа     f_s = 0,1

t = 380 МПа        t_-1 = 220 МПа      f_t = 0,05    

Опасным сечение является то сечение, где действует М_иmax.

М_иmax = 232,34 Н×м

b - коэфф., учитывающий влияние шероховатости, при R_z £ 20 мкм b = 1 (стр. 298 [4])

e_s и e_t - масштабные факторы:

e_s =0,79      e_t = 0,675 (табл. 11.6 [4])

К_s и К_t - коэф. концентрации:

К_s = 2, К_t = 2,1 (для валов со шпоночной канавкой, стр. 300 [4])

Напряжение изгиба в валах изменяется по симметричному знакопеременному циклу (стр. 113 [5])

s_а = s                   s_m = 0

Для вала нереверсивной передачи примерно принимается, что напряжения кручения изменяются по пульсирующему отнулевому циклу.

W₀ = 18760 мм³; W_p = 40000 мм³;

в ´ h 18 ´ 11 (шпонка) (табл. 5.9 [5])

Считаем коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

Прочность обеспечена.

б) промежуточный вал:

Запас прочности должен составлять ³ 2,5…3.

Выберем Ст. 45.

По табл. 14.2 стр. 426 [4]:

НВ 270

s_в = 870 МПа      s_т = 640 МПа      s_-1 = 370 МПа     f_s = 0,1

t = 380 МПа        t_-1 = 220 МПа      f_t = 0,05    

Опасным сечение является то сечение, где действует М_иmax (сечение шестерни не учитываем в виду ее большего передаваемого момента и большей ширины).

М_иmax = 534,43 Н×м

b - коэфф., учитывающий влияние шероховатости, при R_z £ 20 мкм b = 1 (стр. 298 [4])

e_s и e_t - масштабные факторы:

e_s =0,805    e_t = 0,69 (табл. 11.6 [4])

К_s и К_t - коэф. концентрации:

К_s = 2, К_t = 2,1 (для валов со шпоночной канавкой, стр. 300 [4])

Напряжение изгиба в валах изменяется по симметричному знакопеременному циклу (стр. 113 [5])

s_а = s                   s_m = 0

Для вала нереверсивной передачи примерно принимается, что напряжения кручения изменяются по пульсирующему отнулевому циклу.

W₀ = 14510 мм³; W_p =30800 мм³;

в ´ h 16 ´ 10 (шпонка) (табл. 5.9 [5])

тогда

Считаем коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

Прочность обеспечена.

в) тихоходный вал:

Запас прочности должен составлять ³ 2,5…3.

Выберем Ст. 40Х.

По табл. 14.2 стр. 426 [4]:

НВ 270

s_в = 880 МПа      s_т = 740 МПа      s_-1 = 400 МПа     f_s = 0,1

t = 440 МПа        t_-1 = 230 МПа      f_t = 0,05    

Опасным сечение является то сечение, где действует М_иmax.

М_иmax = 626,86 Н×м

b - коэфф., учитывающий влияние шероховатости, при R_z £ 20 мкм b = 1 (стр. 298 [4])

e_s и e_t - масштабные факторы:

e_s =0,72      e_t = 0,61 (табл. 11.6 [4])

К_s и К_t - коэф. концентрации:

К_s = 2, К_t = 2,1 (для валов со шпоночной канавкой, стр. 300 [4])

Напряжение изгиба в валах изменяется по симметричному знакопеременному циклу (стр. 113 [5])

s_а = s                   s_m = 0

Для вала нереверсивной передачи примерно принимается, что напряжения кручения изменяются по пульсирующему отнулевому циклу.

W₀ = 64698,75 мм³; W_p = 137598,75 мм³;

в ´ h 25 ´ 14 (шпонка),

тогда

Считаем коэффициент запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

Прочность обеспечена.

. Выбор типа подшипников

Для опор валов цилиндрических колес редукторов применяют чаще всего шариковые радиальные однорядные подшипники. Первоначально примем подшипники шариковые радиальные однорядные.

а) быстроходный вал: подшипник 307 ГОСТ 8338 - 75.

б) промежуточный вал: подшипник 309 ГОСТ 8338 - 75.

в) тихоходный вал: подшипник 315 ГОСТ 8338 - 75.

. Проверка выбора подшипников

а) подшипник 307

d =35 мм;   D = 80 мм; В = 21; r = 2,5; С_r = 33,2кН; С_0r = 18 кН

          х_А = 736,96 Н;     у_А = -189,23 Н;

х_в = 2057,73 Н;    у_в = 750,5 Н.

F_A = 535,34 Н

n = 485 об/мин

(табл. 9.18 [1])

для 1 опоры:

(табл. 9.18 [1]),

где V - коэффициент вращения = 1.

Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка:

P = (Х ×V × F_r1 + У × F_a) × К_б × К_т,

где     К_т = 1 (т. к. t < 100°)

К_б = 1,4 (табл. 9.19 [1])

P = (1 × 0,56 × 2185,72 + 1,71 × 535,34) × 1 × 1,4 = 2995,21 H

Определим номинальную долговечность (ресурс):