Редуктор общего назначения

Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода. Расчет зубчатых колес редуктора. Предварительный расчет валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса. Проверка долговечности подшипников ведущего вала. Уточненный расчет ведущего вала.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи. Указанные механизмы являются наиболее распространенной тематикой курсового проектирования.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:

- типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные);

- числу ступеней ( одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.);

- типу зубчатых колёс (цилиндрические, конические, коническо цилиндрические и т. д.);

- относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные);

- особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т. д).

1. Расчет цилиндрического редуктора

1.1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Общий КПД привода , вычисляют по формуле

, (1)

где - КПД цилиндрической закрытой передачи,

- КПД пары подшипников,

- КПД ременной передачи,

Требуемую мощность электродвигателя , вычисляют по формуле

(2)

По требуемой мощности выбираем двигатель, с синхронной часто той вращения 4А100L4 с параметрами и скольжением [1,П1]

Действительную частоту вращения , вычисляют по формуле

(3)

Общее передаточное отношение привода , вычисляют по формуле

 (4)

Принимают передаточное число для редуктора = 3. Тогда, для ременной передачи

(5)

Частоту вращения ведущего и ведомого валов , вычисляют по формуле

(6)

(7)

Угловую скорость ведущего и ведомого валов , вычисляют по формуле

, (8)

Вращающие моменты на ведущем и ведомом валах редуктора , вычисляют по формуле

(9)

(10)

1.2 Расчет зубчатых колес редуктора

Выбирают материалы со средними механическими характеристиками [1, табл.3.3]: для шестерни - сталь 45, термическая обработка - улучшение, твердость НВ 230; для колеса - сталь 45, термическая обработка - улучшение, но твердость на 30 единиц ниже - НВ 200.

Допускаемое контактное напряжение , вычисляют по формуле:

(11)

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

По [1, табл. 3.2] для углеродистых сталей с твердостью поверхностей зубьев менее HB 350 и термической обработкой (улучшением)

;

KHL - коэффициент долговечности; при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимаем KHL = 1; [1, с.33] коэффициент безопасности [SH] = 1,10; [1,с.33].

Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение для шестерни и колеса , вычисляют по формуле

(12)

.

Тогда расчётное допускаемое контактное напряжение

Требуемое условие выполнено.

Коэффициент , несмотря на симметричное расположение колес относительно опор, примем выше рекомендуемого для этого случая, так как со стороны ременной передачи действуют силы, вызывающие дополнительную деформацию ведомого вала и ухудшение контакт зубьев. Принимаем предварительно как в случае несимметричного расположения колес значение [1, табл. 3.1].

Принимают для косозубых колес коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию [1, см. с. 36].

Межосевое расстояние , из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев, вычисляют по формуле

(13)

где для косозубых колес Ka=43, а передаточное число нашего редуктора

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 [1,см. с. 36].

Нормальный модуль зацепления , вычисляют по формуле

(14)

Принимаем по ГОСТ 9563-60 ; [1,c.36].

Определим число зубьев шестерни и колеса , вычисляют по формулам

(15)

Принимаем тогда число зубьев колеса вычисляют по формуле

(16)

Уточняем значение угла наклона зубьев:

(17)

Основные размеры шестерни и колеса , вычисляют по формуле

- диаметры делительные

,

выполняют проверку

(18)

- диаметры вершин зубьев

(19)

(20)

- ширину колеса и шестерни , вычисляют по формуле

(21)

(22)

Коэффициент ширины шестерни , вычисляют по формуле

(23)

Окружную скорость колес, вычисляют по формуле

(24)

Принимают 8-ю степень точности; [1,c.32].

Коэффициент нагрузки KH, вычисляют по формуле

(25)

где - коэффициент, зависящий от твердости зубьев

=1,06 [1, табл. 3.5];

- коэффициент для косозубых передач;

=1,09 [1, табл. 3.4];

- коэффициент, зависящий от скорости колес; =1 [1, табл. 3.6].

Проверка контактных напряжений

 (26)

Условие выполнено.

Cилы, действующие в зацеплении, вычисляют по формулам

(27)

(28)

1.3 Предварительный расчет валов редуктора

Предварительный расчет проводят на кручение по пониженным допускаемым напряжениям, .

Диаметр выходного конца ведущего вала , вычисляют по формуле

(29)

Принимают ;[1,c.162], диаметр ведущего вала под подшипниками . Шестерню выполняют за одно целое с валом, в соответствии с рисунком 1.



Рисунок 1 - Конструкция ведущего вала

Диаметр выходного конца ведомого вала , вычисляют по формуле

(30)

Принимают ;[1,c.162], диаметр вала под подшипниками , под зубчатым колесом , в соответствии с рисунком 2.

Рисунок 2 - Конструкция ведомого вала

1.4 Конструктивные размеры шестерни и колеса

Шестерню выполняем за одно целое с валом. Её размеры определены выше: , , .

Колесо кованое [1,рис.10.2 и табл. 10.1]: , , .

Диаметр ступицы , вычисляют по формуле

(31)

Длину ступицы , вычисляют по формуле

(32)

Принимаем длину ступицы .

Толщину обода , вычисляют по формуле

(33)

Принимаем толщину обода .

Толщину диска , вычисляют по формуле

(34)

1.5 Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщину стенок корпуса и крышки , вычисляют по формулам

(35)

(36)

Принимают толщину стенок корпуса и крышки.

Толщину фланцев поясов корпуса и крышки , вычисляют по формулам

(37)

(38)

(39)

Принимают толщину нижнего пояса корпуса

Диаметры болтов фундаментных, крепящих крышку к корпусу у подшипников и соединяющих крышку с корпусом , вычисляют по формулам

(40)

(41)

(42)

Принимают болты с резьбой М16,М12,М10 [1, с.242, таблица 10.3].

1.6 Первый этап компоновки редуктора

Первый этап служит для приближенного определения зубчатых колес для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников. Компоновочный чертеж выполнен в одной проекции - ра...