Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

Институт информационных технологий

Специальность Промышленная Электроника

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По курсу Техническая механика

Вариант № 5

Минск, 2012

1. Назначение и область применения привода

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного органа и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса, в котором размещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе размещают также устройства для смазывания или устройства для охлаждения.

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного задания. Наиболее распространены горизонтальные редукторы. Как горизонтальные, так и вертикальные редукторы могут иметь колеса с прямыми, косыми и круговыми зубьями. Корпус чаще всего выполняют литым чугуном, реже сварным стальным. Валы монтируются на подшипниках качения или скольжения. Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для редукторов всех типов обусловлен общей компоновкой привода.

Спроектированный в настоящем курсовом проекте редуктор соответствует условиям технического задания.

Редуктор нереверсивный. Он может применяться в приводах быстроходных конвейеров, транспортеров, элеваторов, других рабочих машин. Конструкция редуктора отвечает требованиям техническим и сборочным. Конструкции многих узлов и деталей редуктора учитывают особенности крупносерийного производства.

В работе над курсовым проектом широко применялась стандартизация и унификация.

Корпус редуктора выполнен разъемным, литым из чугуна марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79. Оси валов редуктора расположены в одной (горизонтальной) плоскости. Благодаря разъему в плоскости осей валов обеспечивается наиболее удобная сборка редуктора.

Валы редуктора изготовляются из стали 45. Для опор валов используются подшипники качения.

Чтобы компенсировать удлинение вала при нагреве, предусмотрен зазор между глухой крышкой подшипника и наружным кольцом подшипника.

Для свободного вращения шестерен предусмотрены подшипники качения.

Смазка зубчатых колес редуктора - картерная, т.е. посредством окунания зубчатых колес в масляную ванну на дне корпуса редуктора. Для смазывания подшипников внутрь их закладывается солидол.

Герметично закрытый корпус редуктора обеспечивает требования, как техники безопасности, так и производственной санитарии.

Для транспортировки редуктор отсоединяют от электродвигателя, отсоединяя муфту, шкив клиноременной передачи и открепляют от фундамента (или рамы привода). Затем транспортируют в нужное место. При этом обязательно нужно пользоваться (во избежание несчастных случаев) предусмотренными для этого в крышке редуктора подъемными ушами.

Для контроля за уровнем масла в корпусе редуктора установлен маслоуказатель. В виду малого перепада уровней масла и возможности удобного просмотра поставлен круглый маслоуказатель.

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Начальные данные:

Ft=1.3kн; V= 3.3 м/с; D=200мм

Обороты на выходе:

Определим передаточное отношение всего механизма:

2.1. Определяем общий КПД привода, ( табл.1.1, стр.5 [1] )

а) КПД конической передачи ;

б) КПД ременной передачи

в) КПД пары подшипников качения .

Таким образом, общий КПД привода будет:

.

Определяем требуемую мощность электродвигателя :

кВт.

2.2. Выбор электродвигателя

Для заданного значения мощности и частоты принимаем асинхронный электродвигатель с номинальной мощностью равной или несколько превышающей : электродвигатель серии 4А132М6 ( табл.5.1 [2] ), для которого кВт,

об/мин, скольжение

Определяем асинхронную частоту двигателя:

Выбираем (табл.5.5 [2] )

2.3. Кинематический расчет привода:

2.3.1. Мощности на валах привода

где - мощность на расчетном валу, кВт;

- мощность на предыдущем валу, кВт;

- КПД передачи между двумя валами.

;

2.3.2. Частота вращения валов:

2.3.3. Крутящие моменты на валах привода:

Результаты расчетов заносим в табл. 2.2.

Таблица 2.2.

Вал	P,кВт	n,об/мин	Т,Нм
1	4.6	1450	52,18
2	4.43	628	95,1
3	4.32	314	185,68
4	4.29	314	183,2

3. Расчет передач (конической прямозубой, клиноременной)

3.1 Расчет конической прямозубой передачи

Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой (полагая, что диаметр заготовки шестерни не превысит 120 мм).

По таблице 3.3 [1] принимаем для шестерни сталь 40X, термообработка ­ улучшение с твёрдостью ; для колеса сталь 45, термообработка  нормализация с твёрдостью .

Определяем допускаемые контактные напряжения по формуле 3.9 [1]:

,

где _Hlimb  предел контактной выносливости при базовом числе циклов по табл. 3.2 [1] ;

K_HL  коэффициент долговечности;

[S_H]  коэффициент безопасности;

- коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев;

- коэффициент, учитывающий влияние окружающей среды;

- коэффициент, учитывающий влияние вязкости смазочного материала;

- коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса;

ГОСТ 21357-87 рекомендует принимать ;

Для колеса: _Hlimb=2HB+70=2220+70=510 МПа.

Для шестерни: _Hlimb=2HB+70=2250+70=570 МПа.

Для длительной эксплуатации принимаем коэффициент K_HL=1;

Коэффициент безопасности [S_H] примем равным 1.1. Тогда для колеса:

.

Тогда для шестерни:

.

В качестве расчетного для конических прямозубых передач принимаем

Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию =0.285 (рекомендация ГОСТ 12289-76).

Тогда внешний делительный диаметр колеса (по формуле 3.29) [1]

T₃= 185,68 Нм;

=2;

= 99 – для прямозубых передач;

- коэффициент для зубчатых передач редукторов([1], табл. 3.1, стр.32); для работающих при постоянной нагрузке =1,04;

Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение =225 мм (стр.49).

Примем число зубьев шестерни =25.

Следовательно число зубьев колеса:

Тогда:

Отклонение от заданного значения:

Внешний окружной модуль:

Уточняем значение:

.

Отклонение от заданного значения:

Углы делительных конусов:

Внешнее конусное расстояние и длина зуба b:

По ГОСТ 12289-76 принимаем b = 36 мм.

9) Внешний делительный диаметр шестерни:

Средний делительный диаметр шестерни:

= 2 (R_e – 0.5 b) sin ₁ = 2 (125.78 – 0.5 36) sin 96.38 мм

d_m2= 2 (R_e – 0.5 b) sin ₂ = 2 (125.78 – 0.5 36) sin 192.81 мм

Внешние диаметры шестерни и колеса по вершинам зубьев:

112.5 + 2 4.5 cos 120.55 мм;

225 + 2 4.5 cos 229.02 мм.

Средний окружной модуль:

Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру

Средняя окружная скорость и степень точности колес

Для конических передач обычно назначают 7-ю степень точности.

Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:

- по ([1], стр39, табл. 3.5 ) выбираем значение коэффициента принимаем = 1,04;

для прямозубых колес значение коэффициента = 1 ([1], стр39, табл. 3.4);

значение коэффициента = 1,05 ([1],стр. 40, табл. 3.6).

Таким образом, .

Проверяем контактное напряжение по формуле 3.27 :

.

Определяем недогрузку:

Силы, действующие в зацеплении ( [1], стр. 158):

окружная ,

радиальная для шестерни или осевая для колеса:

осевая для шестерни или радиальная для колеса

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле ([1], стр. 46)

- коэффициент нагрузки ([1], стр. 43, табл. 3.7, табл. 3.8). Принимаем: , . Таким образом,

Y_F – коэффициент прочности зуба по местным напряжениям выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев ([1], стр. 46):

для шестерни

для колеса

При этом Y_F1 =3.85 и Y_F2 = 3.6 [1, c.42]]

Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба

По табл. 3.9 для стали 40Х улучшенной при твердости НВ350 =1.8 НВ.

Для шестерни = 1,8 250=450 Н/мм²;

Для колеса = 1.8 220=396 Н/мм².

Коэффициент запаса прочности .

По таблице 3.9 =1.75, для поковок и штамповок =1.

Таким образом, =1.75 1=1.75

Допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость:

для шестерни

для колеса .

Для шестерни отношение ;

для колеса

Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, т.к. полученное отношение для него меньше.

Проверяем зуб колеса:

Условие прочности выполнено.