Проектирование привода с одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и цепной передачей

 

   Введение. 

   С развитием  машиностроения увеличивается спрос  на редукторы, которые получили широкое  распространение и являются неотъемлемой частью различного рода машин.

   Редуктор  – механизм, служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Его назначение – понижение угловой скорости и соответственно повышение крутящего момента на ведомом валу по сравнению с ведущим.

   Редукторы классифицируются по типу передачи, числу  ступеней, типу зубчатых колес, относительному расположению валов редуктора в пространстве, особенностями кинематической схемы.

   В данной работе рассматриваем косозубый  одноступенчатый горизонтальный цилиндрический редуктор.

   Одноступенчатые редукторы отличаются простотой  в изготовлении, высоким КПД, надежностью  и долговечностью в работе. Поэтому они нашли широкое применение во всех отраслях промышленности.

   Задачей данного курсового проекта является получение практических навыков  в проектировании редукторов. Изучение методов силового и геометрического  расчета, методов изготовления основных деталей редукторов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   I.Проектирование привода с одноступенчатым цилиндрическим косозубым редуктором и цепной передачей. 

   Задание на проектирование.

   Спроектировать  одноступенчатый цилиндрический косозубый  редуктор с цепной передачей для привода к ленточному конвейеру.

   Полезная  сила, передаваемая лентой конвейера, F_л=10 кН; скорость ленты v_л=1,2 м/с; диаметр приводного барабана D_б=300 мм. Редуктор не реверсивный, предназначен для длительной эксплуатации; работа односменная; валы установлены на подшипниках качения. 

   

   Рис. 1. Привод ленточного конвейера с цилиндрическим редуктором и цепной передачей:

   1-электродвигатель; 2-муфта; 3-одноступенчатый редуктор; 4-цепная передача; 5-приводный барабан; 6-лента конвейерная. 

   Расчет  и конструирование. 

   II.Выбор электродвигателя и кинематический расчет. 
 

   КПД пары цилиндрических зубчатых колес  0,98; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, 0,99; КПД открытой цепной передачи 0,92; КПД, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана, 0,99 (табл. 1.1 ).

   Общий КПД привода

   

   Мощность  на валу барабана

   

 кВт.

   Требуемая мощность электродвигателя

   

 кВт.

   Угловая скорость барабана

   

 рад/с.

   Частота вращения барабана

   

 об/мин 

     

   Рис. 2. Кинематическая схема  привода:

   А - вал барабана; В-вал электродвигателя и 1-й вал редуктора; С-2-й вал редуктора. 

   По  требуемой мощности 13,7 кВт с учетом возможностей привода, состоящего из цилиндрического редуктора и цепной передачи, выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин 4А160М6, с параметрами кВт и скольжением 2,6%(табл. П.1 ). Номинальная частота вращения  об/мин, а угловая скорость - 

   

рад/с

   Проверим  общее передаточное отношение:

   

,

   что можно признать приемлемым, так как  оно находится между 6 и 36 (большие  значения принимать не рекомендуется).

Частные передаточные числа (они равны передаточным отношениям) можно принять: для редуктора  u_p=6, для цепной передачи 

 

       Частоты вращения и угловые  скорости валов редуктора и  приводного барабана: 

 

   Вращающие моменты:

   на  валу шестерни

   

   на  валу колеса

   

 
 
 
 

III.Расчет зубчатых колес редуктора. 

   Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками: для шестерни сталь 45, термическая обработка - улучшение, твердость HB 230; для колеса - сталь 45, термическая обработка - улучшение, но твердость на 30 единиц ниже - НВ 200.

   Допускаемые контактные напряжения (формула(3.9) )

   

,

   где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

   Для углеродистых сталей с твердостью поверхностей зубьев менее HB 350 и термической обработкой (улучшением) (табл. 3.2 )

   

;

    - коэффициент  долговечности; при числе циклов  нагружения больше базового, что  имеет место при длительной  эксплуатации редуктора, принимают  =1; коэффициент безопасности (стр.33 ).

   Для косозубых колес расчетное допускаемое  контактное напряжение по формуле 

   

; 

   для шестерни  МПа; 

   для колеса  МПа.

   Тогда расчетное допускаемое контактное напряжение 

   

 МПа.

   

   Требуемое условие  выполнено.

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

   Принимаем для косозубых колес коэффициент  ширины венца по межосевому расстоянию (ГОСТ 2185-66). 

   Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев определяется по формуле (3.7)

   

 мм,

   где для косозубых колес  , а передаточное число нашего редуктора .

   Ближайшее значение по ГОСТ 2185-66 мм

   Нормальный  модуль зацепления принимаем по следующей  рекомендации:

   

 мм;

   принимаем по ГОСТ 9563-60 мм. 

   Принимаем предварительно угол наклона зубьев и определим числа зубьев шестерни и колеса:

   

   Принимаем z₁=23; тогда z₂= z₁  

   Уточненное  значение угла наклона зубьев

   

 

   

.

   Основные  размеры шестерни и колеса:

   диаметры  делительные:

   

мм;

   

 мм.

   Проверка:

   

 мм;

   диаметры  вершин зубьев:

   

 мм;

   

 мм

   ширина  колеса

   

 мм 

   ширина  шестерни

   

   Определяем  коэффициент ширины шестерни по диаметру:

   

. 

   Окружная  скорость колес и степень точности передачи:

   

 м/c.

   При такой скорости для косозубых  колес следует принять 8-ю степень  точности (ГОСТ 1643-81).

   Коэффициент нагрузки . Значения коэффициентов берем из таблиц (3.5; 3.4; 3.6 )

   При , твердости и не симметричном расположении колес относительно опор с учетом изгиба ведомого вала от натяжения цепной передачи . При м/с и 8-й степени точности .При м/с для косозубых колес . Таким образом .