Машинный агрегат

Задание


Машинный агрегат


Потребляемая

мощность Р3, кВт

Частота вращения n3, мин-1 Термообработка зубьев Срок службы Lг , лет Ксут Кгод
7 36 Ц+ТВЧ 5 0,2 0,8

СОДЕРЖАНИЕ


1. Срок службы машинного агрегата

2 Выбор двигателя

2.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя.

2.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

3. Выбор материалов зубчатых передач

4. Расчет зубчатых передач редуктора

4.1 Расчет закрытой цилиндрической передачи

4.2 Расчет закрытой червячной передачи

5. Нагрузки валов редуктора

5.1 Определение сил в зацеплении закрытых передач

5.2 Определение консольных сил

5.3 Силовая схема нагружения валов редуктора

6. Проектный расчет валов

6.1 Выбор материалов валов

6.2 Выбор допускаемых напряжений на кручение

6.3 Определение геометрических параметров ступеней валов

6.4 Предварительный выбор подшипников качения

7. Расчетная схема валов редуктора

Определение реакций в опорах подшипников. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов

8. Проверочный расчет подшипников

9. Проверочные расчеты

9.1 Проверочный расчет шпонок

9.2 Проверочный расчет валов

10. Технический вывод редуктора

Определение массы редуктора

Определение критерия технического уровня редуктора

1. Срок службы машинного агрегата


Срок службы (ресурс) Lh, ч, определяется по формуле;


Машинный агрегат,


где Lг – срок службы привода, 5 года;

tc – продолжительность смены, 8 ч;

Lc – число смен, 2 смены.


Машинный агрегатч.


Принимаем время простоя устройства 15% ресурса.


Машинный агрегатч.


Рабочий ресурс привода примем Lh =4700 ч.

2. Выбор двигателя


2.1 Определим частоту вращения и мощность двигателя


Ррм = 7 кВт – мощность рабочей машины.

Определим требуемая мощность электродвигателя,


Машинный агрегат,


где η – коэффициент полезного действия,


Машинный агрегат,


где: ηм= 0,98 КПД муфты;

ηпк= 0,99 КПД подшипников качения;

ηзп= 0,97 КПД закрытой цилиндрической передачи;

ηч= 0,8 КПД червячной передачи;


Машинный агрегат,

Машинный агрегат кВт.


Выберем тип электродвигателя по Ртр. Выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый асинхронный серии АИ закрытый, АИР132М4.


Рдв, кВт Скольжение, % nдв, мин-1 dэд, мм

Машинный агрегат

11 3,5 1500 38 2,7

2.2 Определим передаточное число привода и его ступеней;


Машинный агрегат,


nном – номинальная частота вращения двигателя;

n3 – частота вращения приводного вала рабочей машины,


nном =Машинный агрегат об/мин.

Машинный агрегат.


Принимаем предел передаточных чисел;

Цилиндрическая закрытая 2 ч 7,1;

Червячная закрытая 8 ч 35,5


Машинный агрегат,


Примем передаточное число червячной передачи uч = 10, тогда


Машинный агрегат,


Примем передаточное число цилиндрической передачи uц = 4.

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода


Мощность:


Двигателя

Машинный агрегаткВт,


Быстроходного вала

Машинный агрегат кВт,


Среднего вала

Машинный агрегат кВт,


Тихоходного вала

Машинный агрегат кВт,


Рабочей машины

Машинный агрегат кВт.


Частота вращения;


Двигателя

Машинный агрегатмин-1,


Быстроходного вала

Машинный агрегат мин-1,

Среднего вала

Машинный агрегат мин-1,


Тихоходного вала

Машинный агрегат мин-1,


Рабочей машины

Машинный агрегат мин-1.


Угловая скорость;


Двигателя

Машинный агрегатс-1,


Быстроходного вала

Машинный агрегат с-1,


Среднего вала

Машинный агрегат с-1,


Тихоходного вала

Машинный агрегат с-1,


Рабочей машины

Машинный агрегат с-1.

Вращающий момент;


Двигателя

Машинный агрегатНЧм,


Быстроходного вала

Машинный агрегат НЧм,


Среднего вала

Машинный агрегат НЧм,


Тихоходного вала

Машинный агрегат НЧм,


Рабочей машины

Машинный агрегат НЧм.

3. Выбор материалов зубчатых передач


Выбор материалов колес для цилиндрической передачи.

Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твёрдость шестерни, назначим больше твёрдости колеса. Для уменьшения габаритов и металлоемкости редуктора примем значения твёрдости рабочей поверхности зубьев завышенными. Материалы для колёса и шестерни выберем, легированные стали: По табл.3.3 [1.] принимаем:

Первая передача.

Шестерня - Сталь 12ХН3А 55…59 HBС, термообработка цементация, Dпред = 125 мм. Средняя твердость Машинный агрегат, НВ = 570.

Колесо - Сталь 40Х улучшение 235…262 HB2, термообработка улучшение, Sпред = 125 мм. Средняя твердость Машинный агрегат, НВ = 455.

Разность средних твердостей Машинный агрегат.

Определяем допускаемые контактные напряжения:

Определяем коэффициент долговечности KHL:


Машинный агрегат,


Колесо:

где NHO2 =68 млн. циклов, число циклов перемены напряжений;

N2 - число циклов перемены напряжений за весь срок службы:


Машинный агрегат циклов.


Так как NHO2> N2, то;

Машинный агрегат.


Шестерня:

где NHO1 =114 млн. циклов, число циклов перемены напряжений;

N1 - число циклов перемены напряжений за весь срок службы:


Машинный агрегат циклов.


Так как NHO1> N1, то;


Машинный агрегат


Определим допускаемое контактное напряжение [σ]НО.


Шестерня:

Машинный агрегатН/мм2.


Колесо:

Машинный агрегат Н/мм2.

Определим допускаемое контактное напряжение для зубьев шестерни и колеса.


Шестерня:

Машинный агрегат Н/мм2.

Колесо:

Машинный агрегат Н/мм2.


Так как передача цилиндрическая прямозубая при НВср1-НВср2>70, то дальнейший расчет будем вести по менее прочным зубьям, то есть по колесу.


Машинный агрегат1127 Н/мм2.


Определим допускаемое напряжение изгиба.

Рассчитаем коэффициент долговечности:


Машинный агрегат,


где NFO = 4∙106 – число циклов перемены напряжения для всех сталей,

наработка за весь срок службы: для шестерни Машинный агрегатциклов, для колеса Машинный агрегат циклов.

Так как N1>NFO и N2>NFO, то коэффициент долговечности KFL = 1.

По таблице 3.1 допускаемые напряжения изгиба, соответствующие числу циклов перемены напряжения:


Шестерня:

Машинный агрегат Н/мм2.


Колесо:

Машинный агрегат Н/мм2.


Допускаемые напряжения изгиба определяем по формуле:

Шестерня:

Машинный агрегат Н/мм2.


Колесо:

Машинный агрегат Н/мм2.


дальнейший расчет будем вести по менее прочным зубьям, то есть по колесу.


[σ]F = 469 Н/мм2.


Выбор материалов колес для червячной передачи.

Червяки изготавливают из тех же сталей что и шестерни зубчатых передач. Материал червяка назначают по таблице 3.1, 3.2 [1], а термообработку принимают в зависимости от мощности на валу. При Р = 11 кВт > 1 кВт, с целью повышения КПД принимаем;

Червяк - Сталь 12ХН3А 50…55 HBС, термообработка цементация, Dпред = 125 мм. Средняя твердость Машинный агрегат, НВ = 505.

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения. Скорость скольжения определяется по формуле:


Машинный агрегат,

Машинный агрегатм/с.


В соответствии со скоростью скольжения из группы 1 принимаем материал колеса;

Колесо – БрО10Н1Ф1 (центробежное литье), σв = 285 Н/мм2, σт = 165 Н/мм2.

Определяем допускаемые контактные напряжения изгиба.

Допускаемые напряжения определяют по табл. 3.6. так как группа материалов 1, а твердость червяка > 45 HRC, то определяем по формуле;


Машинный агрегат,


где Сυ = 0,94, коэффициент, учитывающий износ колес,

КHL – коэффициент долговечности,


Машинный агрегат,


где N – число циклов нагружения зубьев червячного колеса;


Машинный агрегат циклов.

Машинный агрегат.

Машинный агрегат Н/мм2.


KFL - коэффициент долговечности,


Машинный агрегат,


где N – число циклов нагружения,


Машинный агрегат циклов,

Так как Машинный агрегатто Машинный агрегат.


Машинный агрегат.


При нереверсивной передаче


Машинный агрегат Н/мм2.


4. Расчет зубчатых передач


4.1 Расчёт закрытой цилиндрической прямозубой зубчатой передачи


Определим межосевое расстояние:


Машинный агрегат,


где Ка = 49,5 вспомогательный коэффициент для прямозубых передач;

Yа = b2 / а – коэффициент ширины венца колеса, равны 0,28…0,36;

Тн = 1870 Нґм – вращающий момент на выходном валу редуктора;

u = 4 - передаточное отношение пары.

КНb = 1- коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;


Машинный агрегатмм.


Принимаем ближайшее по ГОСТ 2185-66 аw = 180 мм.

Определим модуль зацепления m, мм:


Машинный агрегат,


где Кm=6,8 – вспомогательный коэффициент;

d2 – делительный диаметр колеса,

Машинный агрегатмм;


b2 – ширина венца колеса,


Машинный агрегатмм;


Примем b2=44 мм.

[σ]F =469 Н/мм2 – допускаемое напряжение изгиба материала колеса с менее прочным зубом;


Машинный агрегат.


Принимаем по ГОСТ2185-66 m = 4 мм.

Определим суммарное число зубьев шестерни и колеса:


Машинный агрегат;


Примем ZS =90 зубьев.

Определим число зубьев шестерни:


Машинный агрегат;


Примем Z1 =18 зуба.

Тогда


Z2 = ZS - Z1 = 90 - 18 =72.

Фактическое значение передаточного числа


Uф = Z2/Z1 = 72/18 =4

DU= Машинный агрегат = Машинный агрегат= 0 %,


что меньше допускаемых 4%.

Определим фактическое межосевое расстояние:


Машинный агрегатмм.


Определяем основные геометрические параметры шестерни и колеса. Полученные значения сведём в таблицу 4.1.


Таблица 4.1

Параметр Формула Шестерня Колесо


мм

Диаметр

делительный d = mZ 72 288

Вершин зубьев dа = d+2m 80 296

Впадин зубьев df = d-2,4m 62,4 278,4
Ширина венца

b2 = Yаґа

b1 = b2 + 4

48 44

Проверочный расчет

Проверим межосевое расстояние:


Машинный агрегатмм.


Проверка зубьев по контактным напряжениям:

sН =Машинный агрегат < [s]Н,


где КН = КНb ґ КНa ґ КНn - коэффициент нагрузки.

По таблице 4.2 при Машинный агрегат м/с и 9 степени точности КНa =1– коэффициент учитывающий распределенные нагрузки.

По таблице 4.3. для косозубых колёс при и 9 степени точности имеем КНv = 1,051;

К – вспомогательный коэффициент, К=436;

Ft – окружная сила в зацеплении,


Машинный агрегатН;


Средние крутящий момент на колесе,


Машинный агрегат


Машинный агрегат.

sН =Машинный агрегатН/мм2.

sН= 1011 МПа < [s]Н =1127 Н/мм2

в передаче имеется недогрузка которая не должна превышать 10 %;


Машинный агрегат,


условие выполняется.

Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:


Машинный агрегат.


где Ft – окружная сила в зацепление, Н;

КFα =1 – коэффициент, учитывающий распределенные нагрузки;

КFβ =1 – коэффициент неравномерности нагрузки;

КFυ =1,13 – коэффициент динамической нагрузки;

Yβ =Машинный агрегат - коэффициент, учитывающий наклон зубьев;

YF1 и YF2 – коэффициент формы зуба шестерни и колеса:

YF1= 4,2 при Машинный агрегат,

YF2=3,61 при Машинный агрегат.


Машинный агрегатН/мм2,

Машинный агрегат Н/мм2.


условие выполняется.

5. Нагрузки валов редуктора


5.1 Определим силы в зацеплении закрытых передач


Червячная передача


Окружная

Машинный агрегатН.

Машинный агрегат Н,


Радиальная

Машинный агрегатН.


Осевая

Машинный агрегатН.

Машинный агрегатН.


В проектируемом приводе цилиндрические пары с углом наклона зуба β=00, угол зацепления принят α=200.

Цилиндрическая передача.


Окружная

Машинный агрегатН,

Машинный агрегатН.

Радиальная

Машинный агрегатН.


5.2 определение консольных сил


В проектируемом приводе учитывается нагрузка вызываемая муфтами соединяющая редуктор с кормоприготовительным комбайном и двигатель с редуктором.

Консольная сила муфты на быстроходном валу редуктора.


Машинный агрегатНЧм.


Выберем муфту втулочно-пальцевую 250-38-1.1-32 – 11.2-У2 ГОСТ 21424-75

Консольная сила муфты на тихоходном валу редуктора.


Машинный агрегатНЧм.


Выберем муфту цепную 2000-80-1.1Ч80-1.2-У3 ГОСТ 20742-81,

5.3 Силовая схема нагружения валов редуктора


Машинный агрегат

6. Проектный расчет валов


6.1 Выбор материалов валов


В проектируемом редукторе выбираем одинаковую для всех валов сталь 45, термически обработанную.


6.2 Определение допускаемых напряжений на кручение


Предварительный расчет на кручение проводится по пониженным допускаемым напряжениям. Для стали 45 - [tк] = 10…20 Н/мм2 без учёта влияния изгиба.


Определение геометрических параметров валов

Наименьший диаметр при допускаемом напряжении.

вал быстроходный

Входной элемент открытой передачи (под шкив плоскоременной передачи):


Машинный агрегатмм.


Под полумуфту dм=32 мм.

Примем длину ступени под полумуфту lм = 58 мм стр. 401.

Под подшипники


Машинный агрегат,


где t =2,5 мм значение наименьшей величины бурта.

Машинный агрегатмм.


примем dп=40мм.

Примем длину ступени под подшипник lп = Машинный агрегат мм.

Вал средний

Ступень вала под подшипник:


Машинный агрегатмм.


Под подшипник dп = 50 мм.

Примем длину ступени под подшипник lп = Машинный агрегат мм.

Под колесо


Машинный агрегат,


где r = 3 мм значение наименьшей величины бурта.


Машинный агрегатмм.


примем dк = 61 мм.


Вал тихоходный

Выходной элемент вала (под полумуфту):


Машинный агрегатмм.


примем dк1 = 80 мм.

Под подшипники


Машинный агрегат,


где t =3,5 мм значение наименьшей величины бурта.


Машинный агрегатмм.


примем dп= 90 мм.

Под колесо цилиндрической передачи


Машинный агрегат,


где r = 3,5 мм значение фаски подшипника.


Машинный агрегатмм.


примем dк2 = 105 мм.


6.4 Предварительный выбор подшипников


По полученным данным при вычерчивании валов (габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипника). принимаем:

Для вала быстроходного:

Роликовые конические – типа 7000, средняя широкая серия α=120.

Для среднего вала

Роликовые конические – типа 7000, легкая серия α=120.

Для тихоходного вала

Шариковые радиальные однорядные – типа 100, особолегкая серия.

Валы № Подшипника d D r В Cr Cor


мм. кН
Быстроходный 7608 40 90 2,5 33 90 67,5
Нейтральный 7211 55 100 2,5 21 57,9 46,1
Тихоходный 118 90 140 2,5 24 57,2 39

7. Расчетная схема валов редуктора


7.1 Определим реакцию опор в подшипниках быстроходного вала


Вертикальная плоскость.

Определим опорные реакции, Н:


Fa1

4 058 Н

Fr1

1 481 Н

Ft1

2 583 Н

d1

48 мм

Fм

124 Н

a

103,5 мм

b

103,5 мм

e

108,2 мм

L

207,0 мм

Машинный агрегат

Машинный агрегатМашинный агрегатН.

Машинный агрегат

Машинный агрегатМашинный агрегатН.


Проверка: Машинный агрегат.


Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X:

Машинный агрегатМашинный агрегат0; Машинный агрегат;Машинный агрегат;

Машинный агрегат27,9 Машинный агрегат, Машинный агрегат125,3 Машинный агрегат.


Горизонтальная плоскость.

Определим опорные реакции, Н:


Машинный агрегат

Машинный агрегат=1103Н,

Машинный агрегат

Машинный агрегат=1356 Н,


Проверка: Машинный агрегат.


Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y:


Машинный агрегат; Машинный агрегат;

Машинный агрегатМашинный агрегат;

Машинный агрегатМашинный агрегат.


Строим эпюру крутящих моментов ;

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
-->

Похожие рефераты: