Расчет и конструирование редуктора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Введение
Расчет и конструирование редуктора предполагает определение геометрических и конструктивных размеров отдельных деталей, разработку их конструкций. На основании опыта создания подобных устройств и действующих стандартов приведены рекомендации по определению передаточных чисел каждой передачи, подбору материалов для зубчатых колес и валов, проверке деталей на прочность, разработке эскизной компоновки редуктора, конструированию корпуса, зубчатых колес, валов, крышек подшипников, выбору подшипников, шпонок и муфт.
1. Схема привода
Рис. 1 - схема привода.
В механический привод (рис. 1) входят электродвигатель 1 и редуктор 3. Электродвигатель соединяется с редуктором через муфту 2. Редуктор - волновой. Гибкое колесо 4 редуктора - неподвижно и соединено с корпусом. Подвижное колесо 5 соединено с выходным валом. Редуктор 3 и двигатель 1 установлены на сварной раме 6.
2. Исходные данные
Мощность на выходном валу редуктора Pвых = 5 кВт
Частота оборотов выходного вала nвых = 30 об/мин
Срок службы 5 лет.
Суточный коэффициент Ксут = 0,8
Годовой коэффициент Кгод = 0,9
Нагрузка постоянная.
3. Кинематический расчет привода
Подберем требуемый электродвигатель, для чего определим его потребную мощность.
Pпотр =
где
Pвых - мощность на выходном валу редуктора;
?общ - КПД привода.
КПД привода в данном случае можно определить по формуле:
?общ = ?4подш тАв ?волн тАв ?муф
где
?подш = 0,99 - КПД пары подшипников;
?волн = 0,75 - КПД волновой передачи;
?муф = 0,98 - КПД муфты;
?общ = 0,994*0,75*0,98 = 0,706
Тогда потребная мощность составит
Pпотр = 5 / 0,706 = 7,1 кВт.
Определим передаточное отношение привода, Uволн:
Uволн = 70тАж320 - рекомендованные значения для волновой передачи
Для предварительного расчета принимаем Uволн = 100.
Определим требуемую частоту вращения электродвигателя по формуле:
nдв = nвыхтАвUволн
nдв = 30*100 = 3000 об/мин
По источнику [1; табл. 24.9], исходя из рассчитанных значений требуемой мощности и частоты вращения, подберем электродвигатель. Выбираем электродвигатель АИР112М2 ТУ 16-525564-84 с параметрами: Pдв= 7,5 кВт, синхронной частотой вращения 3000 об/мин (асинхронная частота вращения 2895 об/мин).
Уточним передаточное отношение редуктора:
Uволн= nдв / nвых = 2895 / 30 = 96,5.
Определим действительные числа оборотов валов привода.
введем нумерацию валов привода:
вал дв. - вал двигателя;
вал 1 - входной вал редуктора (вал генератора волн);
вал 2 - выходной вал редуктора.
Тогда получим:
nдв = 2895 об/мин
n1 = nдв = 2895 об/мин
n2 = n1 / Uволн = 2895 / 96,5 = 30 об/мин
Определим крутящие моменты на валах привода:
Крутящий момент на двигателе:
Tдв = 9550 = 9550*7,5 / 2895 = 24,7 Нм.
Крутящий момент на входном валу редуктора:
T1 = Tдв*?подш*?муф = 24,7*0,99*0,98 = 24 Нм.
Крутящий момент на выходном валу редуктора:
T2 = T1*Uволн*?волн*?подш = 24*96,5*0,75*0,99 = 1720 Нм.
4. Расчет волновой передачи
Расчет произведем по источнику [1;стр.20;3]
Выбираем материалы зубчатых колес:
Для гибкого колеса - сталь 30ХГСА с улучшением
(твердость 32тАж37 HRC, предел выносливости ?-1 = 490 МПа).
Для жесткого колеса - сталь 40Х с улучшением.
(твердость 260тАж300 HB)
Переведем твердость в единицах HRC в единицы HB для выбранной стали:
Твердость 310тАж340 HB.
Среднюю твердость колес определим по формуле:
для гибкого колеса
HBср = 0,5(HBmin + HBmax) = 0,5*(310 + 340) = 325.
для жесткого колеса
HBср = 0,5(HBmin + HBmax) = 0,5*(260 + 300) = 280.
Введем индексацию для колес:
b - жесткое колесо
g - гибкое колесо
Определим допускаемые контактные напряжения для колес по общей зависимости:
[?]H = ?HlimZNZRZV/SH
где ?Hlim - предел контактной выносливости;
?Hlim= 2HBср + 70 = 2*280 + 70 = 630 МПа.
Число циклов, соответствующих перегибу кривой усталости:
NHlim = 30(HBср)2,4 = 30*2802,4 = 2,24107.
Действительные числа циклов перемены напряжений:
Ng = 60ngLh
где ng = 30 - относительная частота вращения гибкого колеса; Lh - время работы передачи, для срока службы 5 лет:
Lh = LтАв365KгодтАв24Kсут = 5*365*0,9*24*0,8 = 31536 (ч)
Тогда
Ng = 60*30*31536 = 5,68107.
Коэффициент долговечности ZN определим по формуле:
ZN = = = 0,954
Коэффициент шероховатости ZR для шлифованных зубьев принимаем:
ZR = 1
Коэффициент ZV учитывает влияние окружной скорости:
для передач работающих при малых окружных скоростях
(v < 5м/с) ZV = 1
Минимальные значения коэффициента запаса прочности SH = 1,2 для зубчатых колес с упрочнением.
Тогда определим:
[?]H = 630*0,954*1*1/1,2 = 500,85 МПа.
Определим допускаемые напряжения изгиба:
[?]F = ?FlimYNYRYA/SF
где ?Flim - предел выносливости на изгиб;
?Flim = 1,75HBср = 1,75*280 = 490 МПа.
Число циклов, соответствующих перегибу кривой усталости принимаем:
NFlim = 4 106.
Так как
Ng > NFlim, то YN = 1
Коэффициент шероховатости YR для шлифованных зубьев принимаем:
YR = 1
Коэффициент YA учитывает влияние двустороннего приложения нагрузки, для колес с улучшением принимаем: YA = 0,65. Значение коэффициента запаса прочности SF для улучшенных колес принимаем: SF = 1,7
Тогда определим:
[?]F = 490*1*1*0,65/1,7 = 187,3 МПа.