Розрахунок редуктору

Розрахунок редуктору

Міністерство освіти та науки України

Український державний морський технічний університет

Херсонський філіал

Проектування редуктора вантажопідйомного механізму

крана з електроприводом

Курсова работа

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Виконавець

Циплаков А. Д.

Керівник

Шорохов Г. Г.

2003

| |ЗМІСТ ТА ОБСЯГ КУРСОВОЇ РОБОТИ

1. Розрахунково-пояснювальна записка.

1.1 Визначення потрібної потужності електродвигуна.

1.2 Вибір електродвигуна.

1.3 Вибір діаметра каната та барабана вантажопідйомного механізму крану.

1.4 Визначення передаточних відношень ступенів редуктора.

1.5 Визначення обертових моментів на валах редуктора.

1.6 Визначення частот обертання валів редуктора.

1.7 Визначення міжосьової відстані валів редуктора.

1.8 Визначення модулів зачеплення зубчастих пар редуктора.

1.9 Визначення числа зубців зубчатих пар та остаточних значень

міжосьової

відстані.

1.10 Визначення основних розмірів зубчастих шестірьон і коліс редуктора.

1.11 Визначення основних розмірів валів.

1.12 Вибір підшипників редуктора за динамічною вантажопідйомністю.

1.13 Визначення розмірів шпонок для з'єднання зубчастих колес з валами.

2. Графічна частина проекту

2.1. Збірне креслення редуктору у двох проекціях.

2.2.Робочі креслення деталей.

1.1 Визначення потрібної потужності електродвигуна

Потрібну потужність через параметри N, V, що задано, знаходять за

формулою:

Рп = N•V/(, (кВт) (1)

Рп =15 • 0,15 / 0,86 = 2,61 кВт

де N – тягове зусилля (окружна сила) на барабані (кН);

V – швидкість вибирання барабаном вантажного канату (м/с);

( - коефіцієнт корисної дії (ККД) редуктора з муфтами та

барабаном. Величину ККД визначають за формулою:

( = (б • ([pic] • ([pic] • ([pic] , (2)

( = 0,96 • 0,98[pic]• 0,98[pic]• 0,995[pic] = 0,86

де (б - ККД барабана, який дорівнює (б=0,96;

(м - ККД муфт, які дорівнюють (м=0,98;

(3 - ККД зачеплення зубців, який дорівнює (3=0,98;

(п - ККД підшипників, які дорівнюють (п=0,995.

1.2 Вибір електродвигуна

Після визначення потрібної потужності роблять вибір електродвигуна, що

можна виконати за допомогою табл. 1 із [4] для двигунів кранової серії МТКF

при тривалості включення ПВ=25%.

У цій таблиці наведено потужність на валу Рв і частота обертання nд

електродвигунів.

Таблиця 1.

|Тип |МТКF |

|Електродвигунів | |

|2-й |50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 180; 225; 280;355; 450; |

|ряд |560; 710 |

aw1 = 200

aw2 = 450

1.8 Визначення модулів зачеплення зубчастих пар редуктора.

Модулі зачеплення можливо визначити за формулами:

[pic] (12)

[pic]

Обчислені максимальні і мінімальні значення надають інтервал, серед

якого треба узяти який більше стандартне значення за допомогою табл. 5.

Таблиця 5.

|Модулі m; |1-й ряд |1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10 |

|(мм) | | |

| |2-й ряд |1,25; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 5,5; |

| | |7; 9. |

m1 = 2

m2 = 5,5

1.9 Визначення числа зубців зубчастих пар та остаточних значень

міжосьової відстані.

Число зубців косозубої шестерні (перший ступень) знаходять за

формулою:

Z11 =[pic] (13)

Z11 = [pic]= 16,6?17

де ( - кут нахилу зубців, який дорівнює (=15; (cos 15[pic] = 0,966).

Число зубців прямозубої шестерні (другий ступінь) знаходять за

формулою:

Z21 = [pic]

Z21 = [pic]=17,7

Знайдені числа зубців округляють до ближчого цілого числа. Якщо Z11

або Z21 виявляються менше числа Zmin =17, то треба їх збільшити до 17

Z11 = 17

Z21 = 17,7

Число зубців косозубого колеса Z12 і прямозубого колеса Z22 знаходять

за формулами:

Z12 = Z11 U1;

Z12 = 17 • 10,6 = 180

Z22 = Z21 U2.

Z22 = 17,7 • 8,2= 145,8

Отримані значення Z12 та Z22 округляють до ближчого цілого числа.

Z12 = 180

Z22 = 146

З урахуванням округлення числа зубців та прийняттям остаточних значень

модулів треба обчислити остаточне значення міжосьової відстані ступенів

редуктора за формулами:

[pic] (14)

[pic]

1.10 Визначення основних розмірів зубчастих шестірьон і коліс

редуктора.

З початку тут треба визначити діаметри ділильних кіл за формулами:

[pic] (15)

[pic]

Потім розраховують діаметри виступів та западин зубчастого вінця.

Діаметри виступів визначають за формулами:

[pic] (16)

[pic]

Діаметри западин визначають за формулами:

[pic] (17)

[pic]

Ширину зубчастих вінців шестирьон визначають за формулами:

[pic] (18)

[pic]

Ширину зубчастих вінців у коліс приймають на 5мм менше ніж у

шестирьон.

Конструкцію шестирьон і валів можна виготовляти із однієї заготівки,

тобто робити вал-шестірні.

Конструкцію коліс приймають у вигляді окремих від валів деталей, які

мають обід маточину і диск між ними.

Розміри цих коліс беруть на основі досвіду проектування, тобто на

основі довідкової літератури, наприклад [1], [2], [6].

Для з'єднання коліс з валами можна використати шпонки, виконуючи їх

посадку з натягом відповідно полю допуску Н7/Р6.

1.11 Визначення основних розмірів валів.

Діаметри ділянок, що виступають з корпусу для швидкохідного і

тихохідного валів, а також діаметр проміжного вала визначають за формулами:

[pic] (19)

[pic]

де Т1, Т2, Т3 - знайдені вище обертові моменти на валах (кНмм),

[(] - допустиме напруження при роботі на кручення валів з

урахуванням ще роботі на згинання; яке дорівнює [(]=25 Н/мм[pic].

Діаметри опорних часток валів(цапф) треба збільшувати до розмірів

кратних 5мм згідно з отворами стандартних підшипників.

Діаметри часток валів, що передбачені для посадки маточин коліс треба

ще збільшувати на 2...5 мм.

Розмір часток валів, що застосовують для розкріплення маточин коліс і

підшипників належить визначати використовуючи досвід проектування, тобто на

основі довідкової літератури [1], [2], [6].

Довжину дільниць валів, що виступають за корпус можна знайти за

формулами:

[pic]= (1,5…2)dB2;

[pic]= 2 • 35,9 = 71,8;

[pic] = (1,5…2)dB3;

[pic] = 1,5 • 78,2 = 156,4.

1.12 Вибір підшипників редуктора за динамічною вантажопідйомністю.

Геометричне вибір підшипників є вибір внутрішнього діаметра його (за

каталогом підшипників), рівного номінальному діаметру (без допуску на

посадку) вала.

Працездатність та ресурс підшипника забезпечують вибором його за

динамічною вантажопідйомністю.

Перевірку працездатності виконують за нерівністю:

Сп ( Ст ,

(20)

де Сп - потрібна вантажопідйомність,

Ст - таблична вантажопідйомність за каталогом підшипників.

Величину Сп розраховують за формулою:

[pic]. (кН)

де Кб - коефіцієнт безпеки, який дорівнює Кб =1,3;

X - коефіцієнт радіального навантаження Rr на підшипник;

Y - коефіцієнт осьового навантаження Fa на підшипник;

L - потрібна витривалість підшипника (ресурс), яка дорівнює L = tc;

n - частота обертання внутрішнього кільця сумісного з валом на який

воно насаджено;

( - показник радикалу, який дорівнює для радіальних підшипників ( = 3,

а для радіально - упорних ( = 3,3.

Визначення Сп для підшипників всіх трьох валів потребує значного

об'єму обчислювання, тому буде достатньо лише підбора радіальних

підшипників для тихохідного вала, де Fa =0.

Тоді динамічну вантажопідйомність можна визначити за формулою:

Сп = 1,17 Rr [pic]. (кН) (21)

Сп = 1,17 • 4,2 • [pic]= 10,9 кН

Радіальне навантаження Rr на підшипники при несиметричному

розташуванні колеса відносно них складає:

Rr = 0,7 Ft , (кН)

Rr = 0,7 • 5,9 = 4,2 кН

де Ft - окружна сила у зачепленні зубчастої пари другого ступеня.

Величина сили Ft пов'язана з обертовим моментом T3 і ділильним

діаметром колеса d3 формулою:

Ft = [pic]. (кН) (22)

Ft = [pic]= 5,9 кН

10,9 ( Ст

Вибір радіального кулькового підшипника (однакового для обох опор

вала) можна зробити за допомогою табл. 6 із [6] для підшипників легкої

серії.

Таблиця 6.

|Визначення |Розміри підшипників, мм |Вантажо- |

|типу | |підйомність |

| | |Ст,кН |

| | | |

|212 |60 |110 |22 |75 |95 |41,1 |

|213 |65 |120 |23 |82 |103 |44,9 |

|214 |70 |125 |24 |87 |108 |48,8 |

|215 |75 |130 |25 |92 |113 |51,9 |

|216 |80 |140 |26 |98 |122 |57,0 |

|217 |85 |150 |28 |106 |129 |65,4 |

|218 |90 |160 |30 |112 |139 |75,3 |

|219 |95 |170 |32 |118 |147 |85,3 |

|220 |100 |180 |34 |125 |155 |95,8 |

|221 |105 |190 |36 |131 |164 |104,0 |

|222 |110 |200 |38 |138 |172 |113,0 |

|224 |120 |215 |40 |149 |186 |120,0 |

|226 |130 |230 |40 |163 |198 |122,0 |

|228 |140 |250 |42 |178 |214 |126,0 |

|230 |150 |270 |45 |190 |230 |149,0 |

|232 |160 |290 |48 |204 |246 |158,0 |

В табл. 6 прийнять такі позначення розмірів підшипників:

d - внутрішній діаметр підшипника,

Д - зовнішній діаметр підшипника,

d1 - більший діаметр внутрішнього кільця,

Д1 - менший діаметр зовнішнього кільця.

Згідно з прийняттям обмежень розрахунків динамічної вантажопідйомності

для швидкохідного та проміжного валів вибір підшипників можна робити лише

за діаметрами цапф валів.

При несиметричному розташуванні коліс в редукторі для цих валів треба

застосувати радіально-упорні конічні підшипники середньої серії за табл. 7

із [6].

Таблиця 7.

|Визначення |Розміри підшипників, мм |Ст, кН |

|типу | | |

| | | |

|7317 |85 |180 |41 |127 |152 |221,0 |

|7316 |90 |190 |43 |128 |161 |240,0 |

Зміст величин d, Д, В, d1, Д1 тут той же що і у табл. 6.

При проектуванні підшипникових опор редуктора належить урахувати, що

внутрішні кільця підшипників насаджуються з натягом відповідно полю допуску

валів К6, а зовнішні кільця в гнізда корпусу за перехідною посадкою

відповідно полю допуску отворів Н7.

Для кришок підшипників можна узяти посадку Н7/h8.

Змащення підшипників та зубців коліс і шестірьон здійснюють за рахунок

розбризкування мастила при обертанні коліс для чого треба зануряти зубці їх

на повну висоту у мастило марки И-70А.

1.13 Визначення розмірів шпонок з'єднання зубчастих коліс з валами.

Для з'єднання коліс з валами можна застосувати призматичні стандартні

шпонки, розміри перерізу котрих залежно від діаметра вала подані в табл. 8

із [6]

Таблиця 8.

|Інтервал діаметрів |Розміри у перерізу шпонки, мм |Глибина пазу на |

|Вала, мм | |валу – t, мм |

| |Ширина - в |Висота - h | |

|17-22 |6 |6 |3,5 |

|22-30 |8 |7 |4,0 |

|30-38 |10 |8 |5,0 |

|38-44 |12 |8q |5,0 |

Продовження таблиці 8.

|44-50 |14 |9 |5,5 |

|50-58 |16 |10 |6,0 |

|58-65 |18 |11 |7,0 |

|65-75 |20 |12 |7,5 |

|75-85 |22 |14 |9,0 |

|85-95 |25 |14 |9,0 |

|95-110 |28 |16 |10,0 |

|110-130 |32 |18 |11,0 |

|130-150 |36 |20 |12,0 |

|150-170 |40 |22 |13,0 |

|170-200 |45 |25 |15,0 |

Довжину шпонки для проміжного вала [pic] і для тихохідного вала [pic]

знаходять з умови забезпечення їх міцності на зминання, тобто за формулами:

[pic] (23)

де d2м, d2м – діаметри валів у місцях посадки маточних коліс, мм;

[(3м] – допустиме напруження на зминання шпонки, яке дорівнює

[(3м] = 120 Н/мм[pic]

[pic]

[pic] = 14704 / 18 (2,5) 120 +213,8 = 2,6

[pic] = 43526 / 25,7 (2,5) 120 +138,8 = 5,5

Одержані величини довжини збільшують до ближчого стандартного за табл.

11

Таблиця 9.

|Довжина шпонки [pic], мм |

|10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; |

|100; |

|110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250 |

Список використаної літератури

1. Анфимов М.И. Редуктори. Альбом конструкций и расчетов. – М.:

Машиностроение, 1972

2. Баласян Р.А. Атлас деталей машин. Навчальний посібник. – Харків:

Основа, 1996

3. Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1984.

4. Иванченко Ф.К. и др. Расчеты грузоподъемных и транспортных машин.

- Киев: Вища школа, 1978.

5. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. (Под ред.

С.А. Казака) – М.: Высшая школа, 1989.

6. Цехнович Л.И., Петриченко И.П. Атлас конструкций редукторов. – Киев:

Вища школа, 1979.

-----------------------

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

Змн.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Арк.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Аркушів

Літ.

Затверд.

Н. Контр.

Реценз.

Шорохов Г. Г. Г.

Перевір.

Цыплаков А. Д.

Розроб.

ХФ УГМТУ 7.092201.3367Т 17 КР

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист

Змн.