Выбор муфты для быстроходного вала редуктора

ПРИВОД МЕХАНИЧЕСКИЙ

Поязнительная записка

МДМ 00.00.00 ПЗ

Курсовой проект

Выполнил: Ибаньес М. Д.

Группа: 3026/2

Проверил: Жавнер М. В.

СПб

Оглавление

Введение…………………………………………………………..…….……………………………………………………………………………………....…........… 3

1. Энергетический и кинематический расчёты. Выбор электродвигателя и редуктора....... 4

2. Расчет валов........………………..…………………………………………....…...…………………………………………………………………...….......7

2.1.Быстроходной вал..............................................................................................................................................7

2.2.Тихоходной вал...................................................................................................................................................8

2.3.Быстроходной вал.............................................................................................................................................9

3. Выбор муфт……....………...…………………...…….………….……………..………………………………………………………………………...….......11

4. Определение опорных реакций на валах..………….....…………………………………………….…………………...……….……13

5. Выбор подшипников.................………….........................………………………………………………………………………………………….15

6. Уточненный расчет вала при реверсивной передаче.………………………………..…................................…..17

7. Конструирование сварной рамы................…………………………....……………………………………………………..…….……....22

8. Список литературы ………………………………………...………….......………...............................................................….......24

Чертёж сварной рамы

Чертёж общего вида привода

Спецификация на привод механический

ВВЕДЕНИЕ.

Настоящая работа представляет собой проект механического привода для намоточного устройства, отвечающий требованиям, изложенным в техническом задании. Привод содержит электродвигатель, червячный одноступенчатый редуктор с нижним расположением червяка, муфту типа МУВП, соединяющую концы валов электродвигателя и быстроходного вала.

В качестве приводного электродвигателя был выбран трёхфазный асинхронный электродвигатель типа: 4А80А6У3 ГОСТ 19523-74, а оптимально отвечающим условиям эксплуатации был признан универсальный червячный редуктор общего назначения типа РЧУ-80-25-4-1-2 ГОСТ 13563-68. Все узлы привода были выбраны из числа стандартных.

Для соединения быстроходного вала редуктора с валом электродвигателя, согласно техническому заданию, была выбрана упругая втулочно-пальцевая муфта типа МУВП ГОСТ 21424-93. Выбор был проведен по наибольшему передаваемому моменту, исходя из характера работы муфты и степени ответственности передачи

Привод крепится на сварную раму из швеллеров. Тип крепления электродвигателя и редуктора к раме – болтовое, что обеспечивает раздельную установку элементов привода.

Т.к. при расчёте ни один из параметров не вышел за пределы допускаемого, то можно сделать вывод, что при соблюдении указанных условий эксплуатации, привод гарантировано отработает расчётный срок эксплуатации 14580 часов.

1.Энергетический и кинематический расчёт. Выбор электродвигателя и редуктора.

Трёхфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А климатического исполнения У, категории 3 по ГОСТ 15150-69, общего применения предназначены для продолжительного режима работы от сети переменного тока с частотой 50Гц.

Рис.1 Кинематическая схема привода

Цифрами обозначены: 1-электродвигатель, 2-муфта типа МУВП, 3-червячный редуктор,

4-червяк, 5-подшипники, 6-червячное колесо.

К энергетическим параметрам относится мощность электрического двигателя и мощность на выходном валу. К кинематическим параметрам относятся обычная и угловая частоты вращения валов. Для определения требуемой мощности в техническом задании на проектирование указаны момент, действующий на выходном валу Т_вых=130 Н∙м и частота вращения выходного вала η_вых=35 об/мин.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата, служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную передачу.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренчатый масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов. На кинематических схемах буквой Б обозначен входной (быстроходный) вал редуктора, а буквой Т – выходной (тихоходный). Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: тип передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); число ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.); тип зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-циллиндрические и т. д.); относительное расположение валов редуктора пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенности кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью.

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах передачи обеспечивают планетарные и волновые редукторы.

Червячные редукторы

Червячные редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых перекрещиваются.

По относительному положению червяка и червячного колеса различают три основные схемы червячных редукторов: с нижним, верхним и боковым расположением червяка.

Искусственный обдув ребристых корпусов обеспечивает более благоприятный тепловой режим работы редуктора.

Выход вала колеса редуктора с боковым расположением червяка, в зависимости от назначения и компоновки привода, может быть сделан вверх или вниз.

При нижнем расположении червяка лучше условия смазки зацепления, при верхнем - меньше вероятность попадания в зацепление металлических частиц – продуктов износа.

Выбор схемы редуктора обычно диктуется удобством компоновки привода в целом. Можно учитывать следующее: при окружных скоростях червяка до 4-6 м/с отдают предпочтение нижнему расположению червяка; при больших скоростях возрастают потери на размешивание масла, и в этих случаях рекомендуют располагать червяк над колесом. В редукторах с верхним червяком при включении движение обычно начинается при недостаточной смазке (во время остановки при редких включениях масло успевает стечь с зубьев колеса).

Передаточные числа червячных редукторов обычно колеблются в пределах и = 8-80. В связи со сравнительно невысоким КПД червячных редукторов применение их для передачи больших мощностей нецелесообразно; кроме того, габариты их в этом случае получаются весьма большими. Практически червячные передачи применяют для мощности, как правило, до 50 кВт. В приводных установках, работающих непрерывно, применение червячных редукторов нерационально.

Расчеты:

N	U	P, кВт	η, об/мин	T, Н*м
		0,75		7,74
	0,74		7,86
26,1
	0,48

1)

;

2)

3)

4)Определение общего передаточного числа

5)

6)

7)

С учетом этих расчетов выбираем редуктор типа РЧУ-80-25-4-1-2 по ГОСТ 13563-68 и трехфазный асинхронный кароткозамкнутый электродвигатель типа 4А80А6У3 по ГОСТ 19523-74.

Найдем основные параметры червячной передачи:

Для передаточного числа U = 26,1 выбираем U = 25

– делительный диаметр червяка

– делительный диаметр колеса

– межосевое расстояние.

Где: m – модуль передачи; q – коэффицент диаметра червяка; z₁ - число витков; z₂ – число зубцев колеса.

m = 5 мм

q = 6.3 мм

z₁ = 1

z₂ = 25

Расчет валов.

Быстроходный вал.

Определим диаметр выходного конца быстроходного вала из расчета на чистое кручение по пониженному допускаемому напряжению без учета влияния изгиба:

крутящий момент Т₃=130000 Н∙мм

допускаемое значение на кручение [τ_кр]=15 МПа

d_вых≥ = =35,12 мм

Полученный результат округляем до ближайшего значения из стандартного ряда и принимаем 35 мм.

Выбор шпонки:

Для относительно тонких валов (диаметром примерно до 44 мм) допускает установка сегментных шпонок.

Принимаем шпонку сегментную размеры: 8 7 22 длину шпонки выбираем из стандартного ряда 35 мм.

рис1. Расчетная схема шпонки

Расчет шпонки на смятие:

крутящий момент на быстроходном валу редуктора T₃ = 130000 Н∙мм

диаметр вала в месте установки шпонки d = 25 мм

длина шпонки l = 28 мм

высота шпонки h = 7 мм

глубина паза вала t₁ = 3 мм

допускаемое напряжение при смятие [σ_cм]=100 МПа

σ_cм = (2∙ T₃)/ (d∙ l∙(h- t₁)) = (2∙130000)/(25∙28∙(6-3)) = 99 МПа ≤ [σ_cм]

Расчет шпонки на срез:

ширина шпонки b = 8 мм

допускаемое напряжение при срезе [τ_ср] 0,6[σ_cм] = 60 МПа

τ_ср = (2∙ T₃)/(d∙l∙b) = (2∙130000)/(25∙35∙8) = 37,14 МПа ≤ [τ_ср]

напряжения изгиба и смятия получились меньше допустимых значения, следовательно, мы имеем право принять данную шпонку.

Тихоходный вал.

Определим диаметр выходного конца тихоходного вала:

крутящий момент Т₁ = 7740 Н∙мм

допускаемое значение на кручение [τ_кр] = 15 МПа

d_вых ≥ = = 13,72 мм

Полученный результат округляем до ближайшего значения из стандартного ряда и принимаем 15 мм.

Выбор шпонки:

Принимаем шпонку сегментную размеры: 10 8 27 длину шпонки выбираем из стандартного ряда 35 мм.

Расчет шпонки на смятие:

крутящий момент на тихоходном валу редуктора T₃ = 7740 Н∙мм

диаметр вала в месте установки шпонки d = 38 мм

длина шпонки l = 35 мм

высота шпонки h =8 мм

глубина паза вала t₁ = 4 мм

допускаемое напряжение при смятие [σ_cм] = 100 МПа

σ_cм = (2∙ T₁)/ (d∙ l∙(h- t₁)) = (2∙7740)/(38∙35∙(8-4)) = 2,91 МПа ≤ [σ_cм]

Расчет шпонки на срез:

ширина шпонки b = 10 мм

допускаемое напряжение при срезе [τ_ср] 0,6[σ_cм] = 60 МПа

τ_ср = (2∙ T₁)/(d∙l∙b) = (2∙7740)/(38∙35∙10)=1,16 МПа ≤ [τ_ср]

напряжения изгиба и смятия получились меньше допустимых значения, следовательно, мы имеем право принять данную шпонку.

Вал электродвигателя.

Определим диаметр выходного конца вала электродвигателя:

крутящий момент Т₃ = 130000 Н∙мм

допускаемое значение на кручение [τ_кр] = 15 МПа

d_вых ≥ = = 35,12 мм

Полученный результат округляем до ближайшего значения из стандартного ряда и принимаем 35 мм.

Выбор шпонки:

Принимаем шпонку сегментную размеры: 6 6 22 длину шпонки выбираем из стандартного ряда 35 мм.

Расчет шпонки на смятие:

крутящий момент на валу электродвигателя T₃ = 130000 Н∙мм

диаметр вала в месте установки шпонки d = 22 мм

длина шпонки l = 40 мм

высота шпонки h = 6 мм

глубина паза вала t₁ = 3 мм

допускаемое напряжение при смятие [σ_cм] = 100 МПа

σ_cм = (2∙ T₃)/ (d∙ l∙(h- t₁)) = (2∙130000)/(22∙40∙(6-3)) = 98,49 МПа ≤ [σ_cм]

Расчет шпонки на срез:

ширина шпонки b = 6 мм

допускаемое напряжение при срезе [τ_ср] 0,6[σ_cм] = 60 МПа

τ_ср = (2∙ T₃)/(d∙l∙b) = (2∙130000)/(22∙40∙6)=49,24 МПа≤[τ_ср]

напряжения изгиба и смятия получились меньше допустимых значения, следовательно, мы имеем право принять данную шпонку.

Выбор муфт

Муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) ГОСТ 21424-93 применяют в приводах от электродвигателя и в других случаях для валов диаметрами от 9 до 160 мм при вращающих моментах от 6,3 до 16000 Н·м. Вращающий момент между полумуфтами передается через резиновые гофрированные втулки или кольца трапецеидального сечения.

Полумуфты изготовляются из чугуна СЧ 21, допускается изго­товление из стали СтЗ; пальцы - из стали 45, втулки упругие – из резины с пределом прочности при разрыве не менее 80 кг/см² и относительным удлинением при разрыве не менее 300%.

Выбор муфты для быстроходного вала редуктора

Передача движения от электродвигателя к редуктору осуществляется согласно техническому заданию муфтой упругой втулочно-пальцевой (типа МУВП по ГОСТ 21424-93).

Проведём выбор упругой втулочно-пальцевой муфты:

Диаметр быстроходного вала редуктора = 25 мм

l_вт = 28 мм – длина упругого элемента

d_n = 14 мм – диаметр пальца

d₀ = 27 мм – диаметр отверстия под упругий элемент

D = 125 мм – наружный диаметр муфты

D₀ = 41 мм – диаметр окружности расположения пальцев

c = 4 мм – зазор между полумуфтами

z_с = 4 – число пальцев

[σ]_см = 2 МПа – допускаемые напряжения

T_K = 7,74 Н.м – врашающий момент

При этом пальцы и кольца оставляют стандартными, размещая их так, чтобы было выполнено условие: .

Упругие элементы такой специальной муфты проверяют на сжатие в предложение равномерного распределения нагрузки между пальцами.

Пальцы муфты изготовляют из стали 45 и рассчитивают на изгиб:

Допускаемые напряжения изгиба = (0,4 ... 0,5)σ_т, где σ_{т –} предел текучести материала пальцев, 135 МПа.

Так как напряжения на смятия и изгиба получились меньше допустимыхзначений, то выбранная муфта МУВП ГОСТ 21424-93 подходит к выбранным редуктору и электродвигатели.