Технология сборки редуктора
Введение
Инженер-конструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени опредеделяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.
При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.
Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.
К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.
Косозубые колеса применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения - свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.
Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.
Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т. д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.
При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения - 85%, в дорожных машинах - 75%, в автомобилях - 10% и т. д.
Поиск путей снижения массы проектируемых объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.
Наиболее полно требования снижения массы и габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением.
2 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
Определим вращающий момент и частоту вращения приводного вала из имеющегося условия привода:
nв = V / (3.1415∙Dб) = 1.33 / (3.1415∙0.42) = 1.00801103507 (об/сек) = 60.5 об/мин;
Tв = Ft ∙ Dб / 2 = 12000 ∙ 0.42 / 2= 2520 Н∙м.
Потребляемую мощность (кВт) привода (мощность на выходе) определяют по формуле:
Pв = Tв ∙ nв ∙ 2π = 2520 ∙ 60.5 ∙ 2 ∙ 3.1415 / (60 ∙ 1000) = 16 кВт.
Тогда требуемая мощность электродвигателя [1, стр. 5]
Pэ.тр = Pв/ηобщ,
где ηобщ = η1 η2 η3 ...
Здесь η1, η2, η3 ... - КПД отдельных звеньев кинематической цепи, ориентировочные значения которых с учетом потерь в подшипниках можно принимать по табл. 1.1 (1, стр. 6).
Общий КПД привода
ηобщ = ηзηремηмηоп;
где ηз - КПД двигателя; ηрем - КПД ременной передачи; ηоп - КПД редуктора.
По табл. 1.1: ηз = 0.97; ηрем = 0.95; ηоп = 0.98;
Тогда
ηобщ = 0.97∙0.95∙0.98= 0.89;
Требуемая мощность электродвигателя
Pэ.тр = 16 / 0.89 = 17.98 кВт;
Требуемая частота вращения вала электродвигателя вычислим, подставляя в формулу для nэ.трсредние значения передаточных чисел из рекомендуемого диапазона для присутствующих передач.
nэ.тр = nв ∙ Uцил ∙ Uр = 60.5 ∙ 4 ∙ 2 = 484 мин-1;
где Uцил - передаточное число передачи одноступенчатого цилиндрического редуктора; Uр - пердаточное число ременной передачи.
По табл. 24.9 [1, стр. 417] выбираем электродвигатель АИР180M6: P = 18.5 кВт; n = 980 мин-1.
Отношение максимального вращающего момента к номинальному Tmax/T = 2.4.
| Вал 1-й | n1= nдвиг.= 980 об./мин. | w1= wдвиг.= 99,43 рад/c. |
Мощности на валу:
P1= Pтреб.xhподш.=
17.98 x10 3x0,99 = 17.8 кВт
Вращающий момент на валу:
T1= P1/ w1= (17.8 x10 3) / 99,43 = 1790.2 Нxмм
По таблице 24.7(см. приложение учебника Дунаева/Леликова) выбран электродвигатель АИР180M6, с синхронной частотой вращения 980 об/мин, с мощностью Pдвиг.=18.5 кВт. Номинальная частота вращения с учётом скольжения nдвиг.= 950 об/мин.
Передаточные числа и КПД передач
| Передачи | Передаточное число | КПД |
| Червячная | 0.98 | |
| Ременная | 0.95 |
Рассчитанные частоты, угловые скорости вращения валов и моменты на валах
| Валы | Частота вращения, об/мин | Угловая скорость, рад/мин | Момент, Нxмм |
| 1-й вал | 99,43 | 1790.2 |
3 Расчёт закрытой червячной передачи
3.1 Проектный расчёт
- для шестерни : сталь : 45
термическая обработка : улучшение
твердость : HB 230
- для колеса : сталь : 45
термическая обработка : улучшение
твердость : HB 210
Допустимые контактные напряжения (стр. 13[2]) , будут:
[s]H= 320
Aw=177.43
Awприб=180
m=110
Материал Сталь 45
Z1=4
Z2=16
m=1.5*180/16=16.875
m-станд=16
q=0.26*16=4.16
q=6.3
x=0.1
uф=4
awф=180
d1=100.8
dw1=104
da1=132.8
df1=62.4
y=0.565
b1=156.8
b1стан=155
d2=256
da2=291.2
daм2<307.2
df2=220.8
sinб=0.61099
2б=143
3.2 Проверочный расчёт
n=0.795
бн=83.0177
K=1
V=3
бf=77.7
zv2=20
Yf2=1,98
Параметры зубчатой цилиндрической передачи, мм
| Проектный расчёт | |||||||
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | ||||
| Межосевое расстояние aw | Угол обхвата червяка венцом колеса | ||||||
| Модуль зацепления m | Диаметр делительной окружности: | ||||||
| Ширина зубчатого венца: | шестерни d1 колеса d2 | 100.8 | |||||
| шестерни b1 колеса b2 | |||||||
| Числа зубьев: | Диаметр окружности вершин: | ||||||
| шестерни z1 колеса z2 | шестерни da1 колеса da2 | 132.8 291.2 | |||||
| Вид зубьев | косозубая передача | Диаметр окружности впадин: | |||||
| шестерни df1 колеса df2 | 62.4 220.8 | ||||||
| Проверочный расчёт | |||||||
| Параметр | Допускаемые значения | Расчётные значения | Примечание | ||||
| Контактные напряжения sH, H/мм2 | 83.0177 | - | |||||
| Напряжения изгиба, H/мм2 | sF | 77.7 | - | ||||
Механические характеристики материалов зубчатой передачи
| Элемент передачи | Марка стали | Термообработка | HRC1 | sв | [s]H | [s]F |
| HRC2 | H/мм2 | |||||
| Шестерня | 40ХН | закалка | 787,5 | 294,118 | ||
| Колесо | 40ХН | закалка | 294,118 |
Параметры зубчатой цилиндрической передачи, мм
| Проектный расчёт | |||||||
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | ||||
| Межосевое расстояние aw | Угол наклона зубьев b, град | ||||||
| Модуль зацепления m | Диаметр делительной окружности: | ||||||
| Ширина зубчатого венца: | шестерни d1 колеса d2 | ||||||
| шестерни b1 колеса b2 | |||||||
| Числа зубьев: | Диаметр окружности вершин: | ||||||
| шестерни z1 колеса z2 | шестерни da1 колеса da2 | ||||||
| Вид зубьев | прямозубая передача | Диаметр окружности впадин: | |||||
| шестерни df1 колеса df2 | 58,5 186,5 | ||||||
| Проверочный расчёт | |||||||
| Параметр | Допускаемые значения | Расчётные значения | Примечание | ||||
| Контактные напряжения sH, H/мм2 | 682,849 | - | |||||
| Напряжения изгиба, H/мм2 | sF1 | 294,118 | 286,211 | - | |||
| sF2 | 294,118 | 283,918 | - | ||||
Технология сборки редуктора
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.
На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Мазеудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.
Заключение
При выполнении курсового проекта по “Деталям машин” были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.
Целью данного проекта является проектирование привода, который состоит как из простых стандартных деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструкторских, технологических, экономических и других нормативов.
В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.
Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта.
Можно отметить, что спроектированный редуктор обладает хорошими свойствами по всем показателям.
По результатам расчета на контактную выносливость действующие напряжения в зацеплении меньше допускаемых напряжений.
По результатам расчета по напряжениям изгиба действующие напряжения изгиба меньше допускаемых напряжений.
Расчет вала показал, что запас прочности больше допускаемого.
Необходимая динамическая грузоподъемность подшипников качения меньше паспортной.
При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданные требования.
Список использованной литературы
1. Чернавский С.А., Боков К.Н., Чернин И.М., Ицкевич Г.М., Козинцов В.П. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие для учащихся. М.:Машиностроение, 1988 г., 416с.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. 'Конструирование узлов и деталей машин', М.: Издательский центр 'Академия', 2003 г., 496 c.
3. Шейнблит А.Е. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. - Калининград: 'Янтарный сказ', 2004 г., 454 c.: ил., черт. - Б.ц.
4. Березовский Ю.Н., Чернилевский Д.В., Петров М.С. 'Детали машин', М.: Машиностроение, 1983г., 384 c.
5. Боков В.Н., Чернилевский Д.В., Будько П.П. 'Детали машин: Атлас конструкций.' М.: Машиностроение, 1983 г., 575 c.
6. Гузенков П.Г., 'Детали машин'. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1986 г., 360 с.
7. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д.Р.Решетова. М.: Машиностроение, 1979 г., 367 с.
8. Дружинин Н.С., Цылбов П.П. Выполнение чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975 г., 542 с.
9. Кузьмин А.В., Чернин И.М., Козинцов Б.П. 'Расчеты деталей машин', 3-е изд. - Минск: Вышейшая школа, 1986 г., 402 c.
10. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., 'Детали машин' 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984 г., 310 c.
11. 'Мотор-редукторы и редукторы': Каталог. М.: Изд-во стандартов, 1978 г., 311 c.
12. Перель Л.Я. 'Подшипники качения'. M.: Машиностроение, 1983 г., 588 c.
13. 'Подшипники качения': Справочник-каталог / Под ред. Р.В. Коросташевского и В.Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984 г., 280 с.
14. 'Проектирование механических передач' / Под ред. С.А. Чернавского, 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984 г., 558 c.