Курсовая работа: Привод к шнеку-смесителю

- число смен, принимаем

Уточняем срок службы приводного устройства, принимая время простоя машинного агрегата 15% ресурса

Определяем межосевое расстояние передачи:

бw=61·, (22)

=282,91 мм.

По стандарту принимаем бw =280 мм.

Принимаем число витков червяка (z1). Для u = 10, z1 = 4.

Число зубьев червячного колеса z2 = z1·u = 4·10 = 40

Модуль зацепления:

m = (1,5…1,7)бw/z2 = (1,5...1,7)280/40 = 10,5…11,9

По стандарту принимаем m = 10 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

q = (0,212...0,25)z2= 8,48...10.

Принимаем q=10.

Коэффициент смещения инструмента:

х = (бw/m)-0,5(q + z2) = (280/10)-0,5(10+40) = 3>1

т.к. х не находится в заданном диапазоне (-1< х<1) изменяем значение q, принимаем q=14.

Тогда х = (бw/m)-0,5(q + z2) = (280/10)-0,5(14+40) = 1.

Фактическое передаточное число: uф = z2/z1 = 40/4 = 10

Отклонение от заданного передаточного числа 0%.

Фактическое значение межосевого расстояния

бw = 0,5m(q + z2 + 2х) = 0,5·10(14 + 40 + 2·1) = 280 мм

Основные геометрические размеры передачи:

а) червяка:

делительный диаметр d1 = qm = 14·10 = 140 мм

начальный диаметр dwl = m(q + 2х) = 10(14 + 2·1) = 160 мм

диаметр вершин витков da1 = d1 + 2m =140 + 2·10 = 160 мм

диаметр впадин витков df1 = d1- 2,4m = 140- 2,4·10 = 116 мм

угол подъёма линии витков г = arctg(z1/q) = arctg(4/14)=16°

длина нарезаемой части червяка

b1 = (10+5,5|x|+z1)m+100m/z2 = (10 + 5,5·1 + 4)10 + 100·10/40 = 220 мм

б) венца червячного колеса:

делительный диаметр d2 = mz2 = 10·40= 400 мм

диаметр вершин зубьев da2 = d2+2m(1+x) = 400+2·10(1+1) = 440мм

наибольший диаметр колеса

daM2?da2 + 2m(1 + х)=440+2·10(1+1)=480 мм

диаметр впадин зубьев df2 = d2-2m(1,2-x) = 400-2·10(1,2-1)=396 мм

ширина венца b2 = 0,355бw = 0,355?280 = 99,4 мм

Примем b2=100 мм

условный угол обхвата червяка венцом колеса 2д:

Sinд = b2/(da1- 0,5m) =100/(160- 0,5 · 10) = 0,65д = 40,54°

Фактическая скорость скольжения хs = м/с

Угол трения ц=2° определяется в зависимости от фактической скорости скольжения.

Коэффициент полезного действия червячной передачи:

з=

3.2 Проверочный расчет червячной передачи

Окружная сила на червякеFt1 = 2T1·103/d1 = 2·114,3·103/140 = 1633 Н

Окружная сила на колесе Ft2 = 2T2·103/d2 = 2·962·103/400 = 4810 Н

Радиальные силы Fr1= Fr2= Ft2tgб=4810·tg200=1751 Н

Осевая сила на червяке Fa1= Ft2= 4810Н

Осевая сила на колесе Fa2= Ft1=1633Н

Окружная скорость на колесе v2 = щ2d2/2000 = 4·400/2000=0,8м/с

Тогда коэффициент нагрузки К=1.

Контактные напряжения зубьев колеса:

уН=340[ уН]=98,2 МПа.

Перенапряжение составляет 1,5%<5%, что допустимо.

Напряжения изгиба зубьев колеса:

уF=0,7YF2? [уF], (23)

здесь YF2 зависит от zv2 = z2/cos3г = 40/cos316° = 45. Тогда YF2 = 1,48

уF =0,7·1,48·4810/(100·10)5 МПа< [уF]=26,625 МПа

условие прочности по напряжениям изгиба выполняется.

4. Предварительный расчёт валов редуктора

Исходные данные для расчета:

вращающий момент на быстроходном валу редуктора Т1,Нм 114,3

вращающий момент на тихоходном валу редуктора Т2,Нм 962

допускаемое напряжение при кручении , МПа 10…25

4.1 Расчёт быстроходного вала

Принимаем допускаемое напряжение =15 МПа

Определим диаметр выходного конца вала:

, (24)

По ГОСТ принимаем

Длина выходного конца вала под шкив ремённой передачи

, (25)

мм, учитывая ширину ремня конструктивно принимаем мм.

Определим диаметр вала под уплотнение крышки с отверстием и правый подшипник

, (26)

где - высота буртика, при диаметре ступени из табл. 7.1 стр. 112t=2,5 мм.

Определим длину ступени вала под правый подшипник и уплотнение крышки подшипника

(27)

.

Определим диаметр вала под червяк

, (28)

где - координата фаски подшипника, при диаметре ступени из таблицы 7.1 стр. 112r=2,5 мм;

принимаем

Длину ступени вала под шестерню определим графически по эскизной компоновке.

Диаметр вала под подшипники:.

По диаметру вала в местах посадки подшипников в соответствии с таблицей 7.2 стр. 115для быстроходного вала червячной передачи предварительно намечаем роликовые конические однорядные подшипникилегкой широкой серии 7508, имеющие следующие размеры: d= 40мм; D1=80 мм; Т=25 мм.

Определим длину ступени вала под правый подшипник :

, (29)

где - толщина маслозащитного кольца,

6

Рисунок 2 - Конструкция быстроходного вала червячного редуктора

4.2 Расчёт тихоходного вала

При расчёте тихоходного вала принимаем1=25МПа

Определим диаметр выходного конца вала

мм

По ГОСТ принимаем

Определим длину выходного конца тихоходного вала под полумуфту

, (30)

мм, принимаем мм

Определим диаметр вала под левый подшипник

где - высота буртика, при диаметре ступени t=3,3 мм.

Принимаем стандартное значение диаметра .

Определим длину ступени вала под левый подшипник

, (31)

.

Принимаем

Определяем диаметр вала под червячное колесо:

где - координата фаски подшипника, при диаметре ступени из таблицы 7.1 стр. 112r=3,5 мм.

Принимаем .

Диаметр вала под подшипники:

Длину ступени вала под колесо определим графически по эскизной компоновке.

По диаметру вала в местах посадки подшипников предварительно намечаем роликовые конические однорядные подшипники легкой широкой серии 7515, имеющие размеры: d= 75мм; D1=130 мм; Т=33,5 мм.

Определим длину ступени под правый подшипник:

, (32)

.

Принимаем

6

Рисунок 3 - Конструкция тихоходного вала червячного редуктора

5. Конструктивные размеры червяка и колеса

Геометрические параметры проектного расчёта червячной передачи:

для червяка: d1 = 140 мм; da1=160 мм; df1=116 мм; b1 = 220 мм

для колеса: d2 = 400 мм; da2=440 мм; df2=396 мм; b2 = 100 мм

Высчитываем дополнительные геометрические размеры передачи:

диаметр ступицы червячного колеса

(33)

принимаем

толщина обода колеса

, (34)

толщина ступицы червячного колеса

, (35)

толщина диска червячного колеса

(36)

.

Принимаем с=24 мм.

длину ступицы червячного колеса

, (37)

Принимаем

фаски на колесе

, (38)

.

6. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Корпус редуктора служит для размещения и координации деталей передачи, защиты их от загрязнения, организации системы смазки, восприятия сил, возникающих в зацеплении редукторной пары, подшипниках, открытой передачи. Наиболее распространённый способ изготовления корпусов - литьё из серого чугуна (СЧ 15). Выбираем конструкцию разъёмного корпуса, состоящего из крышки и основания.

а) Форма корпуса определяется в основном технологическими, эксплуатационными и эстетическими условиями с учётом его прочности и жёсткости. Этим требованиям удовлетворяет корпус:

прямоугольной формы, с гладкими наружными стенками без выступающих конструктивных элементов;

подшипниковые бобышки и ребра внутри;

стяжные болты только по продольной стороне корпуса;

крышки подшипниковых узлов для валов редуктора - врезные;

фундаментные лапы не выступают за габариты корпуса.

Габаритные размеры корпуса определяются размерами расположенной в корпусе редукторной пары и кинематической схемой редуктора. Редукторная пара вписывается в параллелепипед.

Толщина стенок корпуса, стенок крышки и ребер жёсткости. В проектируемом одноступенчатом редукторе толщину стенок крышки и основания корпуса принимаем одинаковыми:

, (39)

Примем

б) Фланцевые соединения предназначены для соединения корпусных деталей редуктора. В корпусе проектируемого червячного редуктора четыре фланца:

фундаментный фланец основания корпуса предназначен для крепления редуктора к фундаментной раме. Опорная поверхность фланца выполнена в виде четырех небольших платиков. Редуктор крепится к раме 4 болтами М16 с шестигранной головкой;

Фланец крышки и основания корпуса соединяет крышку корпуса с основанием по всему контуру разъёма винтами М12с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ. На коротких боковых сторонах не соединенных винтами, фланец расположен внутрь корпуса; на длинных продольных сторонах, соединенных винтами фланец располагается: в крышке корпуса - наружу от стенки, в основании -внутрь.

Фланец для крышки смотрового окна предназначен для крепления крышки смотрового люка винтами М6со шлицем под отвёртку. Размеры сторон фланца, количество винтов и расстояние между ними устанавливают конструктивно в зависимости от места расположения окна и размеров крышки; высота фланца 3…5 мм.

Опорные платики (фланцы) служат для прикрепления к корпусу сливных пробок, отдушин, маслоуказателей на крышке и основании корпуса. Размеры сторон платиков должны быть на величину больше размеров опорных поверхностей прикрепляемых деталей. Высота платика -

в) Подшипники быстроходного и тихоходного валов размещаем в подшипниковых бобышках, предназначенных для размещения комплекта деталей подшипникового узла.

Внутренний диаметр подшипниковой бобышки равен диаметру наружного кольца подшипника -, а наружный диаметр:

Dнар=Dвн+3·д, (40)

где -толщина стенки корпуса.

Dнар1=80+3·8=104мм; Dнар1=130+3·8=154мм

г) Детали и элементы корпуса

Смотровой люк служит для контроля сборки и осмотра редуктора при эксплуатации. Для удобства осмотра его располагают на верхней крышке корпуса, что позволяет использовать люк для заливки масла. Смотровой люк делаем прямоугольной максимально возможных размеров. Люк закрывают стальной крышкой толщиной . Для того чтобы внутрь корпуса извне не засасывалась пыль, под крышку ставят уплотняющую прокладку из картона толщиной 1,5 мм. Крышки крепятся к корпусу винтами с полукруглой головкой.

Установочные штифты. Расточку отверстий под подшипники в крышке и основании корпуса производят в сборе. Перед расточкой устанавливают два фиксирующих штифта на возможно большем расстоянии друг от друга для фиксации относительного положения крышки корпуса и основания при последующих сборках. Фиксирующие конические штифты располагаем вертикально. Диаметр штифта

(41)

где - диаметр соединительного винта,

принимаем

Отжимные винты. Уплотняющее покрытие плоскости разъёма склеивает крышку и основание корпуса, для того чтобы обеспечить их разъединение, при разборке применяют отжимные винты, которые ставят в двух противоположных местах крышки корпуса. Диаметр винтов принимаем равным диаметру соединительных винтов.

Для подъёма и транспортировки крышки корпуса и собранного редуктора предусматриваем сквозные отверстия в корпусе.

Отверстия под жезловый маслоуказатель и сливную пробку располагаем рядом на одной стороне основания корпуса в доступных местах.

При установке маслоуказателя и сливной пробки с цилиндрической резьбой обязательно применяют уплотнительные прокладки из паронита или резиновое кольцо.

7. Первый этап эскизной компоновки редуктора

Наметим расположение проекций компоновки в соответствии со схемой привода и наибольшими размерами червяка и червячного колеса. Проведём оси проекций и осевые линии валов на межосевом расстоянии друг от друга.