Дипломная (вкр): Разработка упаковочного шнекового полуавтомата для производства шлакообразующих смесей

Осевая нагрузка на подшипник

Радиальная нагрузка подшипника, равная суммарной реакции подшипниковой опоры

 (2.96)

Коэффициент радиальной нагрузки X=0.56 [30. таблица 9.1 страница 141];

Определяем отношение:

Определяем методом интерполирования коэффициенты Y=0,32, e=0,02

Определяем отношение

Определяем эквивалентную нагрузку:

 (2.97)

.

Определяем динамическую грузоподъемность:

  (2.98)

где m=3 для шариковых подшипников;

 - угловая скорость вала.

 (условие выполнено).

Определяем базовую долговечность

, (2.99)

  (условие выполнено).

Выбор корпусов. Вал вращается на двух шариковых опорах, в качестве которых используются шариковые радиальные подшипники качения. Подшипники устанавливаются в расточки корпуса, который устанавливается в расточку литой чугунной станины автомата и крепится болтами к задней стенке. От осевого перемещения корпус закрепляется болтами. Так как приводной вал вращается на шариковых радиальных подшипниках с уплотнительными шайбами, то нет необходимости использовать стандартные крышки с уплотнениями. Такая конструкция значительно упрощает сборку и обслуживание.

Назначаем корпус типа ЩБ для подшипников качения диаметром от 90 до 150 мм по ГОСТ 13218.5-80.

Обозначение: Корпус ШБ 120 ГОСТ 13218.5-80.

Назначаем крышки торцовые с отверстием для манжетного уплотнения: Крышка 12-120*75 ГОСТ 18512-73.

Назначаем крышки торцовую низкую глухую: Крышка ГН 120 ГОСТ 13219.2-81.

2.4.10 Подбор муфты

В приводе используется только одна муфта, которая соединяет вал электродвигателя и быстроходный вал червячного редуктора.

Упругие втулочно-пальцевые муфты (МУВП), благодаря легкости изготовления и замены резиновых элементов, получили наибольшее распространение. Упругими элементами здесь служат гофрированные резиновые втулки. Подбор муфты необходимо осуществлять в зависимости от передаваемого крутящего момента и по предельной частоте, которую допускает муфта.

Назначаем [29. Таблица К21; К22] муфту упругую втулочно-пальцевую типа: МУВП 250-32-I.40-I-.У3 ГОСТ 21424-93. Характеристика муфты (рисунок 10.1):

номинальный крутящий момент , Нм 250,0;

допускаемая частота вращения, об/мин не более: 400;

смещение валов, не более :

радиальное, мм 0,5;

угловое, 0 1.

Рисунок 2.11 Муфта упругая втулочно-пальцевая ГОСТ 21425-93

Габаритные и присоединительные размеры:

d=32мм; d1=40мм; D=140мм; lцил=58мм (82мм); с=3мм; dСТ=1,6d=1,6*40=64мм; L=169мм; d0=28мм; D0=D-1,5d0=140-1,5*28=98мм; b=25мм; B=35мм.

Для проверки МУВП нужно сделать проверку пальцев:

а) На изгиб:

σи = (10·Т·lп)/D0·Z·d 3п ≤ [σ]и (2.100)

где Т - момент на валу; Т=35,3 кН·мм;

lп - длина пальца; lп=63 мм;

D0 - диаметр центров отверстий под пальцы; D0=98мм;

Z - число пальцев; Z=6;

d п - диаметр пальца; d п=14 мм;

[σ]и - допускаемое напряжение изгиба; [σ]и = 80 …90 МПа.

σи = (10·35,3·103·63)/(98·6·143) =13,7 МПа

σи ≤ [σ]и - следовательно условие прочности выполняется.

б) На смятие краёв резиновой втулки:

σсм = 2·Т/(D0·Z·dп·lв) ≤ [σ]см (2.101)

где lв - длина резиновой втулки; lв=28 мм

[σ]см - допускаемое напряжение смятия; [σ]см = 2 МПа

σсм = 2·35,3·103/(98·6·14·28) = 0,3 МПа

σсм<[σ]см, следовательно, условие прочности выполняется.

2.4.11 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

На валу устанавливаются две шпонки: одна под ведомую звездочку цепной передачи (d1=48мм, l=60мм), вторая под левой ступицей барабана (d5=66мм, l=71мм). Размеры шпонок подбираем согласно посадочных диаметров на валу.

Длину шпонок выбираем из стандартного ряда по , так чтобы ее длина была меньше длины ступицы на 5-10 мм: LШП1=LСТ1-10=90-10=80мм; LШП2=LСТ2-10=70-10=60мм. Размеры шпонок принимаем по [6. таблица К42], в зависимости от диаметров валов: Первая шпонка () 18*11*80 ГОСТ 23360-78, фаска 0,6мм; глубина паза вала t1=5,5мм; глубина паза ступицы t2=3,8мм.

Вторая шпонка () 22*14*63 ГОСТ 23360-78, фаска 0,6мм; глубина паза вала t1=9мм; глубина паза ступицы t2=5.4мм.

Проверяем шпоночное соединение на прочность по напряжениям смятия на боковой поверхности шпонки по условию

, МПа (2.102)

где  - напряжение смятия, МПа;

FОП - реакция от открытой передачи, Н·мм;

Т - вращающий момент на валу, Нм (Т=1117,6);

Асм - площадь смятия, мм2 (Асм = 0,94h - t1)lр;

h - высота шпонки, мм (h1=11мм; h2=14мм;);

t1 - глубина паза вала, мм (t1.1=4,4мм; t1.2=5.4мм);

lр - рабочая длина шпонки, мм

(lр1= LШП1-b1=90-18=72мм; lр2= LШП2-b2=63-22=41мм);

 - допустимое напряжение смятия, МПа (=100…120 МПа).

<100…120 МПа, условие выполнено.

2.5 Расчет червячной фрезы

2.5.1 Способы зубообработки

Зубья колёс нарезают двумя основными способами:

-       метод копирования;

-        метод огибания.

Метод копирования осуществляется на горизонтально-фрезерных станках с помощью дисковых или пальчиковых фрез, режущие кромки которых имеют профиль, соответствующий профилю впадин зуба. При изготовлении открытых венцов с прямыми зубьями иногда используются протяжки.

Метод огибания является основным методом образования зубьев. С использованием метода огибания производится образование зубьев следующими способами: горячим и холодным накатыванием; фрезерованием червячными фрезами; долбление зубьев долбяками; строгание зубьев гребёнками. Метод огибания при нарезании эвольвентных профилей зубьев имеет существенные преимущества перед методом копирования, т.к. позволяет одним и тем же инструментом нарезать зубчатые колёса практически с любым числом зубьев, включая и рейки. При этом один и тот же инструмент (за исключением долбяков) может быть использован для нарезания как прямых, так и косых зубьев.

Зубофрезерование червячными фрезами является основным процессом предварительной и чистовой обработки зубьев. Обработкой червячными фрезами можно изготовить зубчатые колёса 5-6 степеней точности. Для нарезания зубчатых колёс используют червячные фрезы при модуле до 5,5 мм -цельные, при модуле от 6 мм до 15 мм цельные и со вставными ножами, а при модуле от 16 мм - со вставными ножами.

Червячные фрезы чистовые однозаходные применяют для чистовой обработки прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем. Фреза, представленная в данной работе и предназначенная для чистовой обработки зубчатых колес, класса А по ГОСТ 9324-60. Червячная фреза является многолезвийным инструментом с конструктивно обкаточным движением.

В основу червячной фрезы положен эвольвентный червяк.

2.5.2 Обоснование выбора червячной фрезы

Выбор червячной фрезы инструментом изготовления зубчатой втулки неслучаен т.к. способ изготовления является решающим при выборе профиля нарезки зуба. Потому что, при одинаковом качестве изготовления профиль зуба может отличаться.

Базовыми поверхностями при нарезании зубьев являются поверхность центрального отверстия и торцы зубчатого венца. Производительность возрастает при нарезании зубьев в пакете из двух колес и более.

Базовыми поверхностями при нарезании зубьев являются поверхность центрального отверстия и торцы зубчатого венца. Производительность возрастает при нарезании зубьев в пакете из двух колес и более.

.5.3 Выбор конструктивных параметров фрезы

Для изготовления зубчатого колеса 8й степени точности выбираем червячную фрезу по ГОСТ 9324-80 II типа, класса точности А, фреза цельная, общего назначения. По виду обработки - чистовая. Изготавливать фрезу будем на базе архимедова исходного червяка.

В осевом сечении такой червяк имеет трапециидальный профиль и представляет собой обычный винт. В торцевом сечении имеет профиль архимедовой спирали.

Для повышения точности обрабатываемых деталей угол профиля нарезки чистовых фрез корректируется.

2.5.4 Расчёт червячной фрезы

Исходные данные зубчатого колеса: нормальный модуль - mn=8 диаметр окружности выступов - da=216 мм, диаметр окружности впадин - df=184 мм, делительный диаметр - dw =200 мм, ширина колеса - bw =110 мм, число зубьев - z =25.

Выбираем основные габаритные размеры фрезы: при mn=8 - диаметр фрезы dao=140 мм, диаметр отверстия dOTB.=50 мм, число зубьев фрезы zo=9, длина фрезы L=180 мм. [5]

2.5.5 Расчет размеров исходной инструментальной рейки

Шаг зубьев рассчитывается по формуле:

P0=П×mn, (2.103)

где P0 - шаг зубьев, мм;

mn - нормальный модуль, мм.

P0=3,1416×8=25,136 мм.

Угол профиля фрезы α0 равен углу профиля зубьев рейки:

α0=α=20°

Высота головки зуба рассчитывается по формуле:

ha0=(ha*+c*)×mn, (2.104)

где ha* - коэффициент высоты головки зуба;

c* - коэффициент радиального зазора.

(ha*+c*)=1,25

ha0=1,25×8=10 мм

Высота шейки зуба находится из равенства:

 hf0=ha0,

отсюда hf0=10 мм.

Высота зуба рассчитывается по формуле:

h0=ha0+hf0, , (2.105)

h0=10+10=20 мм.

Радиус закругления головки зуба рассчитывается по формуле:

 ra0=0,25×mn, , (2.106)

 ra0=0,25×8=2 мм.

Радиус закругления ножки зуба рассчитывается по формуле: rf0=0,3×mn,

rf0=0,3×8=2,4 мм.

Толщина зуба рассчитывается по формуле:

  (2.107)

 мм.

2.5.6 Расчет геометрических параметров режущей части фрезы

Расчет геометрических параметров режущей части.

Для чистовых фрез передний угол γa=0°, а задний угол αa=11°.

Падение затылка для шлифованного участка рассчитывается по формуле:

 ,мм (2.108)

где Zo - число стружечных канавок.

 , мм.

Принимаю Кш=9 мм.

Падение затылка для шлифованного участка:

Кнш=1,8×Кш,

Кнш=1,8×9=16,2 мм.

Принимаю Кнш=16 мм.

Глубина стружечных канавок рассчитывается по формуле:

, (2.109)

где r - радиус закругления для стружечной канавки (для фрез средних модулей r=0,5 - 2 мм).

 мм.

Радиус закругления канавки:  мм.

Диаметр расчетного цилиндра фрезы рассчитывается по формуле:

, (2.110)

где - σ=0,1 для фрез со шлифованным профилем,

 мм.

Принимаю Dсрф=118,20 мм.

Для чистовых фрез число заходов n0=1, для прямозубых колес направление нарезки фрезы правое.

Размеры канавки для облегчения шлифования [16 cтраница 7]:

Глубина hk=1-2 мм;

Радиус скругления rk=0,5…1,2 мм;

Ширина bk=0,4×mn0=3,2 мм.

Не шлифованную часть зуба фрезы (рисунок 2.12) подвергают затылованию резцом при помощи кулачка, величина спада которого Кнш делается примерно в 1,5-1,8 [5] раза больше величины спада Кш кулачка для шлифованной части. Величина затылования Кнш должна быть отнесена к диаметру d1, несколько большему, чем диаметр фрезы D. Например, если шлифованная часть составляет половину ширины зуба, то D1=D+2a, где a=b=(Kнш-Kш)/2. Перед началом затылования резец находится в точке А и начинает обработку только в точке В, срезая при этом часть спинки зуба по кривой ВС.

В нашем случае:

А=(16-9)/2=3,5 мм;

D1=140+2×3,5=147 мм.

Рисунок 2.12 Зб с двойным затылованием

2.5.7 Расчет основных углов фрезы

Угол подъема нарезки фрезы на расчетном цилиндре рассчитывается по формуле:

, (2.111)

 γm0=3°53'.

Угол наклона стружечных канавок принимаем равным углу подъема нарезки фрезы:

Направление винтовых стружечных канавок принимаем левое, т.к. оно должно быть направлено противоположно виткам нарезки.

Угол профиля стружечных канавок рассчитывается по формуле:

, (2.112)

.

Округляем полученное значение до ближайшего стандартного: .

2.5.8 Расчет шага винтовых стружечных канавок

Шаг винтовых стружечных канавок рассчитывается по формуле:

, (2.113)

 мм.

2.5.9 Расчет размеров профиля нарезки фрезы в осевом сечении

Осевой шаг нарезки фрезы рассчитывается по формуле:

, (2.114)

 мм.

Ход витков фрезы рассчитывается по формуле:

 , (2.115)

 мм.

Расчетный профильный угол рассчитывается по формуле:

 .

Углы профиля зубьев червячной фрезы с винтовыми канавками определяются по формуле:

Для правой стороны:

 ,

 .