Кинематический расчет привода

Кинематический расчет привода………………………………………. 3
Расчет зубчатой передачи……………………………………………….4
Расчет цилиндрической зубчатой передачи……………………………5
Расчет валов………………………………………………………………9
Расчет шпонок на смятие………………………………………………..10
Расчет плоскоременной передачи………………………………………11
Предварительный выбор подшипников………………………………...14
Проверочный расчет вала………………………………..………………14
Проверочный расчет подшипников……………………………………..31
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
2
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
2
Изм. Лист № докум Подпись Дата

centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
3
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
3
Изм. Лист № докум Подпись Дата
Кинематический расчет привода.
Общий КПД привода
η∑= ηп4*ηр.п.*ηз.п. = 0,994*0,96*0,98=0,903𝞰 = 0,99
З.п. = 0,98
Р.п. = 0,96
ηп= 0,994=0,96N1= 70.903=7,7n = 30ωπ=30*78.53.14=750 об/мин
Марка двигателя: 160М8/7273
Мощность: 11кВт
Число оборотов: 750
Выходной диаметр вала двигателя d1=48Суммарное передаточное отношение.
U=ω1ω3=78.55,5=14,3 Uз.п= 4
Uр.п.=3,6Принимаем на З.П. 2,3, тогда на Р.П. остается 9,8/2=4,9
Определение чисел оборотов и моментов на валах.
n1=nдв=750обмин.n2=n1U1=7503,6=208,3n3=n2U2=208,34=52Выходной диаметр вала двигателя 55.
U=14,3
U1СТ=3,6U2СТ=4Определяем вращающий момент на валах.
Т1=9550Nдв*ηпn1=9550*11*0.99750=138,7Н*м;T2=9550N2n2=9550Nдв*ηп*ηр.п.*ηпn2=955011*0,992*0,96208,3=474,5Н*м;T3=9550N3n3=9550Nдв*ηп4*ηр.п*ηз.п.n3=955011*0,994*0,96*0,9852=1824,6Н*м.centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
4
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
4
Изм. Лист № докум Подпись Дата Расчет зубчатой передачи.
Для расчета необходимо знать F и T и материал. Выбираем сталь 40Х, с термообработкой 235-262HB.
Твердость шестерни 280HB
Твердость колеса 240HB
δHlim=1.8HB+67δF=1.03HBКолесо
δHlim=1.8*240+67=499δF=1.03*240=274,2Шестерня
δHlim=1.8*280+67=571δF=1.03*280=288,4NHE=30HB2.4NFE=4*104Определяем базовые числа нагружений для шестерни и колеса.
NHE=30HB2,4NHE=30*2402.4=15474913,7 Колеса
NHE=30*2802.4=22402708,6Шестерни
N=L*365*𝑲год*24*𝑲сут*60*n
NEшестерни=11*365*0.6*24*0.6*60*208,3=433550621NEколеса=11*365*0.6*24*0.6*60*52=10231552δHlimm*NHE=δHlimNE*NEδHlimNE=δHlim*mNHENE=499615474913,7 10231552=499Hмм2 колесо
δHlimNE=571622402708,6 433550621=571Hмм2 шестерня
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
5
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
5
Изм. Лист № докум Подпись Дата Базовые числа циклов нагружений при расчете на контактную прочность.
NHG=30HBcp2.4≤12*107=30*2482.4=1.6741*107-КолесаNHG=30HBcp2.4=2.34734*107-ШестерниДля колеса N2=60*n3*L=60*52*11*365*0.6*24*0.6=108231552Для шестерни N1=N2*u=108231552*4=432926208
Коэффициент долговечности при расчете по контактным напряжениям
Zn=6NHGN=61.6823*107108231552=0,85=1-колесаZn=62.34734*107432926208=0,82=1-шестерниКоэффициент долговечности при расчете на изгиб
YN=64*10622402708,6 =1-ШестерняYN=64*10615474913,7 =1- колесо
Допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба
σH=499Hмм2колесоσH=571Нмм2 шестерняσFlim=1.03*240=247,2-колесоσFlim=1.03*280=288,4-шестерняσf=σFlim*YN=247,2-колесоσF=σFlim*YN=288,4-шестерня Расчет цилиндрической зубчатой передачи
Коэффициент ширины
ψbd=0.5ψbau±1=0.5*0.3154+1=0,79Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине
KHB=1+2*ψbdS=1+2*0,798=0,32=1centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
6
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
6
Изм. Лист № докум Подпись Дата
Межосевое расстояние
aw≥Kau+13KHβ*T3φba*u2*σH2aw≥49,5*4+1*31*1824,6*1030.315*42*4992=280Вычисленное межосевое расстояние округляют в большую сторону до числа из таблицы.
aw=280Чтобы выполнить проектировочный расчет нужно: материал и силовой фактор.
Материал определяют в виде допускаемых напряжений, которые находят как предельные деленные на запас. Предельные напряжения определяют марку материала. Чтобы узнать марку материала нужно знать химический состав и термообработку.
Основные размеры колеса
Делительный диаметр d2'=2*aw*Uu+1=2*280*44+1=448Ширина b2=φba*aw=0.315*280=88,2Модуль передачи
m=(0.01/0.02)*awm=4
Суммарное число зубьев
zs=2*aw*cosβm=2*280*14=140Число зубьев шестерни
z1=zsu+1≥z1minz1=1404+1=28Значение z1 округляют в ближайшую сторону до целого.
Число зубьев колеса внешнего зацепления
z2=zs-z1=140-28=112Фактическое передаточное число
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
7
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
7
Изм. Лист № докум Подпись Дата ∆U=Uφ-U100U≤4%Uφ=z2z1=11228=4∆U=4-4*1004≤4%Размер колес. Делительный диаметр.
Шестерни
d1=z1*mcosβ=28*41=112Колеса внешнего зацепления
d2=2*aw-d1=2*280-112=448Диаметр окружности вершин и впадин зубьев.
Шестерни
da1=d1+2*m=112+2*4=120df1=d1-2.5*m=112-2.5*4=102Колеса внешнего зацепления
da2=d2+2*m=448+2*4=456df2=d2-2.5*m=448-2.5*4=438Ширину шестерни b1 принимают по соотношению b1/b2, где b2 – ширина колеса.
Сила в зацеплении
b1b2=1.06=>b1=b2*1.05=88,2*1.06=93,5Окружная
Ft=2*T3d2=2*1824,6*103448=8145,5Радиальная
Fr=Ft*tgαcosβ=8145,5*0.3641=2965Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба.
V=π*d2*n3=3.14*448*5260000=1,22 м/с
Степень точности 6
𝑲𝑭𝒂=1 для прямозубой
𝑲𝑭𝑩=1+1.5ψbds<1.7=1+1.5*0,099≤1.7=1,15≤1,7centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
8
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
8
Изм. Лист № докум Подпись Дата Коэффициент ширины
φbd=b2d1=88,2112=0,79KFb=1.0Значение коэффициента Kfv принимают:
Для прямозубых колес при твердости зубьев ≤350HB – 1,4
Шестерни
Zv=z1cos3β=281=35Колеса
Zv=z2cos3β=1121=105Значение коэффициента Yfs для внешнего зацепления.
Колеса
YFS2=3.61Шестерни
YFS1=3,84Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса
σF2=KFa*KFβ*KFv*Yβ*YFS1*Ftb2*m=1*1*1.4*1*3,84*8145,588,2*4=124,4Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни
σF1=σF2*YFS1YFS2=124,4*3.843.61=132,3Расчетные напряжения могут отклоняться от допускаемых
σF≤1.1σfКолесо 124,4≤1,1*247,2Шестерни 132,3≤1,1*288,4Проверка зубьев колес по контактным напряжениям
σH=436KHα*KHβ*KHv*Ft*(uф±1)(d2*b2)=4361*1*1.2*1*8145,5*(4+1)448*88,2=484,9Расчетное контактное напряжение должно быть в интервале σН= (0,85…1,05)[σН]
424,2 < 484,9 ≤524 - расчетное контактное напряжение входит в интервал
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
9
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
9
Изм. Лист № докум Подпись Дата Смазывание зубчатого зацепления.
Непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом.
Контактное напряжение σН=484,9 Н/мм, окружная скорость 1,22 м/с
Редуктор залить маслом индустриальным И-Г-А-32 ГОСТ 20799-75 (приблизительно 4л)
Уровень масла определяем из неравенства
m≤h≤0.25d24≤h≤0.25*4484≤h≤112h=80
Расчет валов
T1=138,7 Н*м
T2=474,5Н*м
T3=1824,6Н*м
[τ]=15 Н/мм2
Расчет вала-шестерни
d1=∛T2*1030,2[τ]=3474,5*10000,2*15=54мм
d2=d1+2t=54+2*3=60 мм
d3=d2+3,2r=60+3,2*3=66,6мм
d4=d2=60 мм
Расчет вала колеса
d1=∛T3*1030,2[τ]=31824,6*10000,2*15=84,7 мм≈85мм
d2=d1+2t=85+2*3,5=95мм
d3=d2+3,2r=95+3,2*3,5=106 мм
d4=d2=95 мм
d5=d3+3f=106+3*2,5=113,5 мм
Расчет шпонок на смятие
center-462652КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
10
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
10
Изм. Лист № докум Подпись Дата
lраб=2T*103d(h-t1)[σсм] l=lраб+b
Шпонка для вала шестерни.
b1=16
t1=6
h1=10
t2=4,3
lраб= 2*474,5*10354*10-4,3*110 = 28
l= 28 + 16 = 44 = 45
Шпонки для вала зубчатого колеса.
b2=25
t1=9
h2=14
t2=5,4
lраб= 2*1824,6*10385*14-9*190 = 45
l= 45 + 25 = 70
b3=28
t1=10
h3=16
t2=6,4
lраб= 2*1824,6*103106*16-10*110 = 52
l= 52 + 28= 80
Расчет плоскоременной передачи.
Определяем диаметр ведущего шкива.
d1=40∙δd1=40∙2.8=112Принимаем из стандартного ряда
d1ш=112 ммcentercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
11
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
11
Изм. Лист № докум Подпись Дата Определяем диаметр ведомого шкива
d2=d1∙u∙(1-ε)d2=112∙3,6∙1-0.01=399Округляем до значения из стандартного ряда
d2=400ммВычисляем фактическое передаточное число uф и его отклонение ∆u от заданного u:
uф=d2d1(1-ε)uф=400112(1-0.01)=3,6uф=uф-uu∙100%≤3%uф=3,6-3,63,6∙100%≤3%Выбираем ориентировочное межосевое расстояние a, мм:
a ≥ 1.5 ∙ (d1+d2)a ≥ 1.5 ∙ (112+400)
a ≥ 768мм
Определяем расчетную длину ремня l, мм:
l=2a+π2d2+d1+(d2-d1)24al=2∙768+3.142400+112+400-11224∙768=2366,9ммОкругляем до ближайшего значения из стандартного ряда
l = 2500мм
Уточняем значение межосевого расстояния a по стандартной длине l
a=182l-πd2+d1+2l-πd2+d12-8d2-d12a=182*2500-3.14400+112+2*2500-3.14400+1122-8400-1122=835,7мм
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
12
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
12
Изм. Лист № докум Подпись Дата Определим угол обхвата ремнем ведущего шкива a1,град:
a1=180o-57od2-d1aa1=180o-57o400-112835,7=160o≥150oОпределяем скорость ремня υ, м/с:
υ=πd1n160*103≤υГде υ=35 м/сυ=3.14*112*75060*103=4,4м/с≤υОпределяем частоту пробегов ремня U, с-1U=lυ≤UU=15 c-1U=2,54,4=0.57≤UОпределяем окружную силу F, Н, передаваемую ремнем:
F1=Pном*103υF1=11*1034,4=2500HОпределяем допускаемую удельную окружную силу kп, Н/мм2kп=k0CθCαCυCpCdCFkп=1.25*1*0.94*1.03*1*1.2*0.85=1.23Определяем ширину ремня b, мм:
b=F1δkпb=25002.8*1.23=725,9Определяем площадь поперечного сечения ремня A, мм2A = δb
A = 2.8*725,9 = 2032,5
Определяем силу предварительного натяжения ремня F0,H:
F0=Aσ0F0=2032,5*2=4065centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
13
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
13
Изм. Лист № докум Подпись Дата Определяем силы натяжения ведущей F1 и ведомой F2 ветвей ремня, H
F1=F0+F12F1=4065+25002=5315 Н
F2= 2815 Н
Определяем силу давления ремня на вал Fоп,Н
Fоп=2F0sina2=8130
Проверочный расчет.
σmax=σl+σи+σv≤σpНапряжение растяжения.
σl=F0A+F12A=40652032,5+53154065=3,3 Н/мм2Напряжение изгиба.
σи=Еи*δd1=80*2,8112=2 Н/мм2Напряжение от центробежных сил.
σv=ρv2*10-6=1000*4,42*10-6=0,019 Н/мм2Допускаемое напряжение растяжения.
σmax=3,3+2+0,019=5,319≤σpσp=8 Н/мм2Предварительный выбор подшипников.
Под вал колеса
Выбираем подшипник 319
d= 95
D= 200
B=45
r=4
Под вал-шестерню
Выбираем подшипник 312
d=60
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
14
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
14
Изм. Лист № докум Подпись Дата D=130
B=31
r=3.5
Проверочный расчет валов.
Таблица: Нагрузки
Радиальные силы
N Расстояние от левого конца вала, мм Модуль, Н Угол, град
0 127.50 8145.50 90.00
1 127.00 2965.00 180.00
2 377.00 8130.00 180.00
Моменты кручения
N Расстояние от левого конца вала, мм Значение, Нxм
0 127.50 474.50
1 377.00 -474.50
Реакции в опорах
N Расстояние от левого конца вала, мм Реакция верт., Н Реакция гориз., Н Реакция осевая, Н Модуль, Н Угол, град
0 15.50 -3452.69 -4086.34 0.00 5349.69 -139.80
1 240.25 14547.69 -4059.16 0.00 15103.38 105.59
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
15
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
15
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
16
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
16
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
17
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
17
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
18
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
18
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
19
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
19
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
20
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
20
Изм. Лист № докум Подпись Дата
-343535centerКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
21
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
21
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
22
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
22
Изм. Лист № докум Подпись Дата Таблица: Нагрузки
Радиальные силы
N Расстояние от левого конца вала, мм Модуль, Н Угол, град
0 341.25 8145.50 270.00
1 341.25 2965.00 0.00
Моменты кручения
N Расстояние от левого конца вала, мм Значение, Нxм
0 89.00 1824.60
1 341.25 -1824.60
Реакции в опорах
N Расстояние от левого конца вала, мм Реакция верт., Н Реакция гориз., Н Реакция осевая, Н Модуль, Н Угол, град
0 226.25 -1457.93 4005.25 0.00 4262.34 -20.00
1 452.50 -1507.07 4140.25 0.00 4406.02 -20.00
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
23
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
23
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
24
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
24
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
25
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
25
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
26
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
26
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
27
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
27
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
28
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
28
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
29
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
29
Изм. Лист № докум Подпись Дата
centercenterКП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
30
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
30
Изм. Лист № докум Подпись Дата Проверочный расчет подшипников.
Роликовый радиальный подшипник (Подшипник 32612 ГОСТ 8328-75)
Исходные данные
Геометрия
Внешний диаметр 130.000 мм
Внутренний диаметр 60.000 мм
Диаметр тела качения 18.000 мм
Число тел качения 13.000
Длина ролика 26.000 мм
Число рядов тел качения 1.000
Точность
Радиальные биения внешн. кольца 0.040 мм
Радиальные биения внутр. кольца 0.020 мм
Условия работы
Радиальная сила 15103.380 Н
Рад. Смещение преднатяга 0.000 мм
Скорость вращения 208.300 об/мин
Коэф. динамичности 1.000
Тип нагрузки Постоянная Резюме:
Средняя долговечность 245815.872 час
Максимальное контактное напряжение 1129.365 Н/кв.мм
Выделение тепла 28864.207 Дж/час
Динамическая грузоподъемность 168000.000 Н
Радиальные биения 27.509 мкм
Боковые биения -1.885 мкм
Момент трения 0.368 Н x м
Потери мощности 8.018 Вт
Шариковый радиальный подшипник (Подшипник 319 ГОСТ 8338-75)
Исходные данные
Геометрия
Внешний диаметр 200.000 мм
Внутренний диаметр 95.000 мм
Диаметр тела качения 33.340 мм
Число тел качения 8.000
Число рядов тел качения 1.000
center-521335КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
31
Изм. Лист № докум Подпись Дата 00КП.ДМиОК.2000294.00.ПЗ Лист
31
Изм. Лист № докум Подпись Дата
Точность
Радиальные биения внешн. кольца 0.050 мм
Радиальные биения внутр. кольца 0.025 мм
Условия работы
Радиальная сила 4334.180 Н
Скорость вращения 52.000 об/мин
Коэф. динамичности 1.000
Тип нагрузки Постоянная Резюме:
Средняя долговечность 14099342.716 час
Максимальное контактное напряжение 1307.131 Н/кв.мм
Выделение тепла 2083.682 Дж/час
Динамическая грузоподъемность 153000.000 Н
Радиальные биения 43.943 мкм
Боковые биения -3.322 мкм
Момент трения 0.106 Н x м
Потери мощности 0.579 Вт