Курсовой проект (RPZ)

Посмотреть архив целиком



Кафедра «Детали машин»







Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:


Проектирование привода шпиля.

Задание ДМ 534. Вариант 4.










Студент (Кучерявый Р.С.) Группа Э4–62

Руководитель проекта (Ганулич И.К.)

Содержание:

  1. Техническое задание………………………………………………………………………3

  2. Введение……………………………………………………………………………………4

  3. Кинематические расчеты. ……………………………………………………………...6

  4. Расчеты передач………………………………………………………………………….8

  5. Расчет гибкого подшипника для ВЗП…………………………………………………10

  6. Разработка эскизного проекта………………………………………………………...13

  7. Расчет шлицевых соединений…………………………………………………………14

  8. Расчет сварных соединений…………………………………………………………...15

  9. Регулирование подшипников и осевого положения колес………………………….15

  10. Тепловой режим волновой передачи…………………………………………………15

  11. Смазывание редуктора………………………………………………………………..16

  12. Корпусные детали……………………………………………………………………...17

  13. Проектирование тихоходного вала………………………………………………….18

  14. Расчеты вала…………………………………………………………………………...22

  15. Расчет подшипников барабана………………………………………………………25

  16. Выбор посадок подшипников………………………………………………………….26

  17. Фрикционная муфта………………………………………………………………….28

  18. Список литературы…………………………………………………………………...32

  19. Приложение…………………………………………………………………………….33

1. Техническое задание.

2. Введение


Целью курсового проекта является проектирование привода с волновым редуктором.


Составными частями привода являются асинхронный электродвигатель, имеющий исполнение IM 3081 и степень защиты IP44, волновой зубчатый редуктор и предохранительное устройство, встроенные в барабан. Привод устанавливается на сварной тумбе, имеющей полость для хранения бухты смотанного каната.


Устройство привода следующее: вращающий момент передается с электродвигателя через компенсирующую муфту на кулачок редуктора; с выходного вала редуктора через фрикционную муфту на барабан шпиля.


Требуется выполнить необходимые расчеты, выбрать наилучшие параметры схемы и разработать конструкторскую документацию, предназначенную для изготовления привода:

- сборочный чертеж мотора редуктора с барабаном и тумбой;

- рабочие чертежи деталей привода;

- чертеж общего вида привода и тумбы;

- расчетно-пояснительную записку и спецификации;


















Общие сведения о волновой зубчатой передаче.


Волновая передача – это механизм, в котором движение между звеньями

передается перемещением волны деформации гибкого звена. Волновая зубчатая

передача (ВЗП) включает 1 z - гибкое колесо с внешними зубьями, выполненное в

виде тонкостенного цилиндра, соединенного с тихоходным валом; 2 z - жесткое

колесо с внутренними зубьями, соединенное с корпусом; h - генератор волн,

состоящий из гибкого подшипника, напрессованного на овальный кулачок (рис. 3,

а) или из двух больших роликов. (дисков), расположенных на эксцентриковом валу

(см. рис 7, б).Генератор волн по большой оси Y выполняют больше отверстия

гибкого колеса на величину 0 2W , а по малой оси X - меньше. При деформации

гибкого колеса во время сборки зубья по большой генератора входят в зацепление

на полную глубину активной части зуба d h . По малой оси зубья перемещаются

(W) к центру и не зацепляются.


Преимущества и недостатки.

Преимущества по сравнению с обычными передачами:

Меньшие массу и габаритные размеры.

Более высокую кинематическую точность.

Меньший мертвый ход.

Высокую демпфирующую способность, меньший шум.

позволяют осуществить большие передаточные отношения в одной ступени.

Недостатки:

мелкие модули зацепления (0,15…0,2мм).

сложность изготовления гибких тонкостенных колес (требуется специальная

технологическая оснастка).

ограниченные частоты вращения генератора волн из-за возникновения

вибраций.












3. Кинематические расчеты.

Выбор электродвигателя.


Необходимая мощность на валу электродвигателя равна (Ft*v)/η=1.6кВт.


()


Передаточное число волнового редуктора u= 200..300 =>200.


Исходя из расчета диаметра каната: Fразр= k*Ft, где k- коэффициент запаса, и основываясь на имеющихся данных о Fразр и d для часто используемых канатов, принимается диаметр каната d= 8.3мм.

Таким образом, исходя из рекомендации для D диаметра барабана он принимается номинальным значением 200мм.


Далее по формуле nпр.вала = 60*VD получаем nпр.вала =14.2 (1/мин).

Тогда nвала элдв = nпр.вала *u=2840 (1/мин).

Выбираем электродвигатель, ближайший по мощности с

синхронной частотой 3000 об/мин – получаем двигатель АИР , мощность 3 кВт.


Определение параметров передачи.


Для выполнения расчета гибкого и жесткого колеса редуктора необходимо определить и принять следующие параметры:


- Тип генератора волн.

При серийном изготовлении рекомендуется кулачковый генератор, так как он лучше других сохраняет заданную форму деформирования и поэтому является предпочтительным.


- Вращающий момент на тихоходном валу.

Вращающий момент на тихоходном валу определяется как Ft*Dном/2=710 (Н*м).


-Частота вращения генератора волн.

Эта частота совпадает с реальной частотой вращения вала электродвигателя и равна 2850 (об/мин).


-Ресурс.

Ресурс Lh для волнового редуктора принимается 10.000 часов.


-Режим нагружения.

Режим нагружения принят № II.


-Передаточное число механизма.

Было ранее принято 200.


-Предел выносливости материала гибкого колеса при изгибе.

В соответствии с рекомендациями для средне- и легконагруженных колес принимается материал гибкого колеса- сталь марки 30ХГСА, ее предел выносливости при изгибе принимается средним из интервала 350..450 и равным 435 (МПА)


-Коэффициент безопасности по усталостной прочности гибкого колеса.

Этот коэффициент принимается средним из интервала 1.10..2.50 и равным 1.80.

Далее проведен расчет передач.




































4. Расчёты передач.


Геометрические параметры зубчатых венцов гибкого и жёсткого колес.


Для проектного расчета использовалась специальная программа, результаты которой приведены в приложении 1.

Было проанализировано влияние на параметры механизма таких величин, как:

- Тип генератора волн.

- Вращающий момент на тихоходном валу.

-Частота вращения генератора волн.

-Ресурс.

-Режим нагружения.

-Передаточное число механизма.

-Предел выносливости материала гибкого колеса при изгибе.

-Коэффициент безопасности по усталостной прочности гибкого колеса.


В результате выполнения проектного расчета программой были получены номинальные значения всех параметров, необходимых для конструирования волнового редуктора.

Материалы гибких и жёстких колёс.


Гибкие колёса волновых передач изготавливают из легированных сталей. Термической обработке – улучшению – подвергают заготовку в виде толстой трубы. Механическую обработку выполняют после термообработки. Зубчатый венец рекомендуется подвергать: наклёпу, включая впадины зубьев, или азотированию.

В нашем случае материал гибкого колеса был выбран ранее: сталь марки 30ХГСА (улучшение, 32…37 HRC, =420…450 МПа; при последующем дробеструйном наклёпе или азотировании =480…500 МПа).

Жёсткие колёса волновых передач характеризует менее высокое напряженное состояние. Их изготавливают из обычных конструкционных сталей марок 45,40Х,30ХГСА с твёрдостью на 20…30 HB ниже твёрдости гибкого колеса. В нашем случае сталь 45.


Соединение генератора волн с валом.


Применяют глухое и подвижное соединение генератора с валом. Но при глухом соединение необходимо обеспечить полную соосность оси жёсткого колеса и осей вращения генератора и гибкого колеса, что может быть достигнуто только при очень высоких требованиях к точности изготовления. Отклонения от соосности звеньев могут привести к неравномерному распределению нагрузки по зонам зацепления, нарушению силового равновесия и снижению долговечности.

Поэтому разработаем подвижное соединение генератора волн с валом для компенсации отклонений от соосности- компенсирующую муфту.

Муфта представляет собой деталь, одна часть которой жестко крепится к кулачковому генератору волн с помощью 4-ех винтов В2.М6-6gx20.109.30ХГСА ГОСТ 17475-80, расположенных равномерно, а вторая часть состоит в клеевом соединении с валом электродвигателя. Две эти части муфты соединены между собой гибкой резиновой юбкой, концы которой с помощью вулканизации присоединены к обоих частям муфты, и обеспечивается компенсация отклонения от соосности.

При этом паз вала электродвигателя необходимо заделать мастикой в соответствии с ТУ изготовителя.




Расчет клеевого соединения вала электродвигателя и компенсирующей муфты.


Вращающий момент на быстроходном валу (валу электродвигателя) равен T= 5 Н*м. Диаметр вала электродвигателя по ГОСТ составляет d= 24мм для данного типа электродвигателя. По конструктивным соображениям принята длина клеевого соединения 20мм по цилиндрической поверхности.


Таким образом,

τ= (T*103)/(π*d2*0.5l)≤ [τ]ср

0.2763≤ [τ]ср

[τ]ср = τвс/s, где s- коэффициент запаса, принимается 3..5.


Таким образом, принимается клеевое соединение с помощью клея полиуретанового ПУ-2, τвс=16 МПа.



Соединение гибкого колеса с валом.


Гибкое колесо будем крепить к валу заклепками.

Установка заклепок в отверстия без зазора.


По напряжениям среза:


  1. Предварительно число заклепок принимаем z = 8.

  2. Сдвигающая сила в расчете на каждую заклепку:


F=(2T*103)/zD0=887,5(H).


3. Допускаемые напряжения в заклепке: .

4. Диаметр заклепки:

dзак =[(4*F)/(π[τ])]0.5 =3.9мм. Принимаем dзак =4мм.



По напряжениям смятия:


  1. Предварительно число заклепок принимаем z = 8.

  2. Сдвигающая сила в расчете на каждую заклепку:


F=(2T*103)/zD0=887,5(H).


3. Допускаемые напряжения в винте: .

4. Диаметр заклепки:


dзак =F/(H*[σ]см) =1.37мм.



Итак, принимаем соединение из 8 заклепок диаметром 4 мм.



Расчет клеевого соединения жесткого колеса с корпусом.


Вращающий момент на колесах равен T= 710 Н*м. Диаметр жесткого колеса составляет d= 192мм в соответствии с проведенным компьютерным расчетом. По конструктивным соображениям принята длина клеевого соединения 28мм по цилиндрической поверхности.


Таким образом,

τ= (T*103)/(π*d2*0.5l)≤ [τ]ср

0.4379≤ [τ]ср

[τ]ср = τвс/s, где s- коэффициент запаса, принимается 3..5.


Таким образом, принимается клеевое соединение с помощью клея полиуретанового ПУ-2, τвс=16 МПа.




5. Расчет гибкого подшипника для ВЗП.


С помощью гибкого подшипника осуществляется взаимодействие кулачка редуктора и гибкого колеса.


Исходные данные для расчета:


Частота вращения кулачка

2850

мин-1

Внутренний диаметр

120

мм

Требуемая долговечность подшипников

10000

ч

Окружная сила

83

Н

Типовой режим нагружения

-

II

-


Предварительно принимаем шарикоподшипник радиальный однорядный средней серии 824 со следующими параметрами:


Обозн

Размеры, мм

Грузоподъемность, кН

Факторы нагрузки

d

D

b

Cr

C0r

e

Y0

824

120

160

24

53.92

77.00

0.24

2.80



Расчет подшипника.

Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси в точке пересечения с ней нормалей, проведённых через середины контактных площадок.


Реакции опор определяют из уравнения равновесия: сумма моментов внешних сил относительно рассматриваемой опоры и момента реакции в другой опоре равна нулю.



Р


еакции в подшипнике:



F


F1В




F2R



F1R


Определим радиальную силу :

FR = ( 2,8 … 3,3 ) FT ≈ 3 · 2 · 103 · 83 / 120 = 4167 H.

FR1max = 4167 Н


Так как частота вращения n > 10 об / мин, то подбираем подшипник по динамической грузоподъёмности, рассчитывая их ресурс при требуемой надёжности.


Для подшипника 824 серии ГОСТ 23179 – 78: Сr = 53 920Н; Соr = 77.0 кН.


Режим работы подшипника серии 824: FR = 4167 Н при n = 2450 об / мин, Lh = 10 000 ч.


Определим общую продолжительность работы подшипника в миллионах оборотах:

L = 60 · Lh · n / 106 = 60 · 10 000 · 2450 / 106 = 147 млн. об.


Т.к возможны кратковременные перегрузки 150%, умеренные толчки, вибрационная нагрузка, то:


V = 1; X = 1; Y = 0; KБ = 1,5;


Эквивалентная радиальная нагрузка:


Pr = ( VXFr + YFa ) ∙ KT KБ


где KT – температурный коэффициент, КТ = 1, так как температура подшипника не превышает 100°С. КБ – коэффициент динамичности нагрузки,


Случайные файлы

Файл
158979.rtf
8509.rtf
22480.rtf
5153.rtf
31682.rtf