,
Принимаем Z2=52
При этом
,
,
,
,
Выбираем материалы червяка и венца червячного колеса.
Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой витков до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием. Принимаем для венца червячного колеса бронзу БрА9ЖЗЛ (отливка в песчаную форму).
Предварительно принимаем скорость скольжения Vs=5м/с. Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение [ун]=155Н/мм2.
Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы
[уOF]=KFL[уOF]' ,
В этой формуле KFL=0.543 при длительной работе;
[уOF]'=98 Н/мм2.
,
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=12,5.
Вращающий момент на валу червячного колеса:
,
Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1,2.
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости:
,
,
Модуль
,
,
Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения m=2,5 и q=12,5.
Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q
,
.
Основные размеры червяка:
-делительный диаметр червяка
,
,
-диаметр вершин витков червяка
,
,
-диаметр впадин витков червяка
,
,
-длина нарезной части шлифованного червяка
,
,
Принимаем b1=60,3мм
-делительный угол подъема витка при Z1=4 и q=12,5 г=17045'
Основные размеры венца червячного колеса:
-делительный диаметр червячного колеса
,
,
-диаметр вершин зубьев червячного колеса
,
,
-диаметр впадин зубьев червячного колеса
,
,
-наибольший диаметр червячного колеса
,
,
-ширина венца червячного колеса
,
,
Окружная скорость червяка
,
,
Скорость скольжения
,
,
При этой скорости [уН]=155Н/мм2.
Уточняем КПД редуктора: при скорости Vs=1.7м/с приведенный коэффициент трения для безоловянной бронзы и шлифованного червяка:
f=0.05
и приведенный угол трения
'=2°50'
Коэффициент полезного действия редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемешивание масла:
,
,
Выбираем 7 степень точности передачи. В этом случае коэффициент динамичности .
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки
,
Где И-коэффициент деформации червяка.
При q=12,5 и Z1=4, И=98
X-вспомогательный коэффициент,
при незначительных колебаниях нагрузки X=0,6
,
Коэффициент нагрузки
,
,
,
,
Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб
Эквивалентное число зубьев
,
,
Коэффициент формы зуба YF=2,16
Напряжение изгиба
,
,
Что значительно меньше вычисленного выше
Расчет зубчатого зацепления
Расчет выполнен по методике [2]
Материал шестерни и колеса:
Сталь 45, НВ1=230-шестерня. Способ упрочнения - улучшение.
Сталь 45, НВ2=200-колесо. Способ упрочнения - улучшение.
Определение допускаемых контактных напряжений:
,
где - предел контактной выносливости при базовом числе
циклов, Н/мм2;
SH - коэффициент безопасности, SH=1,1,
KHL - коэффициент долговечности, KHL=1
,
.
,
.
,
,
Из двух допускаемых контактных напряжений выбираем наименьшее значение
,
Основные параметры передачи.
Межосевое расстояние:
,
где KHв- коэффициент неравномерности нагрузки по длине
образующей, принимаем:
KHв=1,25
Ka - коэффициент, учитывающий тип передачи,
Ka=49,5 - для прямозубых передач
Шba - коэффициент ширины,
Шba=0,25 - для прямозубых передач.
,
Из нормального ряда по ГОСТ 2185-66 выбираем конструктивное значение
aw=50мм
,
,
Принимаем mn=1мм
Определяем число зубьев шестерни и колеса.
Суммарное число зубьев:
,
,
- число зубьев шестерни,
,
,
- число зубьев колеса
,
,
Определение основных размеров шестерни и колеса.
Ширина зубчатого венца колеса и шестерни.
,
,
,
,
Делительные диаметры шестерни и колеса
,
,
,
,
Выполняем проверку межосевого расстояния
,
,
Диаметры вершин зубьев шестерни и колеса
,
,
,
,
Диаметры впадин зубьев шестерни и колеса
,
,
,
,
Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру
,
,
Окружная скорость в зацеплении
,
,
Степень точности передачи: nст=8 так как
Проверочный расчет зубьев
Проверочный расчет по контактным напряжениям.
,
Коэффициент нагрузки
,
KHв=1.04
KHб=1.0
KHV=1.05
,
,
Силы в зацеплении
Окружная сила:
,
,
Радиальная сила:
,
б=20°
,
,
Проверочный расчет по напряжениям изгиба
Действительные напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса
,
,
KFв=1.05
KFV=1.25
,
YF - коэффициент, учитывающий форму зуба.
YF1=3,66
YF2=3,66
Определение допускаемых напряжений изгиба:
,
Где уF limb - базовый предел выносливости по напряжениям изгиба, зависит от средней твердости выбранного материала, Н/мм2.
SF - коэффициент безопасности,
SF=1,75
,
,
,
,
,
,
Находим отношения
,
,
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше.
,
,
2.5 Выбор редуктора муфт
Расчет выполнен по методике [2]
Муфта выбирается по диаметру вала и проверяется по величине расчетного момента из условия:
,
где Тр- расчетный момент, Нм;
Тном- крутящий момент на валу, Нм;
К- коэффициент, учитывающий условия эксплуатации;
[Т]- момент муфты, Нм.
Для соединения вала электродвигателя с валом червячного редуктора правильной машины выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую(МУВП).
По диаметру вала dв1=18 мм. выбираем муфту упругую втулочно - пальцеваю по ГОСТ 21424-75 [4]
[Т]= 31,5 Н?м
Рисунок 5 - Муфта упругая втулочно - пальцевая.
К=1,25 [4]
Тном = Т1 = 0,36 Н?м
,
Для соединения вала электродвигателя с валом червячного редуктора барабанных ножниц выбираем муфту упругую втулочно - пальцевую (МУВП). двигатель привод резка проволока
По диаметру вала dв2 = 32 мм. Выбираем муфту упругую втулочно - пальцевую по ГОСТ 21424 - 75 [4]
[Т] = 250 Н?м;
,
,
,
,
,
Муфты выбраны правильно
2.6 Расчеты на прочность вала правильной машины
Расчет выполнен по методике [2]
Рассчитываем на прочность рабочий вал правильной машины установки для резки и правки проволоки.
Из предыдущих расчетов
Окружная сила Ft = 148 Н
Радиальная сила Fr = 53,8 Н
Усилие правки P = 748,8 Н
Вращающий момент на валу М3 = 3 Н?м
Рисунок 6 - Расчетная схема рабочего вала.
Предварительный расчет валов
Расчет выполнен по методике [2]
Диаметр выходного конца вала
,
где [ф] - пониженное допускаемое касательное напряжение для сталей, Н/мм3
,
,
Принимаем dв1 = 36мм; диаметр вала под подшипниками dn1= 40мм. Диаметр вала под зубчатым колесом dk2=36мм.
Проверка долговечности подшипников
Определение реакций в опорах
Плоскость XZ
,
,
,
,
,
,
Проверка :
,
,
,
,
,
,
Проверка:
,
Суммарные реакции в опорах:
,
,
,
,
Подшипники проверяем по наиболее нагруженной опоре «1»
Проверка подшипников на долговечность
Подшипник №208
Расчетная долговечность подшипника
,
Где Р- эквивалентная нагрузка, кН;
С - динамическая грузоподъемность, кН;
m - показатель степени, для шариковых подшипников m = 3
n2 - частота вращения вала, мин-1.
,
при
где X - коэффициент радиальной нагрузки;
Y - коэффициент осевой нагрузки;
V - коэффициент вращения внутреннего кольца подшипника;
КБ - коэффициент безопасности. Учитывает условия работы подшипников;
КТ - температурный коэффициент;
e - коэффициент осевого нагружения подшипника.
При вращающемся внутреннем кольце подшипника V = 1
В зависимости от характера нагрузки КБ = 1,5. Для рабочей температуры подшипника, равной 1000С КТ = 1
,
,
Такая долговечность подшипника объясняется малой частотой вращения рабочего вала.
Уточненный расчет вала
Расчет выполнен по методике [2]
Рабочий вал
Материал вала сталь 45 нормализованная, ув=570 Н/мм2
,
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
,
Сечение А-А участок вала под подшипником в опоре «1», dn = 40мм.
Концентрация напряжений обусловлена посадкой с натягом внутреннего кольца подшипника.
kу = 1,59
kф = 1,49
еу = 0,85
еф = 0,73
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости Мr = 0;
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
,
,
Момент сопротивления кручению
,
,
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
,
,
Момент сопротивления изгибу
,
,
Амплитуда и среднее напряжение цикла нормальных напряжений
,
,
,
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
,
,
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
,
,
Результирующий коэффициент для сечения А - А
,
,
Прочность вала обеспечена.
Проверка прочности шпоночных соединений
Расчет выполнен по методике [2]
Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок принимаются согласно ГОСТ 23360-85
Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности по формуле:
,
где Т - вращающий момент на валу, Нм;
d - диаметр вала, мм;
t1 - глубина паза на валу, мм;
l - длинна шпонки, мм;
b - ширина шпонки, мм.
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [усм] = 80…100 Н/мм2
Рабочий вал:
Диаметр вала dв = 36мм, b х h = 10 х 8мм, t1 = 5мм. Длинна шпонки 20мм. при ширине зубчатого венца 25мм.
Момент на валу Т3=3 Н?м
,
Прочность обеспечена.
3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
3.1 Техническое обслуживание и ремонт установки для правки и резки проволоки
Техническое обслуживание - это комплекс мер, направленных на содержание оборудования в работоспособном состоянии.
В техническое обслуживание входят как работы по непосредственному обеспечению работоспособности оборудования, так и операции технической подготовки к работе, большую часть которых выполняют без снятия и разборки отдельных агрегатов.
Внутрисменное текущее обслуживание проводится дежурным персоналом в определенной последовательности, установленной механиком цеха.
В течении смены дежурный персонал выполняет следующие виды робот:
- контролирует поступление смазки к узлам трения;
- смазывает узлы, не оборудованные устройствами смазки по установленному графику;
- проверяет наличие значительных утечек масла из зубчатых муфт, редукторов и других емкостей и принимает меры по их устранению;
- проверяет надежность крепления крышек подшипников, муфт, редукторов и других деталей и узлов;
- проверяет исправность деталей и узлов магистралей сжатого воздуха, воды;
- по характеру шума контролирует состояние зубчатых зацеплений в редукторах и закрытых шестеренных передачах.
При профилактическом осмотре, проводимом во время передачи смены, производятся следующие виды работ:
- проверка состояния и восстановление работоспособности деталей и узлов, во время работы которых в предыдущей смене обнаружены неисправности и неполадки;
- проверка надежности крепежных деталей;
- проверка исправности действия пусковых, блокировочных, тормозных устройств и, при необходимости, их регулировка.
Результаты профилактического осмотра записываются в журнал приема и сдачи смен.
Ремонт - это комплекс мер, направленных на восстановление работоспособности оборудования.
При проведении ремонтов производят следующие виды работ:
- разборка механизмов и узлов;
- очистка и промывка деталей;
- установление степени износа деталей и способы их ремонта или замены;
- проверка состояния уплотнений, при необходимости их замена;
- проверка состояния сварных швов и заварка дефектных мест;
- добавление или замена смазочных материалов;
- сборка механизмов, регулировка и опломбирование.
На предприятиях черной металлургии предусмотрены текущие и капитальные ремонты. Основным видом ремонта, направленным на восстановление работоспособности оборудования, является текущий ремонт. Текущие ремонты различают по объемам и продолжительности на Т1 и Т2 .
В ремонт Т1 входят следующие виды работ:
- чистка оборудования:
- наружный осмотр с целью выявления дефектов и уточнения содержания объема работ;
- подетальная разборка узлов с целью замены изношенных деталей;
- регулировка зазоров в подвижных соединениях;
- проверка на отсутствие утечек смазки и замена уплотнений;
- регулировка предохранительных и блокирующих устройств;