轧钢机减速器的设计

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(3)由表选取尺宽系数φd=1
(4)由图查得εα1=0.75,εα2=0.87,则εα=εα1+εα2=1.62
(5)查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa
(6)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2=550MPa;
(7)由式计算应力循环次数
f)该段由联轴器孔长决定为42mm
4.按弯扭合成应力校核轴的强度
W=62748N.mm
T=39400N.mm
45钢的强度极限为54Mpa,又由于轴受的载荷为脉动的,所以强度足够。
4.5、中间轴2的计算:
1.作用在齿轮上的力
FH1=FH2=4494/2=2247N
Fv1=Fv2=1685/2=842.5N
2分配各级传动比I= i1i2
为使V带的外轮廓尺寸不致过大,初选传动比i2=2
则齿轮传动比为:i2=9 i3=6
3计算传动装置的运动和动力参数
以下各轴符号代表:
O轴——电动机输出轴;Ⅰ轴——减速器中的高速轴;
Ⅱ轴——齿轮轴;Ⅲ轴——中间轴;
Ⅳ轴——减速器中的低速轴;Ⅴ轴——低速轴;
n0=nn= 2970r/min; nⅠ= n0/ i1=1485r/min;
N1=60n1jLh=60×192×1×(2×8×300×5)=3.32×10e8
N2=N1/5=6.64×107
(8)查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.95;KHN2=0.98
k)Ⅳ段直径d4=45cm,长度L4=30cm
2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
g)由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为25mm。
h)考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达2.5mm,所以该段直径选为30。
i)该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有2mm的圆角,则轴承选用30207型,即该段直径定为35mm。
1.求两轴承受到的径向载荷
2、轴承30206的校核
1)径向力
Fr1=Fr2=1000N
2)派生力
F=0N
3)轴向力
由于,Fa1/Fr1=0,故x1=1,y1=0
所以轴向力为Fa=5000N,
4)当量载荷
由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为
Fa1/Fr1=0故x1=1,y1=0
5)轴承寿命的校核
FRBV=Fr+ FRAV=400.5N
计算弯矩:
截面C右侧弯矩
MCN= FRBV·L/2=23N·m
截面C左侧弯矩
M’CN= FRAV·L/2=23N·m
绘制水平面弯矩图(c)
轴承支反力:
FRAH= FRBH= Ft/2=1100N
截面C处的弯矩:
MCH=FRAH·L/2=62.7N·m
绘制合成弯矩图(d)
j)该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为40mm。
k)为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为46mm。
l)轴肩固定轴承,直径为42mm。
m)该段轴要安装轴承,直径定为35mm。
2)各段长度的确定
各段长度的确定从左到右分述如下:
a)该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽18.25mm,该段长度定为18.25mm。
Lh=16667/n(ft•C/P2)ε=2.3x107(h)
5.2 中间轴1的轴承:
1、轴承32214的校核
1)径向力Fr1=Fr2=8000N
2)派生力F=0N
3)轴向力轴向力为Fa=0N,
4)当量载荷
由于Fa1/Fr1=0故x1=1,y1=0,所以,取fp=1.1
由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为
b)确定轴各段直径和长度
c)Ⅰ段即外伸端直径d1=35cm,其长度应比联轴器轴孔的长度稍短一些,取L1=58cm。
d)Ⅱ段直径d2=45cm,亦符合毡圈密封标准轴径,
初选6409型深沟球轴承,其内径为45cm,宽度为29cm, L2=120cm.
i)Ⅲ段齿轮,其相关数据为m=4.5,z=18,d3=60cm,L3=50cm
TⅡ=9.55x106PⅡ/ nⅡ=9.55x106x109.47/ 1485=6.28x105Nm
TⅢ=9.55x106PⅢ/ nⅢ=9.55x106x105.13/ 27.5=3.65x107Nm
TⅣ=9.55x106PⅣ/ nⅣ=9.55x106xx100.95/ 27.5==3.51x107Nm
Ⅲ段齿轮,26其相关数据为m=4.5,27z=18,28d3=60cm,29L3=50cm
Ⅳ段直径d4=45cm,31长度L4=30cm
绘制轴的结构设计草图,如图示
由上述轴各段长度可算得轴支撑跨距L=150cm
4按弯扭合成强度轴的强度
绘制轴受力简图(a)
绘制垂直面弯矩图(b)
轴承支反力:
FRAV=(Fa·dH-Fr·L/2)/L=-400.5N
电动机的输出功率为:P=Pw/η
式中:η为电动机至滚筒主动轴之间的传动装置总效率
根据传动简图可查得:V带传动效率ηw=0.95,三对齿轮副效率ηw = 0.97;一对滚动轴承效率ηw=0.99;联轴器ηw=0.98;由此可得
η=η1η2η23η4=0.95x0.973x0.994x0.98=0.816
nⅡ= nⅠ/ i2=165r/min; nⅢ= nⅡ/i3=27.5r/min;
nw= nⅢ=27.5r/min
各轴功率;
P0=120kw;PⅠ=P0η1=120x0.95=114kw;
PⅡ=PⅠη2η3=114x0.97x0.99=109.47kw ;
PⅢ=PⅡη2η3=109.47x0.97x0.99=105.13kw;
第一章传动方案的拟定及说明
1.1 传动方案:
传动简图如图所视:
其传动方案为:
电动机——带传动机——齿轮传动——滚筒
该传动方案分析如下:
1由于带传动承载能力较低,结构尺寸较其他形式大,故应放在传动系统的高速级,此时转速较高,在传递相同功率时的转矩减小,从而使带传动获得较为紧凑的结构尺寸,除此之外,带传动工作平衡,能缓冲吸振,被广泛应用。
则总传动比范围为i= i1i2=(2x3)~(4x5)=6~20
电动机可选择的转速范围应为
n=i·nw=(6~20)x260=1560~5200r/min
电动机同步转速符合这一范围的型号为Y315s-2,其满载转速为nm=2970r/min
二、计算传动装置的总传动比并分配各级传动比
1传动装置的总传动比I=nm/ nw=2970/53=56
电动机的型号的确定主要依据电动机的额定功率和同步转速。
1按照工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机
2选择电动机容量
工作机所需容量为:Pw = Fw•Vw/1000ηwKw
式中Fw=34KN Vw=27.1m/s带式输送机效率ηw=0.94
Pw=3.4×103/1000×0.94=97.92Kw
第二章电动机的选择
2.1 电动机的选择:
工业上一般使用三相交流电源,因此,当无特殊要求时均应选用交流电动机,其中以三相交流电动机使用最为广泛。我国新设计的Y系列三相鼠笼式异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,起结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合,以及要求具有较好起动性能的机械。
TⅤ=9.55x106PⅤ/ nⅤ=9.55x106x97.95/ 27.5==3.40x107Nm
第三章铸造减速器箱体主要结构尺寸
3.1 铸造减速器箱体主要结构尺寸:
1、箱座壁厚σ:
0.025a+3≥8
2地脚螺栓直径d1:
d1=0.036a+12=16
3地脚螺栓数目n:
n=L+BΒιβλιοθήκη Baidu200~300≥4
2)精度等级选用7级精度;
3)试选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=100的;
4)选取螺旋角。初选螺旋角β=14°
2.按齿面接触强度设计
因为低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行计算
按式试算,即
dt≥50
1)确定公式内的各计算数值
(1)试选Kt=1.6
(2)由图选取区域系数ZH=2.433
3查得许用应力[σ-1]b=54 Mpa
2确定轴输出端直径dmin;
1 按扭转强度估算输出端直径
2 取A=10,则d=30cm
考虑有键槽,将直径增大5%,则d=35cm
此段轴的直径和长度应和联轴器相符,选取TL5型弹性柱销联轴器,其轴孔直径为35cm,和轴配合部分长度为60cm,故轴输出端直径dmin=35cm。
PⅣ=PⅣη2η3=105.13x0.97x0.99=100.95kw;
PⅤ=PⅣη3η4=100.95x0.99x0.98=97.95kw;
各轴转矩;
T0=9.55x106P0/ n0=9.55x106x120/2970=3.86x105Nm
TⅠ=9.55x106P0/ nⅠ= 9.55x106114/ 1485=7.33x105Nm
2.初步确定轴的最小直径
D=45cm
3.轴的结构设计
1)轴上零件的装配方案
2)据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
I-IIII-IVIV-VV
直径60707587
长度105113.75839
5.求轴上的载荷
Mm=316767N.mm
T=925200N.mm
第五章滚动轴承的选择及计算
5.1 高速轴的轴承:
n=10
4轴承座尺寸D1、D2、D3、D4、D5:
D1=34 D2= 45 D3= 49 D4= 60 D5=55
5、箱体结合面处联接间距e:
e=180cm
6轴承座两旁的联结螺栓问题:
S≈10cm
第四章轴的计算
4.1 高速轴的计算:
1选择轴的材料并确定许用应力:
1选用正火处理
2经查得强度极限σb=600 Mpa;
MC= 67N·m ;M’C=67N·m
绘制转矩图(e)
转矩:
T=9.55x103·P/n=217N·m
绘制当量弯矩图(f)
转矩产生的扭转剪应力,按脉动循环变化,取α=0.6
截面C处的弯矩为
Mec=146N·m
较核危险截面C的强度
σe=Mec/0.1d33=146x103/0.1x403=11.68<54Mpa
P1=fp(x1Fr1+y1FA1)
=1.1x(1x8000+0)=8800N
5)轴承寿命的校核
Lh=16667/n(ft•C/P2)ε=3.4x107(h)
第六章 传动件的设计计算
6.1.选精度等级、材料及齿数:
1)材料及热处理;
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。
b)该段为轴环,宽度不小于7mm,定为11mm。
c)该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为90mm,定为88mm。
d)该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距
离取4mm(采用油润滑),轴承宽18.25mm,定为41.25mm。
e)该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm。
所以轴的强度足够
4.2、低速轴1的计算:
4.3、 中间轴1的计算:
2
4.4 、低速轴2的计算:
1.作用在齿轮上的力
FH1=FH2=337/2=168.5
Fv1=Fv2=889/2=444.5
2.初步确定轴的最小直径
D=40cm
3.轴的结构设计
1)确定轴上零件的装配方案
a)轴上零件的定位、固定和装配在该减速器中,可将齿轮充分分布在箱体内,由于该齿轮轴只需联轴器的地方
P0=Pw/0.816=97.92/0.816=120kn
一般电动机的额定功率
PM=(1~1.3)P0=(1~1.3)X120=120~156kw
经查可取电动机额定功率为PM=150kw
3确定电动机的转速
滚筒转速为:nw=60x1000Vw/πD=260r/min
V带传动比:i1=2~4
三级圆柱齿轮传动比i2=3~5
2齿轮传动承载能力较高,传递运动准确、平衡、传递功率和圆周速度范围很大,传动效率高,结构紧凑。
3斜齿圆柱齿轮传动的平稳性,较直齿圆柱齿轮传动好,故有平稳性要求时,可采用斜齿圆柱齿轮传动。
根据以上分析可得:将带传动放在传动系统的高速级,齿轮传动放在传动系统的低速级,传动方案较为合理。
此外,根据本课题要求,该减速器采用展开式。
3轴的结构设计
轴上零件的定位、固定和装配在该减速器中,16可将齿轮充分分布在箱体内,17由于该齿轮轴只需联轴器的地方
确定轴各段直径和长度
Ⅰ段即外伸端直径d1=35cm,其长度应比联轴器轴孔的长度稍20短一些,21取L1=58cm。
Ⅱ段直径d2=45cm,亦符合毡圈密封标23准轴径,24
初选6409型深沟球轴承,其内径为45cm,宽度为29cm, L2=120cm.
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