Idea Transcript
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Российский государственный университет
нефти и газа им. И.М. Губкина
Кафедра технической механики
М.А. Сляднев, С.А. Макушкин
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ
ПРИБОДОВ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ЧАСТЬ Il. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ
Москва2008
УДК612.81
Рецензент: зав. кафедрой износостойкости машпн п оборудования н
техно»оrии конструкционных материап.ов, д.т.н., nрофессор В.Ф. Пичугин. М.А. Сляднев, С.А. Макушкин. Проектирование модифицированных nриводов нефтегазовоrо оборудования. Часть Il. .-рутящий момент Т110м
= Т1.
13
"\ttlH
а! ::::; 21._ ::: 1; а2 Тном
:::;
т2
1;/ОМ
:;;; 0,8.
Суммарный срок службы t1: :::; 1О 4 часов -О З· k -О 7 k1---,,z---,. 11
12
tz
t"L
Т.к. tn 350. При этом должно быть
> HBz. При этом
в соответствии с
[2] составленным по литературным источникам, для .
=500 + 1500 Н ·М указанному условllо соответствует
Tz
твердость шестерни
HRC1= 50+ 55 для стали 40ХН nри поверхностной
закалка токами высокой частоты (ТВЧ). Средняя твердость будет
HRCt=52,5. Дпя колеса можно принять сталь 40Х с термообработкой «улучшение (У)» до
=300+320 и пределомтекучести ит2 =785 МПа. Средняя твердость зубьев колеса НВm2 = 31 О •
твердости НВ2
1.2. Доnускаемые напряжения 1.2.1. Контактные gаnряжения
.
{ин;]=
иноi ·kны
S
. ·0,9 , где l =12 ; (1-шестерня, 2- колесо).
Hi Здесь О"Hoi -предел контактной выносливости IЗJ.
=2HBmi +70,лриулучшении и нормализации (НВ О" Hoi =17HRC mi + 200, nри ТВЧ O"Hoi
(HRC =46+56; НВ > 350; HRCm =51). 14
:$;350);
. •. . oz
V =· .
· ·. •
~стеnени точиости зубчатмх колес {81~
ka· КОэффЩ.JИСfi'r nepaB!fOMepUOC'fй расnредеЛеНliЯ Harpyзllli между . . одновремейно зац(щдяюш.имuся nарами зубье11. . · . ·.. Перечислениые .коэффиnu~нты выбнр1U.О'l'ся no rраф!fКаМ nриведеu.Нь'IМ :в. сnравочной патературе, иnи no 'rабnицам [9.:;.12}. · · ·· · · · 'РЬ ·(zнl) 04·{5+1) · · Кнр=-1.36. ;Kpp=l,$3{npиVfьa= а. ~ · · =1,2; 2 НВ ;> 350 u.»ecиммe'tpJNtщr.I pacnoлoжenun колес ()ТНОСtiтедьно onop};.
=• 2
КНи
:;:·1,02 ; КF'v =1,04 (nри НВ >: 350, 9 стеnспи то'!нОСТН и
V s; l.мlc);
Кн
·:= 1,13 ; КFа
.а
Итото {lолучим:.
=1,3 5, (nри ·V. el'l; . . g·&a . 1
Z &=
k 8 =0,9-i-I,О.Принимаем k 11 =0,95 -учиiываетособенностикосозубоrо .· .зацеnления~ &а·-: коэффицilеiJ~торцевого nерекрытия:
·(1 1)lJcosP; ..
r
·&а =e,ss-з.z ~;1-~
·. •а +8&-з.{~+~:,)}o.98>T~I,7o . 1 . · . · ·. ::::0,8. 0.:95·1,7 . .
Zc;::
·.
.. . . . .
r:тн
' ',
. M·\S+1) .
.
..
·
.. .
. .·. ··· .··. ·
'
::::1,75·215·0.8 . .. . . ·' . 46,67. · ,s · =550МПаII!oд: уст.>вие Ко»ntктноЦ' nроЧ\'!ости соблюдается, nри Этом ан
[ан
=
1
550 . . . . .· ::::0,9, что соответствуетусдовиюа11 614
4.2.
llpoвepJ.сr Hci
сrн6;
- nредед контактнай рынослnвосrи {3}.
2Н/З mi + 70, nри,;яучшении и uормализ1щии ( HS $35(}); G'f!ol =2HBmt+10; о-н~1 ;2·225 +70=520 МПа -дnяmестераn. ttНо2 f..HBm2 + 70~ иJiol ::: 2 ·l6S +10 = 400 Мllii ~для колеса, Sm -=Sн2 =Ц. N· kн· -б нш Li- k "' ;, НЕ 'JY'f.i """
=
.
. 6
.
· N Н01 :::;: 12 •1О :UJiкnoв nри 'f~ер.n.ости НВшt225 •. Nнm ·= 10·106 цuКJtовnри ~нвт 165 •
2
=60·nt·tr.; Ntl ::::60 ·1435 ·104 = .S61-106 цикnов. .6 . Ny_? 861·106 Nт. 2 =.~~ Nr.z = .. ·. ·. ·. · чности nci нормам рЛавuости рабты.
·
9. Табщща3.4. Выбор 1\:оэффициенiа .kнц· длякосозубых колес.
10. Таблица3.5.Выборхоэффациентi>в kнр -11 k]i'p nри-НВ ~З?О (прu ИВ > 350 см. nримечание ктаб:n. 3;5). 11. Таблица 3.6. Вьtбор коэффициента kнu-· 12.-Таблиnа 3.8. Выбор коэффицие11fi kFи . .13. Таблица 3.2. ВЬ!бор :коэффяциента :д н . · _14. 'rаблаща 3.7. 8ыбор коэфф1щиента УF дnя внenmero зацепления. 15. Таблица 3.1. С)Зодная таблtща осщЭвнЬiх геометрических nарам~,:троа ццлиндриqеской :Jубчаwй косозубой nередачи (тихоходная • "ступень).
i 6. Таблица 4.1. Рекомен.!\)'емъfе осн 350 см. npимeчainle х та6л.4.З-). . J8. Таб.iщца 4.4. Выбор ко~ффiщиента kFp nрtпi!ердости НВ $350 . (nptl НВ > 350 см. примечание ктабJi.4.4). · · 19. Таблица 4.2. Сводн/U! табл~-tца ссновн;,D(_rеоJ\tетричес~еах параметров коническi>й зубчатой nередачн {бЬiстрохi>дitая cтynettь)~
• Cocг.ume11 no.Jtaiii!ЫM, щ;щьеде1111Ым 11 раздет: i -«Расчет зyб'llln>~X •rередUЧ пр1шщш .перьоii мод11ф111щцщr {М\)» liDpoeКТJ!poвaшte М'Оди:фищtрова1111Ыit np!!IЩ11.on цеф•tеrазоооrо Qборудооонuя чаСТ!> I. Metoдtll0 < n01 ""71,75 < n01
об =·2 00 .-·-; MUII
min =50-.об имеем. r·Ррасч min ] = 3,2 квт~ n01 дЩ1l
<
max
nри n 01
об . шах · · = 200 - - nолучим [Ррасч J=11 кBJn ; .мuu
·
min
J
··
Длятрехряднойцели kряд ·[Ррасч =2,5·3,2=8кВт;
k ряд · [ Р;ц~~] =2,5 • 11 :;:: 27 ;5 кВт . Корректирующие коэффициентьt
[4):
- .ZOl 1. k ,.,. -- 25 -1 32 .k 7-.' -
~
Zt
19
min .· . ntnax 11 _ nol. kmin ~.J!L. kmin _ 50 _ 0 7 . k. max_~ ... k n· • ·л • п .---- • • n ' n1 nr 71,75 n1.
kmax ff
=
200 == 2 ?S. · 71 75 •
'
Расчетная мощность цеnи:
P;;:Jg-ч =11 ·kэ · kz •k~in; Р:U~ч = 2,6& l· 2,95 ·1,32 ·О,7 = 7,03 кВт. P;Jl/d:i =fj ·kэ ·kz · k~ax; P:U~~ = 2,681·2,95·1,32·2,78=29,02кВщ. Сравним·вычисленные значения Ррасч созsачениями kрЯо ·[Ррасч 1дnя трехрядной цепи:
pmin _ ОЗ в· .· В· .. . · min .. об •·· расч - 7• к т< 75 .., · [Pmin] рас-ч . = 8. к т nри n"'·l =50 ~, .
.
v
'.111Щf
..
pmax _ n . ..• D. ? J.. В . max .об · 5· [Pmax рас.ч - 2:т,02 I!.Dm < ~. расч "" 27,5 к т цри л 01 ::::·200 ~. . .мzm ·
..
об
Внд:но, что np.11 nf:iax. = 2QO- несущая сnособн:ость переда11.и ·
·
недостаточна, а пр:и
,\ttm
min = 50• -.:. Qб n01
несущая сnособность nepeдaiJ.H
.!I1Щl
соб.nюдается. У•щть1вая1 11.то факти11.еская частота nращен.ll.я ммой звез.nоч1щ
40
· m· об =71,75 -об- no величине гораздо ближе к п Ш =50--, чем к 01
n
MUH
JИUH
.
-
-~·· ~ ··. . . п01 · =200 -·-· , видим, что передача работоспособна по несущеи .
JИUH
.
сnособности.
Проверка доДговечности цепи
2.2.
Условие долговечности uenи по числу ее ударов:
u= ZJ ·щ :;;[uJ= sов ~!; u= 19·71,75 =l,S 2 !;[u)=-so_в = 20 !; 15·L1 t с . 15·60 .с 25,4 с · v= 1,52 ЛуЧеЦНЫе СОС'rаВЛЯЮЩИе МОЖНО ИСПОЛ:ЬЗОI!.ать .nри Y1'0ЧHel!Нbl't расчетах. . TUXOXOДI:IOГO BaJJa редуктора.
· Сводная таблица резуn:ьтат числа
tl!. ::;: J0 4
часов; al =_!!_ =1; {X'J =. т2 = 0,8; ki =.2.. =0,3; ~юм
'fмм
-
45
tr,
.
т,
8) Кратковременная nереrрузка ·. max Тном
=2;4.
1.
Выбор tшtтерщшов: ff опреJJ:елещtе доnу~каемых иацряжеюrй
l,l.
МатерналJ>t чермка н червячиого колеса_
Для. червяка nринимае/'d конструiЩионную легированную стмь ~арки 4(}Х
или 40ХН с закалкой ее до
HRC 50+ 55 и с последующим шлифованием
рабочих. nоверхuостей [2}, Для венца червяч11оrо .колеса иазначаем no nредварительно оnределяемой скорости скольжения
~rсп· =(3.7+4,6)·nt·l0-4 :~f;, Vск = (3,7 +4,6)·643,5·10- 4 ·W"35 =2,1 +2,6мlс < S.м!с rpynny N22 антифриtщиоl!!iЫХ сnлавов, в кl:iторую
входsJ.т 6е3оловяиистьtе
бронзы или латуци. Эта rpynna рекомендуется nри Усх
< 5 At 1а.
Прнмем расnространенную бронзу БрАЖ~ц {3} со сnособом О1'ЛИЩШ в
ЗeMJtllf\YIO форму И мехаинчесЮIМЙ свойстnамн;
и1
=
trЬ . 400 Mfla ;__
= 200 Mfla. 1.2.
Доnускаемь~е цаnря.жения
1.2.1. Доnускаемьщ tФнтактuые наnряжения Для груnnы Jlfu2 маrериа11ов имеем
[4}: {о-п J=300-25· Vc_к1ItrнJ=300-25·2,5=237,5 мпа.
1.2.2, Доnусв:аlla!lцe модифi!Щ!р(>.»аuны~ tlpиaoдoiJ
Jlефтеrазоооrособорудоl!а!шя. Частъ
r. МетодШ\11 pueчera мехаиitчеIЙ срок службы примда
tr. : : 1о4. часов . Средний срок
службi.I клинаременной nере~ачи Тер.= 2000 часDв,
\ 0). Кnиматические условJIЯ ЗJ[а1 ]=120
О
.
.
П&раметры nередачи менять ~е надо, хотя и имеется возможность уменьшить
размеры nередачи в стор~ну aщin. Действительно, nрицяв а1
=120°
nолучим:
51·(d2 -dl)
а
180с -[at]
. 57·{200-90)
-;а;;:
.
=104,5м.м
6 av =1400·6,76 ·10- =О,ОбМПа~nренебрежitтелt.номалы. 2
t:ru
~ наnряженм изгиба: