Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


НА ТЕМУ:

«ПРОЕКТ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА»


Днепропетровск 2010

Введение


Курсовой проект – самостоятельная конструкторская работа. При выполнении проекта нужно проявить максимум инициативы и самостоятельности.

Цель курсового проекта – углубить теоретические и практические навыки и знания, полученные в процессе обучения, а также закрепить необходимые навыки конструирования, расчета и эксплуатации червячного редуктора.

В данном курсовом проекте необходимо решить следующие задачи:

1. Спроектировать 2 червячные передачи на 5 kH*м на выходном валу.

2. Расчет на прочность.

3. Выбор подшипники из условия ТСЛ =10000 часов.


Назначение и область применения привода


Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Редуктор состоит из литого чугунного корпуса, в котором помещены элементы передачи – червяк, червячное колесо, подшипники, вал и пр. Входной вал редуктора посредством зубчато-ременной передачи соединяется с двигателем, выходной посредством муфты – с конвейером.

Червячные редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых перекрещиваются.

Так как КПД червячных редукторов невысок, то для передачи больших мощностей в установках, работающих непрерывно, проектировать их нецелесообразно. Практически червячные редукторы применяют для передачи мощности, как правило, до 45 кВт и в виде исключения до 150 кВт.


2. Расчетная часть


2.1 Спроектировать 2 червячные передачи на 5kH*м на выходном валу


Исходные данные для расчета: выходная мощность – Проект червячного редуктора=5 кВт; выходная частота вращения вала рабочей машины – Проект червячного редуктора =65 об/мин; нагрузка постоянная; долговечность привода – 10000 часов.


Проект червячного редуктора

Рис. 1 – кинематическая схема привода: 1 – двигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – червячная передача; 4 – муфта


Определение требуемой мощности электродвигателя


Проект червячного редуктора – (2.1)


где: Проект червячного редуктора- коэффициент полезного действия (КПД) общий.


Проект червячного редукторахПроект червячного редуктора (2.2)


где [3, табл. 2.2]: Проект червячного редуктора- КПД ременной передачи

Проект червячного редуктора- КПД червячной передачи

Проект червячного редуктора- КПД подшипников

Проект червячного редуктора- КПД муфты

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Определяем частоты вращения и угловые скорости валов.

Проект червячного редуктора- угловая скорость двигателя;

Проект червячного редуктора- число оборотов быстроходного вала;

Проект червячного редуктора- угловая скорость быстроходного вала;

Проект червячного редуктора- число оборотов тихоходного вала;

Проект червячного редуктора – угловая скорость тихоходного вала.

Определение мощностей и передаваемых крутящих моментов валов

Определяем мощности на валах

Расчет ведем по [3]

Мощность двигателя -Проект червячного редуктора

Определяем мощность на быстроходном валу


Проект червячного редуктора (3.1)


Проект червячного редуктора

Определяем мощность на тихоходном валу


Проект червячного редуктора (3.2)

Проект червячного редуктора

Определяем вращающие моменты на валах

Определяем вращающие моменты на валах двигателя, быстроходном и тихоходном валах по формуле


Проект червячного редуктора (3.3)


Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Расчет червячной передачи

Исходные данные

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Выбор материала червяка и червячного колеса

Для червяка с учетом мощности передачи выбираем [1, c. 211] сталь 45 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием.

Марка материала червячного колеса зависит от скорости скольжения


Проект червячного редуктора (4.1)


Проект червячного редукторам/с

Для венца червячного колеса примем бронзу БрА9Ж3Л, отлитую в кокиль.

Предварительный расчет передачи

Определяем допускаемое контактное напряжение [1]:


[ун] =КHLСv0,9sв, (4.2)


где Сv – коэффициент, учитывающий износ материалов, для Vs=0,75 он равен 1,21

sв, – предел прочности при растяжении, для БрА9Ж3Л sв,=500

КHL – коэффициент долговечности


КHL =Проект червячного редуктора, (4.3)


где N=573w2Lh, (4.4)


Lh – срок службы привода, по условию Lh=10000 ч

N=573х1,03х10000=5901900

Вычисляем по (4.3):

КHL =Проект червячного редуктора

КHL =1.068

[ун] =1.068х1,21х500=646

Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа при U = 17 принимаем Z1 = 2

Число зубьев червячного колеса Z2 = Z1 x U = 2 x 17 = 34

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q = 10;

Коэффициент нагрузки К = 1,2; [1]

Определяем межосевое расстояние [1, c. 61]

Проект червячного редуктора (4.5)


Проект червячного редуктора


Вычисляем модуль


Проект червячного редуктора (4.6)


Проект червячного редуктора

Принимаем по ГОСТ2144–76 (таблица 4.1 и 4.2) стандартные значения

m = 4.5

q = 10

Тогда пересчитываем межосевое расстояние по стандартным значениям m, q и Z2:


Проект червячного редуктора (4.7)


Проект червячного редуктора

Принимаем aw = 100 мм.

Расчет геометрических размеров и параметров передачи

Основные размеры червяка.:

Делительный диаметр червяка

Проект червячного редуктора (4.8)


Проект червячного редуктора

Диаметры вершин и впадин витков червяка


Проект червячного редуктора (4.9)


Проект червячного редуктора


Проект червячного редуктора (4.10)


Проект червячного редуктора

Длина нарезной части шлифованного червяка [1]


Проект червячного редуктора (4.11)


Проект червячного редуктора

Принимаем b1=42 мм

Делительный угол подъема г:

г =arctg(z1/q)

г =arctg (4/10)

г = 21 є48’05»

ha=m=4 мм; hf=1,2x m=4,8 мм; c=0,2x m=0,8 мм.

Основные геометрические размеры червячного колеса [1]:

Делительный диаметр червячного колеса


Проект червячного редуктора (4.12)


Проект червячного редуктора

Диаметры вершин и впадин зубьев червячного колеса


Проект червячного редуктора (4.13)


Проект червячного редуктора


Проект червячного редуктора (4.14)


Проект червячного редуктора

Наибольший диаметр червячного колеса


Проект червячного редуктора (4.15)


Проект червячного редуктора

Ширина венца червячного колеса


Проект червячного редуктора (4.16)


Проект червячного редуктора

Принимаем b2=32 мм

Окружная скорость


Проект червячного редуктора (4.17)


червяка -Проект червячного редуктора

колеса – Проект червячного редуктора

Скорость скольжения зубьев [1, формула 4.15]

Проект червячного редуктора

КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемешивания масла [1, формула 4.14]

Проект червячного редуктора

Уточняем вращающий момент на валу червячного колеса


Проект червячного редуктора (4.18)


Проект червячного редуктора

По [1, табл. 4.7] выбираем 7-ю степень точности передачи и находим значение коэффициента динамичности Kv = 1,1

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки [1, формула 4.26]


Проект червячного редуктора


В этой формуле коэффициент деформации червяка при q =10 и Z1 =2 Проект червячного редуктора [1, табл. 4.6]

При незначительных колебаниях нагрузки вспомогательный коэффициент Х=0,6

Проект червячного редуктора

Коэффициент нагрузки

Проект червячного редуктора

Таблица 1. Параметры червячной передачи

Параметр Колесо Червяк
m 4.5
z 34 2
ha, мм 4
hf, мм 4,8
с, мм 0,8
d, мм 153 40
dа, мм 162 48
df, мм 142.2 30,4
dаm, мм 168.25 -
b, мм 32 42
г 21є48’05»
V, м/с 0,75 0.75
Vs, м/с 0.8
Ft, Н 6370 138
Fa, Н 138 6370
Fr, Н 4989

2.2 Расчет на прочность


Расчет ведущего вала – червяка

Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников.

Рассматриваем вертикальную плоскость (ось у)

Изгибающий момент от осевой силы Fа будет:


mа=[Faxd/2]:


mа=6370·40Ч10-3/2=127,4НЧм.

Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.

1еmАу=0

RBy·(a+b)+Fr·a – mа=0

RBy=(Fr·0,093 – mа)/ 0,186=(4989·0,093–127,4)/ 0,186=649,8 Н

Принимаем RBy=650Н

2еmВу=0

RАy·(a+b) – Fr·b – mа=0

RАy=(Fr·0,093+ mа)/ 0,186=(4989·0,093+174,5)/ 0,186=2526,2 Н

Принимаем RАy=2526 Н

Проверка:

еFКу=0

RАy – Fr+ RBy=2526–3176+650=0

Назначаем характерные точки 1,2,2’, 3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:

М1у=0;

М2у= RАy·а;

М2у=2526·0,093=235 Нм;

М2’у= М2у – mа(слева);

М2’у=235–174,5=60,5 Нм;

М3у=0;

М4у=0;

Строим эпюру изгибающих моментов Му, Нм.

Рассматриваем горизонтальную плоскость (ось х)

1еmАх=0;

Fш·(a+b+с) – RВх·(a+b) – Ft·a=0;

1232·(0,093+0,093+0,067) – RВх·(0,093+0,093) – 138·0,093=0;

RВх=(311,7–12,8)/0,186;

RВх=1606,9Н

RВх»1607Н

2еmВх=0;

– RАх·(a+b)+Ft·b+Fш·с= 0;

RАх=(12,834+82,477)/0,186;

RАх=512,4Н

RАх»512Н

Проверка

еmКх=0;

– RАх+ Ft – Fш+ RВх=-512+138–1232+1607=0


Проект червячного редуктора

Рис. 2. Эпюры изгибающих и крутящих моментов ведущего вала


Назначаем характерные точки 1,2,2’, 3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:

М1х=0;

М2х= – RАх·а;

М2х=-512·0,093=-47,6Нм;

М3х= – Fш ·с;

М3х=-1232·0,067=-82,5Нм

М4х=0;

Строим эпюру изгибающих моментов Мх.

Крутящий момент

ТI-I=0;

ТII-II=T1=Ft·d1/2;

ТII-II=2,76Нм

Определяем суммарные изгибающие моменты:

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Определяем эквивалентные моменты:

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

Проект червячного редуктора

По рис. 2 видно, что наиболее опасным является сечение С-С ведущего вала.


2.3 Выбор подшипников


Так как межосевое расстояние составляет 100 мм для червяка выбираем роликовые подшипники 7309 ГОСТ333–79, а для червячного колеса – 7518 ГОСТ333–79 (рис. 3).


Проект червячного редуктора

Рис. 3 Подшипник ГОСТ333–79.


Параметры подшипников приведены в табл. 2.


Таблица 2. Параметры подшипников

Параметр 7309 7518
Внутренний диаметр d, мм 45 90
Наружный диаметр D, мм 100 190
Ширина Т, мм 27 46.5
Ширина b, мм 22 36
Ширина с, мм 17 28
Грузоподъемность Сr, кН 65 106

Определяем радиальные нагрузки, действующие на подшипники


Проект червячного редуктора; (12.1)


Проект червячного редуктора; Проект червячного редуктора

Здесь подшипник 2 – это опора А в сторону которой действует осевая сила Fа (рис. 2).

Проект червячного редуктора;

Проект червячного редуктора; Проект червячного редуктора

Назначаем тип подшипника, определив отношение осевой силы к радиальной силе того подшипника, который ее воспринимает (здесь подшипник 2)

Проект червячного редуктора;

Проект червячного редуктора;

Так как соотношение больше 0,35, то назначаем роликовый конический однорядный подшипник средней серии по dп3=45 мм.


Проект червячного редуктора

Рис. 4 Схема нагружения вала-червяка


Определяем осевые составляющие от радиальных нагрузок


S=0,83ЧeЧFr [1, c. 216]

S1=0,83Ч0,34Ч1733; S1=489Н;

S2=0,83Ч0,34Ч2577; S2=727Н.

Определяем осевые нагрузки, действующие на подшипники.

FaI=S1;

FaII=S2 +FaI;

FaI=489Н;

FaII=489+723; FaII=1216Н.

Определяем эквивалентную нагрузку наиболее нагруженного подшипника II


Fэ2=(ХЧVЧFr2+УЧFaII)ЧKdЧKф;


где Kd – коэффициент безопасности;

Kd =1,3…1,5

принимаем Kd =1,5;

Kф – температурный коэффициент;

Kф =1 (до 100єС)

Fэ2=(0,4Ч1Ч2577+1,78Ч1216)Ч1,5Ч1; Fэ2=3195Н=3,2 кН

Определяем номинальную долговечность роликовых подшипников в часах

Проект червячного редуктора [1, c. 211];

Подставляем в формулу (12.2):

Проект червячного редуктора; Проект червячного редукторач.

По заданию долговечность привода Lhmin=10000 ч.

В нашем случае Lh> Lhmin, принимаем окончательно для червяка подшипник 7309.

Определяем радиальные нагрузки, действующие на подшипники

Проект червячного редуктора; Проект червячного редуктора

Здесь подшипник 2 – это опора А в сторону которой действует осевая сила Fа.

Проект червячного редуктора;

Проект червячного редуктора;

Проект червячного редуктора

Назначаем тип подшипника, определив отношение осевой силы к радиальной силе того подшипника, который ее воспринимает (здесь подшипник 2)

Проект червячного редуктора;

Проект червячного редуктора;


Проект червячного редуктора


где V – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца V=1.

Проект червячного редуктора

Тогда Х=0,4.

Изображаем схему нагружения подшипников. Подшипники устанавливаем враспор.


Проект червячного редуктора

Рис. 5. Схема нагружения тихоходного вала

Определяем осевые составляющие от радиальных нагрузок

S=0,83ЧeЧFr

S1=0,83Ч0,392Ч7496; S1=2440 Н;

S2=0,83Ч0,392Ч10426; S2=3392 Н.

Определяем осевые нагрузки, действующие на подшипники.

FaI=S1;

FaII=S2 +FaI;

FaI=2440Н;

FaII=2440+3392; FaII=5832Н.

Определяем эквивалентную нагрузку наиболее нагруженного подшипника II


Fэ2=(ХЧVЧFr2+УЧFaII)ЧKdЧKф;


где Kd – коэффициент безопасности;

Kd =1,3…1,5 [1, c. 214, табл. 9.19];

принимаем Kd =1,5;

Kф – температурный коэффициент;

Kф =1 (до 100єС) [1, c. 214, табл. 9.20];

Fэ2=(0,4Ч1Ч10426+1,78Ч5832)Ч1,5Ч1; Fэ2=14550 Н=14,55 кН

Определяем номинальную долговечность роликовых подшипников в часах


Проект червячного редуктора


Подставляем в формулу (12.2):

Проект червячного редуктора; Проект червячного редукторач.

По заданию долговечность привода Lhmin=10000 ч.

В нашем случае Lh> Lhmin, принимаем окончательно для червяка подшипник 7518.


3. Выбор системы и вида смазки


Скорость скольжения в зацеплении VS = 0.8 м/с. Контактные напряжения sН = 510 Н/мм2. По таблице 10.29 из [3] выбираем масло И-Т-Д-460.

Используем картерную систему смазывания. В корпус редуктора заливаем масло так, чтобы венец зубчатого колеса был в него погружен на глубину hм (рис. 6):


Проект червячного редуктора

Рис. 6 Схема определения уровня масла в редукторе


hм max Ј 0.25d2 = 0.25Ч160 = 40 мм;

hм min = m = 4 мм.

При вращении колеса масло будет увлекаться его зубьями, разбрызгиваться, попадать на внутренние стенки корпуса, откуда стекать в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которым покрываются поверхности расположенных внутри корпуса деталей, в том числе и подшипники.

Объем масляной ванны

V = 0.65ЧPII = 0.65Ч7 = 4.55 л.

Контроль уровня масла производится пробками уровня, которые ставятся попарно в зоне верхнего и нижнего уровней смазки. Для слива масла предусмотрена сливная пробка. Заливка масла в редуктор производится через съемную крышку.

И для вала-червяка, и для вала червячного колеса выберем манжетные уплотнения по ГОСТ 8752–79. Установим их рабочей кромкой внутрь корпуса так, чтобы обеспечить к ней хороший доступ масла.


Заключение


Во время выполнения курсового проекта, я углубил теоретические, практические навыки и знания, полученные в процессе обучения, а также закрепил необходимые навыки конструирования, расчета и эксплуатации механизма червячного редуктора. А также, решил следующие конструкторские задачи:

1. Спроектировал 2 червячные передачи на 5kH*м на выходном валу.

2. Проверил на прочность.

3. Подобрал подшипники из условия ТСЛ =10000 часов.

червячный редуктор передача подшипник


Литература


С.А. Чернавский и др. «Курсовое проектирование деталей машин» М. 1987 г.

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. -8-е изд. перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 1999

Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1991

Чернин И.М. и др. Расчеты деталей машин. – Мн.: Выш. школа, 1978

Строганов Г.Б., Маслов Г.С. Прикладная механика: Учеб. для вузов / Под ред. Г.Б. Иосилевича. М.: Высш. шк., 1989.-351 с.


Размещено на

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: