Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет и проектирование червячного редуктора

Расчет и проектирование червячного редуктора

Курсовой проект по дисциплине «Детали машин»

Работу выполнил: студент 4 курса МТФ ФТО (ОЗО) Иванов И.И.

Шуйский государственный педагогический университет

г. Шуя 2006 год

Введение.

Расчет и проектирование червячного редуктора

Червячной передачей называется механизм, служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Обычно червячная передача состоит из червяка  1 и сопряженного с ним червячного  колеса  2. Угол скрещивания осей обычно равен 90°; неортогональные передачи встречаются редко. Червячные передачи относятся к передачам с зацеплением, в которых движение осуществляется по принципу винтовой пары. Поэтому червячные передачи относят к категории зубчато-винтовых.

Обычно ведущее звено червячной передачи — червяк, но существуют механизмы, в которых ведущим звеном является червячное колесо.

Достоинства червячных передач: компактность конструкции и возможность получения больших передаточных чисел в одноступенчатой передаче (до U = 300 и более); высокая кинематическая точность и повышенная плавность работы; малая интенсивность шума и виброактивности; возможность обеспечения самоторможения.

Недостатки червячных передач: значительное геометрическое скольжение в зацеплении и связанные с этим трение, повышенный износ, склонность к заеданию, нагрев передачи и сравнительно низкий КПД (от η = 0,5 до 0,95); необходимость применения для ответственных передач дорогостоящих и дефицитных антифрикционных цветных металлов. Указанные недостатки ограничивают мощность червячных передач (обычно до 60 кВт).

Червячные передачи находят широкое применение, например, в металлорежущих станках, подъемно-транспортном оборудовании, транспортных машинах, а также в приборостроении.

Расчет и проектирование червячного редуктораРазработать рабочие чертежи деталей редуктора - основания корпуса, червяка и червячного колеса.

1 – электродвигатель, 2 – упругая муфта, 3– червячный редуктор, 4 – цепная передача, 5 – ведущий барабан конвейера.

Исходные данные: Ррм =14кВт. – мощность на валу рабочей машины.

10*Расчет и проектирование червячного редуктора/Расчет и проектирование червячного редуктора=10 => Расчет и проектирование червячного редуктора3=Расчет и проектирование червячного редуктора (1/c) –угловая скорость вращения барабана.

 

Предварительный расчет привода.

Выбор двигателя.

Дополнительно примем: нагрузка постоянная, нереверсивная, технический ресурс передачи Lh =20000 ч.

Определим общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

 η обш= η ч * ηп * η м* η ц , где

η ч = 0,83 – КПД червячной передачи (среднее значение), [№1, табл 1.1]

η п = 0,99 – КПД подшипников качения ( 2 пары), [№1, табл 1.1]

η м = 0,99 – КПД муфты, [№2, с.346 ]

η ц = 0,98 – КПД цепной передачи. [№1, табл 1.1]

η = 0,83 * 0,992 * 0,99 * 0,98 = 0,7892412066

Определим требуемую мощность двигателя:

Рдв = Ррм / η [№2 с.113]

Рдв = 14 / 0,7892412066 = 17,73855683526кВт.=17,74кВт.

Выбираем тип двигателя [№5, табл. 22.4, стр.38], с учетом Р ном ³ Рдв , Рном = 22 кВт.

Двигатель асинхронный короткозамкнутый трехфазный общепромышленного применения, закрытый, обдуваемый, степень защиты IP54, типа 5A200L8, с частотой вращения 750 об/мин,

n ном. = 735 об/ мин.    Расчет и проектирование червячного редуктора[№2 с.113]

Определение передаточного числа привода и его ступеней.

Частота вращения выходного вала редуктора: 

Расчет и проектирование червячного редуктора3=Расчет и проектирование червячного редуктора (1/c) (по условию) – частота вращения рабочего вала машины, тогда     

Расчет и проектирование червячного редуктора

Общее передаточное число привода:

U = nном1/nрм = 735/30 =24,5

Примем Uч=20, тогда Uц=24,5/20=1,225.

По рекомендации $9 [№2, c.201] принимаем число заходов червяка Z1=2

 

Определение силовых и кинематических параметров привода.

Из имеющихся данных:

Ррм =14кВт; Рдв =17,74кВт; Расчет и проектирование червячного редуктора3=Расчет и проектирование червячного редуктора (1/c); Расчет и проектирование червячного редуктора

Находим вращающий момент Т по формулам:

T=P/Расчет и проектирование червячного редуктора или Т2=Т1*U* η [№2, c.113]

Для 1-ого вала: T1= Рдв /Расчет и проектирование червячного редуктора, где Рдв – расчетная мощность двигателя, Вт.

T1=18000/76,93= 233,98(Н*м)

Для 2-ого вала: Т2=Т1*Uч* ηред, где ηред - КПД редуктора

ηред=0,83* 0,992 =0,813

Т2=233,98*20*0,813= 3804,52(Н*м)

Расчет и проектирование червячного редуктора2=Расчет и проектирование червячного редуктора1 / Uч=76.93/20= 3,8465 (1/c);

Для 3-ого вала (транспортера):

 Т3=Т2* Uч* η ц=3804,52*1,225*0,9=4194,48(Н*м)

Расчет и проектирование червячного редуктора3=Расчет и проектирование червячного редуктора2 / Uч =3,8465/1,225=3,14(1/c)-соответствует заданному.

В результате предварительных расчетов получили:

T1= 233,98(Н*м), Расчет и проектирование червячного редуктора1=76,93(1/c);

Т2=3804,52(Н*м), Расчет и проектирование червячного редуктора2=3,8465 (1/c);

Т3=4194,48(Н*м), Расчет и проектирование червячного редуктора3=3,14(1/c)

 

Расчет червячной передачи.

Число зубьев червячного колеса Z2 = U*Z1 [№4 ф.1.1, с.8]

Z2 = 2*20 =40

Марка материала червячного колеса зависит от скорости скольжения.

В первом приближении оцениваем скорость скольжения:

Us=Расчет и проектирование червячного редуктора[№2 с.211]

Us=Расчет и проектирование червячного редуктора Расчет и проектирование червячного редуктора

По рекомендации [№2 $9.7 и т.9.4] примем для червячного колеса алюминиевую бронзу БрАЖ9 – 4 (отливка в песок).

Для червяка принимаем сталь 45х, закаленную до твердости Н=45HRCэ, с последующим шлифованием рабочих поверхностей витков.

По таблице 8.6 [№3] находим допускаемое контактное напряжение

[s н ]=140МПа и вычисляем предварительное межосевое расстояние, приняв коэффициент нагрузки К=1 (нагрузка постоянная):

 а=Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.185]

а=Расчет и проектирование червячного редуктора=0,3532(м)=353,2(мм)

Определяем модуль зацепления:

m=2a/(q*Z2) [№3 с.185]

где q – коэффициент диаметра червяка

q=Z2/4 [№3 с.192]

q=40/4=10 – соответствует стандартному значению [№3 таб.8.2]

m=2*353,2/(10+40)=14,128(мм)

По ГОСТу 2144-66 [№1 с.83] ближайшее стандартное значение m=14,

тогда уточненное межосевое расстояние:

a=0,5*m*(q+Z2) [№3 с.179]

а=0,5*14*(10+40)=350(мм)

Т.к. рассчитываемый редуктор не предназначен для серийного производства и по рекомендации [№1 с.88] оставляем окончательное межосевое расстояние = 350мм.

 

Определим делительный угол подъема линии витка:

tgy=Z1/q [№3 с.177]

tgy=2/10=0,2

тогда Расчет и проектирование червячного редуктора

Т.к. делительный диаметр червяка:

d1 =m*q [№3 с.177]

d1 =14*10=140(мм)=0,14(м), то скорость скольжения в зацеплении

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.193]

Расчет и проектирование червячного редуктора - что близко к расчетному значению.

По рекомендации [№6 стр.97] назначаем для передачи 8-ю степень точности.

Проверим КПД передачи, приняв по табл.8.3 [№3 с.181] приведенный угол трения для безоловянной бронзы:

Расчет и проектирование червячного редуктора.

Тогда Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.183]

Расчет и проектирование червячного редукторачто достаточно близко к предварительно принятому значению.

Проверим прочность зубьев колеса на изгиб.

Определяем эквивалентное число зубьев колеса:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.186]

Расчет и проектирование червячного редуктора=42,5

По табл.8.4 [№3 с.186] находим коэффициент формы зуба

Расчет и проектирование червячного редуктора

По табл.8.7 [№3 с.192] находим допускаемое напряжение изгиба при нереверсивном нагружении и базе испытаний

Расчет и проектирование червячного редуктора

[Расчет и проектирование червячного редуктора]=78МПа

 

Определяем заданное число циклов нагружений [№3 с.190] колеса Расчет и проектирование червячного редуктора при частоте вращения

Расчет и проектирование червячного редуктора

Расчет и проектирование червячного редуктора

Вычислим коэффициент долговечности

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.190]

Расчет и проектирование червячного редуктора- условие выполняется.

Тогда допускаемое напряжение изгиба:

Расчет и проектирование червячного редуктора - [№3 с.191]

Расчет и проектирование червячного редуктора(МПа)

Проверим напряжение изгиба

Расчет и проектирование червячного редуктора - [№3 с185]

Расчет и проектирование червячного редуктора

Т.к. Расчет и проектирование червячного редуктора=7,72(МПа) << Расчет и проектирование червячного редуктора=51,22(МПа) – прочность колеса обеспечена.

 

Определим другие основные размеры червяка и червячного колеса.

а) Червяк:

Расчет и проектирование червячного редуктора

Диаметр внешних витков: [№3 с.178]

Расчет и проектирование червячного редуктора(мм.)

Диаметр впадин: Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.178]

Расчет и проектирование червячного редуктора(мм.)

Длина нарезанной части червяка (при числе заходов Z1=2):

Расчет и проектирование червячного редуктора (№3 с.178)

Расчет и проектирование червячного редуктора (мм.)

Т.к. червяк шлифованный принимаем b1=187,6+35=222,6(мм.) [№3 с.178]

b) Червячное колесо:

Расчет и проектирование червячного редуктора

Делительный диаметр Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.178]

 Расчет и проектирование червячного редуктора(мм.)

Диаметр вершин зубьев в среднем сечении:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.178]

Расчет и проектирование червячного редуктора(мм.)

Диаметр впадин в среднем сечении:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.178]

Расчет и проектирование червячного редуктора(мм.)

Наибольший диаметр червячного колеса:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.178]

Расчет и проектирование червячного редуктора(мм.)

Ширина венца:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.179]

Расчет и проектирование червячного редуктора(мм.)

Окончательно проверим зубья колеса на контактную усталость по условию:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с185] (т.е значение Расчет и проектирование червячного редуктора должно лежать в интервале 126…147(МПа) )

 и формуле:

Расчет и проектирование червячного редуктора(№3 с.185)

Расчет и проектирование червячного редуктора(Па)=141,3(Мпа)

Т.к. Расчет и проектирование червячного редуктора - прочность зубьев на контактную усталость обеспечена.

По рекомендации [№1 с.251] выполним червячное колесо составным. Венец и центр литые: венец – бронза, центр – чугун СЧ15-32.

Соединение венца с центром осуществляется отливкой венца в литейную форму, в которой заранее установлен чугунный центр колеса.

 

Силы, действующие в зацеплении червячной передачи.

Расчет и проектирование червячного редуктораFа – осевая сила, Ft – окружная сила, Fr – радиальная сила, Т1 – вращающий момент на червяке, Т2 – вращающий момент на червячном колесе.

Окружная сила на червяке (Ft1) , численно равная осевой силе на червячном колесе (Fa2):

Расчет и проектирование червячного редуктора(№3 с.182)

Расчет и проектирование червячного редуктора(Н)

Осевая сила на червяке(Fa1), численно равная окружной силе на червячном колесе(Ft2):

Расчет и проектирование червячного редуктора(№3 с182)

Расчет и проектирование червячного редуктора(Н)

Радиальная сила(Fr), раздвигающая червяк и червячное колесо:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 182] , где a – угол профиля витка червяка в осевом сечении: Расчет и проектирование червячного редуктора[№3 с.178]

Расчет и проектирование червячного редуктора(Н)

 

Проверка червяка на прочность и жесткость.

Расчет и проектирование червячного редуктораПри проверочном расчете тело червяка рассматривают как цилиндрический брус круглого сечения, лежащий на двух опорах и работающий на изгиб и кручение:

Где: Fа – осевая сила, Ft – окружная сила, Fr – радиальная сила, Т1 – вращающий момент, Расчет и проектирование червячного редуктора – расстояние между опорами, по рекомендации [№3 с.187] принимаем Расчет и проектирование червячного редуктора= (0,8…1,0)d2 , тогда Расчет и проектирование червячного редуктора=560мм.

Расчет и проектирование червячного редуктора[№3 с.187]

Расчет и проектирование червячного редуктора(Нм)

Расчет и проектирование червячного редуктора[№3 с.187]  Расчет и проектирование червячного редуктора(Нм)

Расчет и проектирование червячного редуктора[№3 с.187]   Расчет и проектирование червячного редуктора(Нм)

 

Из эпюр изгибающих моментов видно, что опасным будет сечение в середине пролета, и что результирующий изгибающий момент в этом сечении равен:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.186]

Расчет и проектирование червячного редуктора(Нм)

Максимальные напряжения изгиба:

Расчет и проектирование червячного редуктора[№3 с186] Расчет и проектирование червячного редуктора(Па) = 10,53 МПа

Максимальные напряжения кручения:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.186] Расчет и проектирование червячного редуктора(Па) =1,03(МПа)

Условие прочности:

Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с186], где Расчет и проектирование червячного редуктора = 45…60(МПа) – допускаемое напряжение изгиба для стального червяка [№3 с.186]

Расчет и проектирование червячного редуктора(МПа)

Т.к. Расчет и проектирование червячного редуктора=45…60 (МПа) >Расчет и проектирование червячного редуктора=10,68(МПа) – условие выполняется.

Максимальный изгиб (стрела прогиба): Расчет и проектирование червячного редуктора [№3 с.187],

где Расчет и проектирование червячного редуктора- равнодействующая окружной и радиальной силы [№3 с.187],

Расчет и проектирование червячного редуктора(Н)

 Расчет и проектирование червячного редуктора - осевой момент инерции червяка [№3 с.187]

Расчет и проектирование червячного редуктора(Н*мм)

Е – модуль продольной упругости материала червяка, для стали 45х, закаленной до твердости Н=45HRCэ  Расчет и проектирование червячного редуктора(МПа) [№1 с.87].

Расчет и проектирование червячного редуктора(мм)

Условие жесткости червяка:

Расчет
    <!--<div class=

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.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
-->

Похожие рефераты: