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

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Оглавление


1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. РАСЧЕТ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА

2.1 Выбор электродвигателя

2.2 Расчет передаточного числа привода и его разбивка

2.3 Определение основных кинематических и энергетических параметров передач привода

2.4 выбор соединительных муфт

3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ, ТЕРМООБРАБОТКИ И ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

4. РАСЧЕТ РЕДУКТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ

4.1 Проектный расчет. Расчет геометрии

4.2 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по контактным напряжениям

4.3 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по напряжениям изгиба

4.4 Определение сил в зацеплении червячной передачи

5. РАСЧЕТ УЗЛОВ ВАЛОВ РЕДУКТОРА

5.1 Предварительный выбор подшипников качения

5.2 Определение реакций и моментов

5.3 Проверочный расчет подшипников на долговечность по динамической грузоподъемности

5.4 Расчет валов на усталостную прочность

6. КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА

6.1 Корпус редуктора

6.2 Червячное колесо

7. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

7.1 Проверочный расчет шпоночных соединений

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


Номер рассчетного задания: 185.

Исходные данные: мощность на выходном валу привода Pвых = 3.6 кВт; частота вращения выходного вала nвых = 180 обмин; коэффициент работы передачи в сутки kсут = 0.5; коэффициент работы передачи в году kгод = 0.8.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Рисунок 1 «кинематическая схема привода»


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Рисунок 2 «схема редуктора»

2. РАСЧЕТ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА


2.1 Выбор электродвигателя


Расчет требуемой мощности электродвигателя производим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


где: Рвых - мощность на выходном валу привода;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - общий КПД привода.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - КПД муфты (а – количество муфт в приводе);

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - КПД редукторной передачи (b – количество редукторных передач привода);

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - КПД одной пары подшипников качения (с – количество подшипниковых пар).

Подставим все значения в формулу расчета мощности:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет частоты вращения вала электродвигателя производим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - суммарное передаточное число привода, в нашем случае значение равно передаточному числу редуктора Расчет червячного одноступенчатого редуктора. Для червячной передачи


Расчет червячного одноступенчатого редуктора, Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Тогда:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ,


Расчет червячного одноступенчатого редуктора,

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель АИР 4А 100L2 У3 ГОСТ 19523-81 (электродвигатель серии 4А мощностью 5,5 кВт с синхронной частотой вращения вала 3000 об/мин, под нагрузкой – 2880 об/мин).


2.2 Расчет передаточного числа привода и его разбивка


Определим передаточное число привода по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Полученное значение соответствует значению из стандартного ряда передаточных чисел червячных передач (ГОСТ 2144-76). Погрешность передаточного числа в нашем случае отсутствует.


2.3 Определение основных кинематических и энергетических параметров передач привода


По заданной кинематической схеме привод состоит из упругой муфты, редукторной червячной передачи и зубчатой муфты. Следовательно имеется 4 вала. Причем входной вал редуктора и вал муфты можно условно считать одним валом, в расчетах учитывая КПД передачи муфты. Выходной вал редуктора и вал второй муфты также условно считаем одним валом, учитывая КПД передачи муфты. В редукторе - 2е подшипниковые пары. Расчетные зависимости для данной конструкции вычислим по следующим формулам:

мощность на валах:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора .


частоты вращения валов:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


крутящие моменты, передаваемые валами:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора .

где: 9550 – коэффициент, позволяющий подставлять значение количества оборотов в несистемных единицах (об/мин).

диаметры валов:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора .

где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора=15…20 МПа – допускаемое напряжение кручения, для получения значения диаметра вала возьмем нижнюю границу значений.

Получим численные значения величин:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Округлим полученные значения диаметров валов в соответствии с таблицей нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69). Из таблицы примем: ряд Ra20, Расчет червячного одноступенчатого редуктора, Расчет червячного одноступенчатого редуктора


2.4 выбор соединительных муфт


Из полученных параметров подберем тип упругой муфты.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рис.3 «Упругая муфта»


Таблица 1 «муфта упругая»

max d вала, мм. L, мм. Е, мм. А, мм. С, мм М, мм. D, мм. вес, кг. Т, Н*м
30 33 22 104 82 11 60 0.8 24

Муфта зубчатая, ГОСТ Р 50895-96, используется для постоянного соединения соосных валов и для одновременной компенсации их незначительных угловых и радиальных смещений.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рис.4 «муфта зубчатая»


Параметры выбранной муфты приведены в таблице.

Обозначение Крутящий момент max, Н*м D, мм. d, мм. B, мм.
МЗП-1 1000 170 40…55 115

3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ, ТЕРМООБРАБОТКИ И ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ


Характеристики материала изготовления и свойства червячной передачи определяют исходя из значения скорости относительного скольжения Vs. Скорость относительного скольжения вычисляется по формуле:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - частота вращения червяка, об/мин;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - крутящий момент на валу червячного колеса, Н*м.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Коэффициент, учитывающий интенсивность изнашивания материала колеса, при полученном значении скольжения - Расчет червячного одноступенчатого редуктора=0.8.

Материал червяка: сталь 18ХГТ, поверхность цементируется с последующей закалкой до твердости 56 HRCэ.

Материал червячного колеса: оловянная бронза БрО10Ф1 относим к I группе.

Значения механических характеристик червячной передачи сведем в таблицу.


Таблица 3 «механические характеристики материалов червячной передачи»

Элемент передачи Марка металла Термообработка HRCэ

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

червяк 18ХГТ цементация, закалка 56 980 730 706 261
колесо БрО10Ф1 отливка в кокиль HB 1 (60 МПа) 230 140 198 53.4

4. РАСЧЕТ РЕДУКТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ


4.1 Проектный расчет. Расчет геометрии


Ориентировочное значение межосевого расстояния определим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ,


Подставим в формулу числовые значения:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

По ГОСТ 2144-76 выбираем ближайшее стандартное значение - Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Количество витков червяка – Z1=2.

Число зубьев червячного колеса определим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Модуль зацепления определим из формулы:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Из стандартного ряда (ГОСТ 2144-76) примем значение модуля зацепления m=6.3.

Коэффициент диаметра червяка найдем по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Значение коэффициента диаметра соответствует стандартному, подбора не требуется.

Коэффициент смещения инструмента:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Расчет червячного одноступенчатого редуктора Условие выполняется.

Уточним фактическое передаточное число:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Фактическое значение передаточного отношения равно посчитанному – отклонение равно 0.

Перейдем к расчету фактических размеров передачи:

Фактическое значение межосевого расстояния:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Делительный диаметр червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр вершин витков червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр впадин витков червяка:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Делительный угол подъема линии витков червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Длина нарезаемой части червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


при x<=0 – C=0: Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Делительный диаметр червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр вершин зубьев червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Наибольший диаметр червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр впадин зубьев червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Ширина венца червячного колеса:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Условный угол обхвата червяка венцом колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


4.2 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по контактным напряжениям


Т.к. поверхностная прочность зубьев червячного колеса ниже, чем у червяка – расчет будем вести по зубьям червячного колеса.

Рассчитаем фактическое контактное напряжение зубьев червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - крутящий момент на колесе;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент нагрузки в зоне контакта зубьев.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент деформации червяка (при Расчет червячного одноступенчатого редуктора );

x – вспомогательный коэффициент (примем x=0.6 для передач, работающих при незначительных колебаниях).

Перед проведением окончательных расчетов, необходимо уточнить значение скорости относительного скольжения:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Исходя из полученного значения скорости скольжения, в дальнейших расчетах принимаем:

степень точности изготовления червячной передачи – 7;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Т.к. Расчет червячного одноступенчатого редуктора – условие прочности по контактным напряжениям выполняется, запас прочности – 8%.


4.3 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по напряжениям изгиба


Фактическое напряжение изгиба определяем по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - крутящий момент на колесе;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент нагрузки при изгибе;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент формы зуба колеса, выбирают в зависимости от эквивалентного числа зубьев:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


В соотвествии с полученным значением эквивалентного числа зубьев, коэффициент формы Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Условие Расчет червячного одноступенчатого редуктора – выполняется, зубья колес удовлетворяют требованиям выносливости по напряжениям изгиба.

Запас прочности на изгиб:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


4.4 Определение сил в зацеплении червячной передачи


Сила нормального давления на зуб колеса имеет три составляющих:

Ft – окружная сила, направлена по касательной к делительной окружности;

Fr – радиальная сила, направлена по радиусу от поля зацепления к оси колеса;

Fa – осевая сила, направлена вдоль оси колеса.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

(Расчет червячного одноступенчатого редуктора)


Результаты вычислений сведем в таблицу:


таблица 4 «Сводная таблица параметров червячной передачи»

Проектный расчет

Параметр

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, мм

m

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, град

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, град

q Z b, мм d, мм da, мм df, мм dam, мм

Червяк

126 6.3 47.5 14 8 2 83 50 63 35 -----

Колесо




----- ----- 32 43 202 212 189 221

Поверочный расчет

Параметр

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, %

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, %

Примечания

Червяк

706 ----- 261 ----- ----- -----

Колесо

198 182 53.4 4.5 8 91.5

5. РАСЧЕТ УЗЛОВ ВАЛОВ РЕДУКТОРА


5.1 Предварительный выбор подшипников качения


Подшипники выбираются с учетом многих факторов работы редуктора. Для упрощения выбора примем, что обычно для червячных передач рекомендуется выбирать роликовые конические однорядные подшипники ГОСТ 27365-87. Типоразмер подшипника диктуется диаметром его внутреннего кольца, который равен диаметру вала, на который садится подшипник.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 5 «роликовый конический однорядный подшипник»


Из предыдущих расчетов имеем: диаметр червячного вала – 14 мм, диаметр вала колеса – 45 мм.

Диаметр вала двигателя АИР 4А 100L2 У3 – 28 мм. Для простоты соединения, с целью использования однотипных муфт примем присоединительный диаметр червячного вала Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Подберем пару подшипников на ведущий вал: исходя из предполагаемых посадочных мест, выбираем подшипник роликовый конический однорядный №7206А.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 6 «основные размеры подшипников червячного вала»


Для ведомого вала выберем подшипник №7210А.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 7 «основные размеры подшипников вала колеса»


5.2 Определение реакций и моментов


Для определения реакций и моментов необходимо предварительно проработать компоновку редуктора. По произведенным расчетам геометрических характеристик – предварительно построим, валы редуктора.

Определим размеры ведущего вала. Витки червяка выполним, как одно целое с валом. Сведем в таблицу рассчитанные размеры:


Таблица 5 «геометрические размеры ведущего вала»

Параметр

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Значение 50 63 35 83 28 30

Расстояние между опорами вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расстояние от выходного конца вала до ближайшей опоры:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Для выхода режущего инструмента, при нарезании витков червяка, участки вала, прилегающие к нарезке примем Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Положение точки опоры вала:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Т – ширина подшипника;

D – диаметр наружного кольца подшипника;

d – диаметр внутреннего кольца подшипника;

е – коэффициент влияния осевого нагружения.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 8 «ведущий вал»


Определим размеры ведомого вала:

диаметр вала - Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

длина вала под ступицу колеса - Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

диаметр под посадку колеса: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

расстояние от ступицы колеса до кольца подшипника – 15 мм.;

положение точки опоры вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора

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: