Расчет червячной передачи. Выбор материала и определение допускаемых напряжений. Предварительный расчет диаметров валов

СОДЕРЖАНИЕ

1  Введение

2  Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

3  Определение мощностей и крутящих моментов на валах привода

4  Расчет передач

4.1  Расчет червячной передачи

4.1.1  Выбор материала и определение допускаемых напряжений

4.1.2  Проектный расчет червячной передачи

4.1.3  Проверочный расчет червячной передачи

4.1.4  Определение сил в зацеплении

4.1.5  Определение размеров элементов колеса

4.2  Расчет открытой поликлиновой передачи

5  Предварительный расчет диаметров валов

5.1  Расчет ведущего вала

5.2  Расчет ведомого вала

6  Подбор и проверочный расчет муфты

7  Предварительный подбор подшипников

8  Компоновочная схема редуктора и выбор способа смазывания передач и подшипников, определение размеров корпусных деталей

8.1  Компоновочная схема

8.2  Выбор способа смазывания передач и подшипников

8.3  Определение размеров корпусных деталей

8.4  Тепловой расчет редуктора

9  Расчет валов по эквивалентному моменту

9.1  Расчетные схемы валов

9.1.1  Расчетная схема ведущего вала

9.1.2  Расчетная схема ведомого вала

БНТУ 303352.051 ПЗ

Изм

Лист

№ докум

Подпись

Дата

Разраб.

Конов

Привод механический

Лит

Лист

Листов

Провер.

Швец

    Группа 306420

Н. контр.

Утверд.

9.2 Расчет валов по эквивалентному моменту

10  Подбор подшипников по динамической грузоподъмености

10.1  Расчет подшипников ведущего вала

10.2  Расчет подшипников ведомого вала

11  Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

12  Назначение    посадок,         шероховатости          поверхностей,           выбор степеней точности и назначение допусков формы и расположения поверхностей

13  Расчет валов на выносливость

13.1  Расчет ведущего вала на выносливость

13.2  Расчет ведомого вала

14  Описание сборки редуктора

15  Регулировка подшипников и зацепления

16  Литература

Приложение

БНТУ 303352.051 ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

1 ВВЕДЕНИЕ

Привод служит для приведения в действие исполнительных механизмов. Привод состоит из электродвигателя, редуктора, соединительной муфты и открытой передачи.

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию, которая через элементы привода передается на исполнительный механизм.

Вал электродвигателя соединяется с входным валом редуктора посредством открытой поликлиновой передачи. Ременная передача состоит из двух шкивов, соединенных клиновым ремнем. Ременная передача, как и редуктор, уменьшает частоту вращения ведущего шкива относительно ведомого и соответственно увеличвает вращающий момент. Ременная передача позволяет располагать электродвигатель на значительном расстоянии от редуктора.

Далее поток мощности проходит через редуктор с ведущего вала на ведомый. Редуктором называют механизм, состоящий из механических передач. Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответствующее повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. В данном приводе используется одноступенчатый червячный редуктор с нижним расположением вала-червяка.

Далее вращательное движение с выходного вала редуктора через муфту передается на приводной вал исполнительного механизма. Муфта предназначена для соединения соосных валов. В разрабатываемом приводе используется зубчатая муфта, которая обладает компенсирующими свойствами, т.е. способна компенсировать незначительные неточности расположения соединяемых валов.

В целом назначение привода - согласование требуемых параметров (частота вращения вала и вращающий момент на валу) на приводном валу рабочей машины с выходными параметрами электродвигателя.

БНТУ 303352.051 ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

2 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Определим общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

h = h_пк ² · hч · hрем ·hм , где hпк - КПД пары подшипников качения; по табл. 1.2.1[1,с. 13] hпк = 0,99 ; hч - КПД червячной передачи; по табл. 1.2.1[ 1, с. 13 ] hч = 0,84 ; hрем - КПД ременной передачи; по табл. 1.2.1[ 1, с. 13 ] hрем = 0,94 ; hм - КПД соединительной муфты; по табл. 1.1[ 1, с. 13 ] hм =0,98 .

h =        0,99 ² · 0,84 · 0,94 · 0,98 = 0,758 .

Определим требуемую мощность электродвигателя:

Р тр = Р 3/h = 2,90 / 0,758 = 3,82 кВт.

Выбираем предварительно передаточные числа ступеней привода реком.[ 1, с. 13] червячной передачи u ч = 16,0 ; поликлиновой передачи u рем = 2,00 .

Определим требуемую частоту вращения вала электродвигателя:

n _тр = n 3· u _ч · u рем,

n тр =      45,0 · 16,0 · 2,00 = 1440,0 мин ^-1 .

По табл.17.7.1 [ 1, с. 296] выбираем электродвигатель4А100L4У3 номинальной мощностью Р ном = 4,0 кВт, синхронной частотой вращения n сихр = 1500 мин ^-1 , номинальной частотой вращения n ном = 1435 мин ^-1 .

Уточним передаточное число ременной передачи:

n

u рем =        ном      =       1435,0        = 1,993 .

n 3 · u ч              45,0 · 16,0

Определим частоты вращения валов привода:

n 1 = n ном = 1435,0 мин ^-1 .

n 2 = n 1 / u рем = 1435,0 / 1,993 = 720,0 мин ^-1 ; n 3 = n 2 / u ч = 720,0 / 16,0 = 45,0 мин ^-1 ; n 3' = n 3 = 45,0 мин ^-1 .

Определим угловые скорости вращения валов привода:

w1 = p· n 1/ 30 = 3,14 · 1435 /30 = 150,2 c ^-1 ; w2 = 3,14 · 720,0 /30 = 75,4 c ^-1 ; w3 = 3,14 · 45,0 /30 = 4,7 c ^-1 . w3' = 3,14 · 45,0 /30 = 4,7 c ^-1 .

БНТУ 303352.051 ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ НА ВАЛАХ ПРИВОДА

Определим мощности на валах привода:

Р 1 = Р тр = 3,82 кВт,

Р 2 = Р 1·hрем ·hпк =      3,82 · 0,94 · 0,99 =     3,56 кВт,

Р 3 = Р 2·hпк·hч =        3,56 · 0,99 · 0,84 = 2,96 кВт,

Р 3' = Р 3·hм =       2,96 · 0,98 = 2,90 кВт.

Определим вращающие моменты на валах привода:

9550·Р

Т =                ;

n

9550 ·   3,82                                              9550 ·   3,56

Т 1 =            =          25,4 Нм;         Т 2 =                =    47,2 Нм; 1435,0         720,0

9550 ·   2,96                                              9550 ·   2,90

Т 3 =     = 628,0 Нм;        Т 3' = =    615,4 Нм.

45,0                                                            45,0

Таблица 3.1 - Нагрузочные характеристики привода

БНТУ 303352.051 ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

4  РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ

4.1  Расчет червячной передачи

4.1.1 Выбор материала и определение допускаемых напряжений

Определим ориентировочное значение скорости скольжения зубьев:

v ск = 4,5·10 ^-4 · n 2· ³  T 3 = 4,5·10 ^-4 · 720,0 · ³  628,0            = 2,8 м/с.

Для изготовления червяка применяем сталь 40Х с закалкой по реком.[ 1, с. 54], твердостью 45…55 HRCэ , пределом прочности sв = 950 МПа, пределом текучести sТ = 700 МПа.

Для изготовления червячного колеса по табл. 4.2.16 [1, с. 55] при скорости скольжения v ск = = 2,8 м/с, используем безоловянистую бронзу БрФ9ЖЗЛ, способ отливки - в кокиль, предел прочности sв = 500 МПа, предел текучески sТ =230 МПа.

Допускаемые контактные напряжения по реком. [1, с. 54]:

[s]H = 300 - 25·v ск = 300 - 25 · 2,8 = 230,6 МПа.

Допускаемое напряжение изгиба:

[sF] = (0,25·sT + 0,08·sв )·Y N , где Y N - коэффициент долговечности.

Y N = ⁹√N Flim/N FE, где  N F_lim - базовое число циклов перемены напряжений; N F_lim = 10⁶циклов (с. 54[1]).

N FE - эквивалентное число циклов перемены напряжений за весь срок