Общие расчеты по электродвигателю. Расчет червячного редуктора

1. Общие расчеты

1.1   В ы б о р    э л е к т р о д в и г а т е л я

При постоянной нагрузке необходимая мощность электродвигателя (Р_эд) определяется по формуле:

- мощность выхода привода определяется по формуле:

- общий КПД привода:

Определяем частоту  вращения выходного вала:

Из уравнения  следует:

.

В свою очередь

.            (1)

Из уравнения (1) находим :

;.

Требуемая частота вращения электродвигателя равна:

;

;

.

Выбираем электродвигатель типа:

, . По таблице 2.2.[1, с.26] выбираем двигатель 4А100L8Y3, у которого S=7,0%, , , P=1,5кВт.

 

Проверка двигателя на пуск:

Проверяем условие пуска двигателя:

-проверка сходится.

 То есть окончательно принимаем электродвигатель 4А100L8Y3.

1.2  Р а з б и в к а  о б щ е г о  п е р е д а т о ч н о г о  о т н о ш е н и я  п р и в о д а

;

1.3. О п р е д е л е н и е   к р у т я щ е г о   м о м е н т а   (Т)   н а   в а л а х  

Определяем  со стороны выходного вала:

;

;

;

Определим частоты вращения валов:

;

.

2.  Расчет червячного редуктора.

Исходные данные: , , , U=55, , , .

Ожидаемая скорость скольжения по формуле 7.6. [1]:

.

Коэффициент эквивалентности по контактной выносливости по формуле 4.5. [1, с.80]:

.

Продолжительность включения , где  и  - время работы и время пауз в пределах среднего цикла, а т.к. в нашем случае время пауз не задано, то будем считать, что оно равно нулю. Т.к. ПВ=1, то произведение .

По таблице 7.1. [1, с.212] выбираем материал группы Iб, а именно Бр05Ц5С5. Для бронз групп I расчет ведут по эквивалентному моменту, определив коэффициент долговечности согласно §7.3 [1].

Машинное время работы по формуле 4.12. [1, с.82]:

.

Наработка:

.

Коэффициент долговечности по формуле 7.2. [1, с.209]:

.

Коэффициент эквивалентности по изгибу по формуле 4.13. [1]:

.

Коэффициент долговечности по формуле 7.4. [1, с.210]:

.

Согласно §7.4. [1] принимаем червяк из стали 18ХГТ с цементацией и закалкой до твердости HRC 56 – 63. Допускаемое напряжение по табл.7.3. [1]: . По рис. 7.1. [1] для  , .

Предел прочности для бронзы Бр05Ц5С5 по табл. 7.1. [1] при литье в кокиль :

Предварительный коэффициент нагрузки по формуле 7.7.[1, с.213] . Коэффициент концентрации по формуле 7.8. [1, с.214] . Заходность червяка при U=55, z₁=1 (см.[1, с.216]). Начальный коэффициент концентрации по рис.7.2.[1] при z₁=1 и U=55 , тогда .         

Согласно §7.6. k_v`=1, .

Предварительное значение межосевого расстояния по формуле 7.11. [1, с.216]:

.

Принимаем стандартное ближайшее межосевое расстояние а=140мм[1, с.51].

Число зубьев колеса по формуле 7.12.[1, с.216] z₂`=z₁U=55

Модуль по формуле 7.13.[1, с.216]:

.

Принимаем стандартный модуль m=4 [1,с.53].

Коэффициент диаметра червяка по формуле 7.14.[1,с.216]:

Окончательно принимаем z₂=55 [1,c.217], q=14 [1,c.56].

Коэффициент смещения по формуле 7.15. [1, с.216]:

Угол подъема витка на начальном диаметре, при x=0,5 по формуле 7.17.[1, с.216]:

.

Угол подъема линии витка на делительном диаметре по формуле 7.30. [1, с.223]:

.

Длина червяка по формуле 7.18. и табл. 7.5. [1]:

.

Принимаем b₁=73мм.

Проверяем фактическое контактное напряжение по формуле 7.21.[1, с.216] .

Делительный диаметр колеса по формуле 7.32. [1, с.223]:

d₂=mz₂=4*55=220мм.

Начальный диаметр червяка при х=0,5:

.

Фактическая скорость скольжения по формуле7.22. [1, с.218]:

 .

Коэффициент концентрации по формуле 7.9. и табл.4.1. и 7.4.[1]:

 .

Скорость колеса по формуле 7.10. [1, с.215]:

.

Коэффициент динамичности по табл. 4.11. [1, с.96] для 9 степени точности табл. 4.10. [1, с.96] k_v=1,01. По формуле 7.7. [1, с.213]:

.

Расчетный момент:

.

Напряжение:

Уточняем допускаемые напряжение по фактической скорости скольжения . Тогда:

.

При этих значениях допускаемого и фактического напряжений появляется запас по напряжению в 2%, что не превышает 10% и поэтому удовлетворяет условиям поставленной задачи.

Проверяем статическую контактную прочность. Предельное контактное напряжение по табл.7.3. [1]:

.

Максимальное контактное напряжение по формуле 4.43. [1, с.99]:

.

Проверяем напряжение изгиба. Допускаемое напряжение изгиба по табл. 7.3. [1]:

.

Напряжение изгиба в зубьях колеса по формуле 7.24. [1,с.219]:

.

Эквивалентное число зубьев колеса по формуле 7.25. [1]:

.

Коэффициент формы зуба Y_F=1,4[1, с.219]. Значение получено с использованием линейной интерполяции.

Окружная сила на колесе по формуле 7.23. [1, с.219]:

;

.

Окончательно принимаем основные параметра редуктора:

межосевое расстояние а=140мм;

передаточное отношение U=55;

число витков червяка z₁=1;

число зубьев колеса z₂=55;

модуль зацепления m=4 мм;

коэффициент диаметра червяка q=14;

коэффициент смещения х=0,5;

угол подъема линии витка на делительном диаметре ;

угол подъема линии витка на начальном цилиндре ;

длина неразрезанной части червяка b₁ =73мм;

ширина витка червячного колеса b₂=50мм.

2.1.1.Геометрический расчет червячной передачи.  

Определяем делительный диаметр червяка по формуле 7.26. [1, с.223]:

Диаметр вершин витков находим по формуле 7.28 [1, с.223]:

Диаметры впадин витков по формуле 7.29. [1, с.223]:

 

Угол подъема линии витка на делительном диаметре по формуле 7.30. [1, с.223]:

.

Угол подъема витка на начальном диаметре, при x=0,5 по формуле 7.17.[1, с.216]:

.

Делительный диаметр колеса по формуле 7.32. [1, с.223]:

d₂=mz₂=4*55=220мм.

Диаметр вершин зубьев по формуле 7.33. [1, с.223]:

.

Наибольший диаметр колеса по формуле 7.34. [1, с.223]:

.

Диаметр впадин по формуле 7.35. [1, с.223]:

.

Радиус закругления колеса по формуле 7.36. [1]:

.

2.1.2. Силы в зацеплении червячной пары.

Окружная сила по формуле 7.23. [1, c.223]:

 

Осевая сила на червяке:

Окружная сила на червяке по формуле 7.38. [1, с.225]:

Осевая сила на червячном колесе:

Радиальная сила по формуле 7.39. [1, с.225]: