Курсовой проект по деталям машин. Червячный редуктор

Колесо червячное.cdw

После затяжки расклепать
Степень точности по ГОСТ 3675-81
Межосевое расстояние
Венец БрА9Ж3Л ГОСТ 493-79
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Острые кромки притупить R0
Уклоны формовочные 2%

редуктор2.cdw

Мощность на входном валу
Частота вращения входного вала
Частота вращения выходного вала
Передаточное отношение
Применять масло МС-14 ГОСТ 20799-88ТУ

spets2.cdw

Болт М12 х 40 ГОСТ 7798-70
Штифт 12 х 55 ГОСТ 3128-70
Болт М8 х 25 ГОСТ 7798-70
Болт М12 х 38 ГОСТ 7798-70
Болт М16 х 80 ГОСТ 7798-70
Болт М16 х 140 ГОСТ 7798-70
Гайка М16 ГОСТ 5915-70
Мaнжета 1-45 х 65-6 ГОСТ 8752-79
Мaнжета 1-75 х 100-1 ГОСТ 8752-79
Подшипник 46316 ГОСТ 831-75
Подшипник 7315 А ГОСТ 27365-87
Шайба 16 Н ГОСТ 6402-70
Шпонка 10 х 8 х 80 ГОСТ 23360-78
Шпонка 20 х 12 х 90 ГОСТ 23360-78
Шпонка 22 х 14 х 100 ГОСТ 23360-78

Вал вторичный.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Термообработка - улучшение до НВ180 200.
Острые кромки притупить R0
Материал-заменитель
сталь 50 ГОСТ 1050-88.

Спецификация.spw

Пояснительная записка
Крышка смотрового окна
Прокладка крышки подшипника
Болт М8 х 25 ГОСТ 7798-70
Болт М12 х 38 ГОСТ 7798-70
Болт М12 х 40 ГОСТ 7798-70
Болт М16 х 80 ГОСТ 7798-70
Болт М16 х 140 ГОСТ 7798-70
Гайка М16 ГОСТ 5915-70
Мaнжета 1-45 х 65-6 ГОСТ 8752-79
Мaнжета 1-75 х 100-1 ГОСТ 8752-79
Подшипник 46316 ГОСТ 831-75
Подшипник 7315 А ГОСТ 27365-87
Шайба 16 Н ГОСТ 6402-70
Шпонка 10 х 8 х 80 ГОСТ 23360-78
Шпонка 20 х 12 х 90 ГОСТ 23360-78
Шпонка 22 х 14 х 100 ГОСТ 23360-78
Штифт 12 х 55 ГОСТ 3128-70

Spets.cdw

Пояснительная записка
Крышка смотрового окна
Прокладка крышки подшипника

Детали машин 2.docx

Пояснительная записка содержит: 30 – стр. 2 – рис. 2 – табл. 7 – библ.
КОЛЕСО ЗУБЧАТОЕ ШЕСТЕРНЯ ВАЛ ПОДШИПНИК НАГРУЗКА РЕДУКТОР ШПОНКА.
В данном курсовом проекте были произведены расчеты одноступенчатого червячного редуктора. Редуктор служит для понижения угловой скорости и соответственно повышения вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Для конструирования редуктора следует выбрать электродвигатель и провести кинематический расчет. После чего выполняется расчет зубчатых колес редуктора предварительный расчет валов размеры червяка и червячного колеса а также конструктивные размеры корпуса редуктора. После чего выполняется первый этап компоновки.
Следующими расчетами являются расчеты на прочность и долговечность а это расчет шпоночных соединений и расчет подшипников.
По окончанию вышеперечисленных расчетов выполняется сборка (вычерчивание) редуктора и выбор масла для надежной эксплуатации.
Исходные данные для расчета6
Выбор электродвигателя и кинематический расчет редуктора7
Расчет червячной передачи9
Предварительный расчет валов редуктора14
Конструктивные размеры червяка и червячного колеса15
Конструктивные размеры корпуса редуктора16
Первый этап компоновки редуктора18
Выбор подшипников и проверка их долговечности19
Второй этап компоновки редуктора26
Проверка прочности шпоночных соединений27
Вычерчивание редуктора29
Тепловой расчет редуктора32
Список использованных источников36
Редуктором называют механизм состоящий из зубчатых или червячных передач выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать помимо редуктора открытые зубчатые передачи цепные или ременные передачи.
Назначение редуктора — понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости выполненные в виде отдельных агрегатов называют ускорителями или мультипликаторами.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального) в котором помещают элементы передачи — зубчатые колеса валы подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).
Редуктор проектируют либо для привода определенной машины либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов на которых организовано серийное производство редукторов.
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые двухступенчатые и т. д.); типу зубчатых колес (цилиндрические конические коническо-цилиндрические и т. д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая соосная с раздвоенной ступенью и т. д.).
Исходные данные для расчета
Скорость ленты конвейера
Выбор электродвигателя и кинематический расчет редуктора
Примем предварительно КПД червячного редуктора .
Мощность на барабане конвейера
Требуемая мощность электродвигателя
По таблице П1 [1] по требуемой мощности электродвигателя выбираем электродвигатель:
Трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый 4А132М6 с синхронной частотой вращения 1000 обмин с параметрами кВт и точное число оборотов 973 обмин.
Передаточное число привода
Передаточное число редуктора
Отклонение не превышает 4%
Таблица 1. Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора
на выходном валу редуктора
Расчет червячной передачи
Число витков червяка принимаем в зависимости от передаточного числа: при принимаем ([1] с. 55).
Число зубьев червячного колеса
Принимаем стандартное значение ([1] табл. 4.1 с. 55)
Отличие от заданного
По ГОСТ 2144—76 допустимо отклонение 4%.
Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твердости менее НRС 45 и последующим шлифованием.
Так как к редуктору не предъявляются специальные требования то в целях экономии принимаем для венца червячного колеса бронзу БрА9Ж3Л (отливка в песчаную форму).
Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении мс. Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение МПа ([1] табл. 4.9). Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы
В этой формуле при длительной работе когда число циклов нагружения зуба > 25 107; = 98 МПа.
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка
Вращающий момент на валу червячного колеса Т2=1840000 Н×мм
Принимаем предварительно коэффициент нагрузки .
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости:
Принимаем по ГОСТ 2144—76 ([1] табл. 4.2) стандартные значения мм и 16.
Межосевое расстояние при стандартных значениях и .
Основные размеры червяка:
делительный диаметр червяка
диаметр вершин витков червяка
диаметр впадин витков червяка
длина нарезанной части шлифованного червяка
делительный угол подъема витка : при и .
Основные размеры венца червячного колеса:
делительный диаметр червячного колеса
диаметр вершин зубьев червячного колеса
диаметр впадин зубьев червячного колеса
наибольший диаметр червячного колеса
ширина венца червячного колеса
Окружная скорость червяка
при этой скорости МПа ([1] табл. 4.9)
К тому же межосевое расстояние по расчету было получено мм а после выравнивания и по стандарту было увеличено до мм т. е. на 51% и пересчет по формуле ([1] 4.19) делать не надо необходимо лишь проверить . Для этого уточняем КПД редуктора: при скорости мс приведенный коэффициент трения для безоловянной бронзы и шлифованного червяка (см. [1] табл. 4.4) и приведенный угол трения
КПД редуктора с учетом потерь в опорах потерь на разбрызгивание и перемешивание масла
По ([1] табл. 4.7) выбираем 7-ю степень точности передачи. В этом случае коэффициент динамичности
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки
где коэффициент деформации червяка при и по ([1] табл.4.6)
Примем вспомогательный коэффициент (незначительные колебания нагрузки):
Коэффициент нагрузки
Проверяем контактное напряжение
Результат расчета следует признать удовлетворительным так как расчетное напряжение ниже допускаемого на 08 % (разрешается до 15%).
Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.
Эквивалентное число зубьев
Коэффициент формы зуба по ([1] табл. 4.5)
что значительно меньше вычисленного выше МПа
Предварительный расчет валов редуктора
Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:
ведомого (вал червячного колеса)
Витки червяка выполнены за одно целое с валом.
Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при МПа
Диаметр выходного конца
Конструктивные размеры червяка и червячного колеса
Конструктивные размеры червяка
Из предыдущих расчетов мм
Но для соединения его с валом электродвигателя примем мм; диаметры подшипниковых шеек мм. Параметры нарезанной части: мм; мм и мм. Для выхода режущего инструмента при нарезании витков рекомендуется участки вала прилегающие к нарезке протачивать до диаметра меньше .
Длина нарезанной части мм.
Расстояние между опорами червяка примем мм; расстояние от середины выходного конца до ближайшей опоры мм.
Конструктивные размеры червячного колеса
Диаметры подшипниковых шеек мм диаметр вала в месте посадки червячного колеса мм.
Диаметр ступицы червячного колеса
Длина ступицы червячного колеса
Конструктивные размеры корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса и крышки:
Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:
Толщина нижнего пояса корпуса при наличии бобышек
принимаем болты с резьбой М22;
крепящих крышку к корпусу у подшипников
принимаем болты с резьбой М16;
соединяющих крышку с корпусом
принимаем болты с резьбой М16.
Первый этап компоновки редуктора
Компоновочный чертеж выполняем в двух проекциях – разрез по оси колеса и разрез по оси чертежа; масштаб 1:2 чертить тонкими линиями.
Примерно посередине листа параллельно его длинной стороне проводим осевую линию; вторую осевую параллельную первой проводим на расстоянии аw. Затем проводим две вертикальные осевые линии одну для главного вида вторую для вида сбоку.
Вычерчиваем на двух проекциях червяк и червячное колесо.
Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса принимая зазор между стенкой и червячным колесом и между стенкой и ступицей червячного колеса.
Вычерчиваем подшипники червяка на расстоянии мм один от другого располагая их симметрично относительно среднего сечения червяка.
Так же симметрично располагаем подшипники вала червячного колеса. Расстояние между ними замеряем по чертежу мм.
В связи с тем что в червячном зацеплении возникают значительные осевые усилия примем радиально-упорные подшипники: шариковые легкой серии для червяка и роликовые конические средней серии для вала червячного колеса:
Таблица 2. Характеристика подшипников
Условное обозначение подшипника
Выбор подшипников и проверка их долговечности
окружная сила на червячном колесе равная осевой силе на червяке
окружная сила на червяке равная осевой силе на колесе
радиальные силы на колесе и червяке
При отсутствии специальных требований червяк должен иметь правое направление витков.
Опоры воспринимающие внешние осевые силы обозначим цифрами «2» и «4».
Расстояние между опорами мм. Диаметр мм.
Реакция опор (правую опору воспринимающую внешнюю осевую силу обозначим цифрой «2»):
Рисунок 1. Силы и опорные реакции на червяке
Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников по формуле
где для подшипников шариковых радиально-упорных с углом коэффициент осевого нагружения ([1] табл. 9.18).
Осевые нагрузки подшипников. В нашем случае ; ; тогде Н;
Рассмотрим левый («первый») подшипник.
осевую нагрузку не учитываем.
Эквивалентная нагрузка
где по табл. 9.19 для приводов конвейеров .
Рассмотрим правый («второй») подшипник.
поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учетом осевой;
где и ([1] табл.9.18).
Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику.
Расчетная долговечность млн.об
Расчетная долговечность ч
где 973 обмин- частота вращения червяка.
Расстояние между опорами (точнее между точками приложения радиальных реакций и ) мм; мм.
Реакции опор (левую опору воспринимающую внешнюю осевую силу обозначим цифрой «4» и при определении осевого нагружения будем считать ее «второй»).
Рисунок 2. Силы и опорные реакции на червячном колесе
Осевые составляющие радиальных реакций конических подшипников - по формуле:
где для подшипников 7315 коэффициент влияния осевого нагружения .
Осевые нагрузки подшипников ([1] табл. 9.21) в нашем случае. ; ; тогда Н
Для правого (с индексом «3») подшипника отношение
поэтому при подсчете эквивалентной нагрузки осевые силы не учитываем.
Эквивалёнтная нагрузка
Для левого (индекс «4») подшипника
мы должны учитывать осевые силы при определении эквивалентной нагрузки;
для конических подшипников 7315 при коэффициенты и ([1] табл. 9.18 и П7)
В качестве опор ведомого вала применены одинаковые подшипники 7315. Долговечность определим для левого подшипника («четвертого») для которого эквивалентная нагрузка значительно больше.
Расчетная долговечность млн. об.
где кН динамическая грузоподъёмность подшипника 7315.
где обмин — частота вращения вала червячного колеса.
Столь большая расчетная долговечность объясняется тем что по условию монтажа диаметр шейки должен быть больше диаметра мм. Поэтому был выбран подшипник 7315. Кроме того следует учесть что ведомый вал имеет малую частоту вращения обмин
Второй этап компоновки редуктора
Используем чертежи первого этапа компоновки редуктора. Второй этап имеет целью конструктивно оформить основные детали – червячный вал вал червячного колеса червячное колесо корпус подшипниковые узлы и др.
Смазывание зацепления и подшипников – разбрызгиванием жидкого масла залитого в корпус ниже уровня витков так чтобы избежать чрезмерного заполнения подшипников маслом нагнетаемым червяком. На валу червяка устанавливаем крыльчатки; при работе редуктора они будут разбрызгивать масло и забрасывать его на колесо и в подшипники.
Уплотнение валов обеспечиваются резиновыми манжетами. В крышке люка размещаем отдушину. В нижней части корпуса вычерчиваем пробку для спуска масла и устанавливаем маслоуказатель с трубкой из оргстекла.
Конструируем стенку корпуса и крышки. Их размеры были определены. Вычерчиваем фланцы и нижний пояс. Конструируем крюки для подъёма.
Устанавливаем крышки подшипников глухие и сквозные для манжетных уплотнений. Под крышки устанавливаем металлические прокладки для регулировки.
Конструкцию червячного колеса выполняем насаживая бронзовый венец на чугунный центр с натягом. Посадка Н7р6 по ГОСТ 25347-82.
Вычерчиваем призматические шпонки: на выходном конце вала червяка на выходном конце вала червячного колеса под червячным колесом.
Проверка прочности шпоночных соединений
Проведем проверку прочности одного соединения передающего вращающий момент от вала червячного колеса к звездочке привода конвейера.
Диаметр вала в этом месте в этом месте dВ2=70 мм. Сечение и длина шпонки мм глубина паза мм. Момент Н×мм.
Допускаемые напряжения смятия при закаленной звездочке МПа.
Для соединения вала электродвигателя с валом редуктора применяется упругая муфта втулочно-пальцевая по ГОСТ 21424-75 с допускаемым передаваемым моментом [T] =710 Н·м.
Расчетный вращающий момент передаваемый муфтой
где k = 12 – коэффициент режима нагрузки.
Вычерчивание редуктора
Редуктор вычерчивают в двух проекциях на листе формата А1 (594×841) в масштабе 1:2 с основной надписью и спецификацией.
Укажем некоторые конструктивные особенности проектируемого редуктора.
Подшипники ведущего вала смонтированы в общем стакане.
Рассмотрим как передается осевая сила. От шестерни осевая сила передается через заплечик вала мазеудерживающее кольцо внутреннее кольцо правого подшипника распорную втулку левый подшипник промежуточное кольцо крышку подшипника и болты. С болтов осевая сила передается на корпус редуктора.
Подшипниковый узел ведущего вала уплотнен с одной стороны мазеудерживающим кольцом а с другой — манжетным уплотнением.
Подшипники ведомого вала уплотнены так же как подшипники ведущего вала. Осевая сила от зубчатого колеса передается через мазеудерживающее кольцо на внутреннее кольцо подшипника через ролики на наружное кольцо далее через промежуточную втулку крышку подшипника и болты на корпус редуктора. Радиально-упорные подшипники регулируют набором металлических прокладок устанавливаемых между подшипниковыми крышками и фланцами стаканов.
Зубчатое зацепление регулируют набором металлических прокладок устанавливаемых между фланцем стакана ведущего вала и бобышкой корпуса редуктора а также прокладками на ведомом валу которые могут изменять расположение зубчатого колеса.
Для осмотра зацепления и заливки масла служит окно в верхней части корпуса редуктора. Окно закрыто крышкой; для уплотнения под крышку окна помещают прокладку из технического картона.
Маслоспускное отверстие закрывают пробкой и уплотняют прокладкой из маслостойкой резины.
Уровень масла проверяется жезловым маслоуказателем.
Относительное расположение корпуса и крышки редуктора фиксируется двумя коническими штифтами.
Редуктор крепят к фундаменту четырьмя болтами с резьбой М24.
Смазывание зацепления и подшипников производится разбрызгиванием жидкого масла.
По таблице 10.9 устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях МПа и скорости скольжения мс рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна 15×10-6 м2с. По ([1] табл. 10.10) принимаем масло авиационное МС-14.
Тепловой расчет редуктора
Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности м2 (здесь учитывалась также площадь днища потому что конструкция опорных лап обеспечивает циркуляцию воздуха около днища).
По формуле условие работы редуктора без перегрева при продолжительной работе
где кВт – требуемая для работы мощность на червяке.
Считаем что обеспечивается достаточно хорошая циркуляция воздуха и принимаем коэффициент теплопередачи Вт(м2׺С)
Допускаемый перепад температур при верхнем червяке .
Поэтому редуктор не нуждается в дополнительном охлаждении.
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.
Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида. Начинают сборку с того что на червячный вал надевают крыльчатки и : шариковые радиально упорные подшипники предварительно нагретые в масле до 80—100°С. Собранный червячный вал вставляют в корпус.
При установке червяка выполненного за одно целое с валом следует обратить внимание на то что для прохода червяка его диаметр должен быть меньше диаметра отверстия для подшипников.
В начале сборки вала червячного колеса закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку и устанавливают роликовые конические подшипники нагретые в масле.
Собранный вал укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты крепящие крышку к корпусу
Закладывают в подшипниковые сквозные крышки резиновые манжеты и устанавливают крышки с прокладками.
Регулировку радиально-упорных подшипников производят набором тонких металлических прокладок 1 и 2 устанавливаемых под фланцы крышек подшипников.
Для регулировки червячного зацепления необходимо весь комплект вала с червячным колесом смещать в осевом направлении до совпадения средней плоскости колеса с осью червяка. Этого добиваются переносом части прокладок 2 с одной стороны на другую. Чтобы при этом сохранилась регулировка подшипников суммарная толщина набора прокладок 2 должна оставаться без изменения.
Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной.
Собранный редуктор обкатывают и испытывают на стенде.
В процессе выполнения курсового проекта был произведен расчет червячного одноступенчатого зубчатого редуктора.
В процессе выполнения курсового проекта были закреплены знания полученные в процессе изучения курса «Детали машин».
Список использованных источников
Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов С.А. Чернавский К.Н. Боков И.М. Чернин и др.-2-е изд. перераб. и доп.-М.: Машиностроение 1988.-416 с.
Власов А.Н. Садовников И.В. Хоботов А.И. Проектирование приводов. Учебное пособие. Чита ЧТУ 2003. -314 с.
Детали машин. Атлас конструкций. Под ред. Решетова д.Н.- Изд. 5-е в 2-х частях- М.: Машиностроение 1992.
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. Изд.7-е в 3-х тт. М: Машиностроение 1992.
Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: Машиностроение 1986.
Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование Учеб. пособие для машиностроительных спец. техникумов. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Высш. шк. 1990.
Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для студентов вузов Под ред. Финогенова — 6-е изд. перераб. - М.: Высш. шк. 2000.
Куклин Н.Г. Куклина Г.С. Детали машин. Учебник для техникумов. - М.: Высшая школа 1987.
Эрдеди А.А. Эрдеди Н.А. Детали машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. сред. проф. учеб. заведений. - 2-е изд. - М.: Высш. шк.2001.
Чернавский С.А. Снесарев Г.А. и др. Проектирование механических передач: Учебно–справочное пособие.- М.: Машиностроение 1984.
Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Под ред. В.Д. Мягкова- 6-е изд.- Л.: Машиностроение1982.