Расчет двухступенчатого червячного редуктора

Общий вид.cdw

Техническая характеристика:
Крутящий момент на тихоходном валу = 2615
Частота вращения тихоходного вала n = 38.2 обмин
Общее передаточное отношение = 80
Коэффициент полезного действия =0
Технические требования:
Зазоры в зацеплении передач и пятно контакта при
степенью точности (7 ГОСТ 1643-81).
Редуктор обкатать без нагрузки в течение 2-х часов.
Валы собранного редуктора должны проворачиваться от
окраски и консервации редуктора проводить в
соответствии с заводскими техническими условиями.
Плоскость разъема покрыть тонким слоем
герметика УТ-34 (ГОСТ 24285-80).

КУРСАЧ.docx

Тяговое усилие ленты – 145 кН;
Скорость ленты – 07 мс;
Диаметр барабана – 350 мм;
Коэффициент годового использования – 068;
Коэффициент сменности – 048.
Задание на проектирование 3
Кинематический и силовой расчеты привода 5
Расчет тихоходной червячной передачи 7
Расчет быстроходной червячной передачи 12
Предварительный расчет валов редуктора и 20
конструирование червяков и червячных колес
Проверочный расчет валов 22
Расчёт шпоночных соединений 25
Конструирование подшипниковых узлов 26
Подбор смазочных материалов 29
Список использованной литературы 30
Червячной передачей называется механизм служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Обычно червячная передача состоит из червяка и сопряженного с ним червячного колеса. Угол скрещивания осей обычно равен 90°.
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 = 05 до 095; 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.
Кинематический и силовой расчеты привода
Выбор электродвигателя. Для выбора электродвигателя определяют требуемую его мощность и частоту вращения.
Потребляемую мощность привода (мощность на выходе) определяют по формуле:
где общ=ч+м+оп - КПД отдельных звеньев цепи; м=098 оп=099. Предварительно принимаем ч=08.
Тогда требуемая мощность электродвигателя:
Вычисляем частоту вращения выходного вала редуктора:
Выбираем электродвигатель АИР160M6: Р=18.5 кВт n=3000 мин-1.
Уточнение передаточных чисел привода. Определим общее передаточное число редуктора:
Определение вращающих моментов на валах привода. Частота вращения вала тихоходной ступени:
Частота вращения вала шестерни тихоходной ступени (вала колеса быстроходной ступени двухступенчатого редуктора)
n1T(n2б)=n2TuT=382*10=382 мин-1.
Частота вращения вала шестерни быстроходной ступени:
n1б=n2бuб=382*8=3056 мин-1.
Вращающий момент на приводном валу:
Момент на валу колеса тихоходной ступени редуктора:
Вращающий момент на валу шестерни тихоходной ступени:
где – КПД зубчатой передачи тихоходной ступени редуктора.
Момент на валу шестерни быстроходной ступени:
где – КПД червячной передачи быстроходной ступени редуктора.
Расчет червячных передач
Вращающий момент на шестерне Т2 -
Частота вращения шестерни n2 – 38.2 мин-1;
Передаточное число u -
Время работы передачи (ресурс) Lh – 10000-40000 ч.
Материалы червяка и колеса. Для червяка и зубчатого колеса применяем сталь марки 40Х с улучшением и закалкой ТВЧ шлифованием и полировкой витков червяка.
Определяем скорость скольжения:
Материал зубчатого венца применяем по скорости скольжения ск=18.9 мс: БрА10Ж4Н4 с пределом прочности в=285 МПа.
Допускаемые напряжения:
Время работы передачи:
Коэффициент долговечности:
Интенсивность изнашивания материала колеса:
Допускаемые контактные напряжения:
Допускаемые напряжения изгиба:
где ; ; Nk=0.5; KFE=0.04;
Принимаем т. к. 106.
25*460+0.08*460=1518
Проверка на максимальную статическую или еденичную пиковую нагрузку для материалов:
Межосевое расстояние:
где =610 для эвольвентных архимедовых и конволютных червяков;
– коэффициент концентраций нагрузки
Основные параметры передачи:
коэффициента диаметра передачи:
Из условия жесткости:
Коэффициент смещения:
Угол подъёма линий витка червяка:
На делительном цилиндре:
На начальном цилиндре:
Размеры червяка и колеса:
Диаметр делительный червяка:
Диаметр вершин витков:
Длина b1 нарезанной части червяка при коэффициенте смещения х>0:
При положительном коэффициенте смещения червяк должен быть
Для шлифуемых червяков полученную расчетом длину b1 увеличивают: при mмм – на 25 мм:
Диаметр делительный колеса:
Диаметр вершин зубьев:
Диаметр колеса наибольший
где =0.315 при z1=4.
Проверочный расчёт передачи на прочность. Определяем скорость скольжения в зацеплений:
где . Здесь – окружная скорость на начальном диаметре червяка мс; мин-1;
Уточняем допускаемое напряжение:
Вычисляем расчетное напряжение:
где –коэффициент деформации червяка
Х – коэффициент учитывающий влияние режима работы передачи на приработку зубьев червячного колеса и витков червяка Х=05;
окружная сила на колесе:
окружная сила на червяке:
для стандартного угла α=20°.
Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба:
где – коэффициент формы зуба который выбирают в зависимости от .
Проверочный расчёт на прочность зубьев червячного колеса при действии пиковой нагрузки. Действие пиковых нагрузок оценивают коэффициентом перегрузки:
Проверка на контактную прочность при кратковременном действий пикового момента:
Проверка зубьев червячного колеса на прочность по напряжениям изгиба при действий пикового момента:
Тепловой расчет. Мощность на червяке:
Температура нагрева масла при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения:
где =03 – коэффициент учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму;
– максимальная допустимая температура нагрева масла;
А – поверхность охлаждения корпуса можно принимать в зависимости от межосевого расстояния А=0.95.
– для чугунных корпусов.
Температура нагрева масла при обдуве вентилятором:
Вращающий момент на шестерне Т2б -
Частота вращения шестерни n2б – 382 мин-1;
Материал зубчатого венца применяем по скорости скольжения ск=9.47 мс: Бр010Н1Ф1 с пределом прочности в=285 МПа.
Интенсивность изнашивания материала колеса:
где ; ; Nk=0.5; KFE=1;
Принимаем т. к. 106.
25*165+0.08*165=54.45
Проверка на максимальную статическую или единичную пиковую нагрузку для материалов:
Для шлифуемых червяков полученную расчетом длину b1 увеличивают: при m10 мм – на 25 мм:
Вычисляем расчетное напряжение:
А – поверхность охлаждения корпуса можно принимать в зависимости от межосевого расстояния А=0.42.
Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяков и червячных колес
Чтобы поверхности вращающихся колес не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса между ними оставляют зазор:
где L – расстояние между внешними поверхностями деталей передач L=60025 мм.
Расстояние b0 между дном корпуса и поверхностью колес или червяка для всех типов редукторов и коробок:
Длина ступицы колеса:
Промежуточного вала
Длина посадочного конца вала:
Длина промежуточного участка:
Червячное колесо быстроходной передачи:
Острые кромки на торцах венца притупляют фасками f=0.5m=0.5*6.3=3.153мм.
Червячное колесо тихоходной передачи:
Проверочный расчет валов
Силы действующие на вал:
Длины между реакциями:
Суммарные радиальные реакций опор вала:
Расчёт шпоночных соединений
Шпонка для муфты быстроходного вала:
при d=48мм b=14мм h=9мм s=0.5ммt1=5.5мм t2=3.8мм
Шпонка для колеса промежуточного вала:
при d=45мм b=14мм h=9мм s=0.5ммt1=5.5мм t2=3.8мм
Шпонка для муфты и колеса тихоходного вала:
при d=90мм b=25мм h=14мм s=0.7мм t1=9мм t2=5.4мм
при d=75мм b=20мм h=12мм s=0.7мм t1=7.5мм t2=4.9мм l=56мм.
Конструирование подшипниковых узлов
Расчёт шариковых радиально-упорных подшипников
d=55 D=120 B=29 r=3 r1=1.5 α=26° Cr=82.8 C0r=51.6.
Подшипник устанавливаем по схеме враспор.
Определяем Lбаз между точками приложения радиальных реакций подшипников:
Предварительно выберу радиально-упорные подшипники средней серии. По диаметру выбираю подшипники 46304 с параметрами: C = 13.7 кН С0 = 8.99 кН = 26.
Коэффициент осевого нагружения e = 0.68.
Осевые составляющие радиальных реакций:
Более нагружен подшипник 2 долговечность буду определять по нему.
Отношение значит осевую нагрузку учитываю при определении эквивалентной (из табл. 7.1-7.3 [1]: X = 0.41; Y = 0.87; V = 1; K = 1; KT = 1):
Расчетная долговечность
А время работы редуктора (по графику нагрузки)
Выбранные подшипники подходят.
Подшипники промежуточного вала
Здесь пусть будут роликовые конические подшипники 7206 с параметрами: C=29.2 кН С0 = 21.9 кН e = 0.365 X = 0.4 Y = 1.645.
Расчет буду вести по подшипнику 4 как более нагруженному.
- осевую нагрузку надо учитывать.
Подшипники ведомого вала
Выбираю роликовые конические подшипники 7211 с параметрами: C=56.8 кН С0= 45.2 кН e = 0.411 X = 0.4 Y = 1.459.
Расчет буду вести по подшипнику 5 как более нагруженному.
- все равно осевую нагрузку надо учитывать.
Выбранные подшипники подходят – с большим запасом.
Подбор смазочных материалов
Смазывание элементов передач редуктора производится окунанием нижних элементов в масло заливаемое внутрь корпуса до уровня обеспечивающего погружение элемента передачи на 10-20 мм.
Принимаем масло индустриальное для гидравлических систем без присадок И-Г-А-46 ГОСТ 17479-04.
Выбираем для подшипников качения пластичную смазку Литол-24 по ГОСТ 21150-04. Камеры подшипников заполняются данной смазкой и периодически пополняются ей.
Дунаев П.Ф. Лёликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов. – М.: Высш. шк. 1984. – 336 с. ил.
Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е перераб и дополн. – Калининград: Янтар. сказ. 2002. – 454 с.: ил. черт. – Б. ц.

вал-червяк.cdw

Острые кромки притупить R
Не указоны Предельные откланения размеров:
Сталь 40Х ГОСТ4543-71
Термообработка - витки калить ТВЧ HRC 45 50

колесо тихоходное.cdw

Не указаны предельные откланения размеров: отверстий h14
1 - венец червячного колеса;
Структуру выполнить из материала - Сталь 40 с закалкой 45 HRC
Число витков червяка
Межосевое расстояние

Быстроходное колесо.cdw

Не указаны предельные откланения размеров: отверстий h14
Число витков червяка
Межосевое расстояние
Структуру выполнить из материала - Сталь 40 с закалкой 45 HRC

переходный вал.cdw

Острые кромки притупить R
Не указоны Предельные откланения размеров:
Сталь 40Х ГОСТ4543-71
Термообработка - витки калить ТВЧ HRC 45 50

Редуктор 0.2.cdw

Техническая характеристика
Частота вращения входного вала
Частота вращения выходного вала
Технические требования
Зазоры в зацеплении передач и пятно контакта
при степенью точности (7 ГОСТ 1643-81).
Валы собранного редуктора должны
проворачиваться от руки плавно
Плоскость разъема покрыть тонким слоем
герметика УТ-34 (ГОСТ 24285-80).

вал тихоходный.cdw

Вал червячного колеса
Сталь 40Х ГОСТ4543-71
Острые кромки притупить
Неуказанные отклонения отверстий по Н14