Привод ленточного конвейера. Двухступенчатый червячный редуктор

Колесо червячное.cdw

Число витков червяка
Межосевое расстояние
Бр.АЖ9-4 ГОСТ2144-76
Структуру выполнить из материала - Сталь 40 с закалкой 45 HRC
Не указаны предельные откланения размеров: отверстий h14

чижов.doc

Червячной передачей называется механизм служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Обычно червячная передача смотри рис.1 состоит из червяка 1 и сопряженного с ним червячного колеса 2. Угол скрещивания осей обычно равен 90°; неортогональные передачи встречаются редко.
Рисунок 1 – Червячная передача
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 находять широкое применение например в металлорежущих станках подъемно-транспортном оборудовании транспортних машинах а также в приборо строении
Спроектировать привод к ленточному конвейеру по схеме:
Окружное усилие барабана P = 4 кН окружная скорость барабана v = 0.16 мс диаметр барабана D = 400 мм.
Привод состоит из последовательно соединенных электродвигателя M муфты A двухступенчатого червячного редуктора и муфты B.
В своем проекте я подберу электродвигатель и рассчитаю двухступенчатый червячный редуктор. Основным критерием проектирования выберу минимальные размеры редуктора. Для этого материалы валов червяков и червячных колес буду выбирать по их прочности не взирая на стоимость. Класс точности выбираю из этих же соображений: 7 как наилучший из возможных в реальных условиях.
Выбор электродвигателя и кинематический расчет
КПД привода определяем по формуле
Требуемая мощность электродвигателя
Угловая скорость равна
Рабочий момент равен
А число оборотов в минуту
По табл. П3 выбираем асинхронный электродвигатель с повышеным пусковым моментом 4А80В6 параметры котрого Nдв = 1.1кВт n = 1000 обмин. По табл. П4 находим диаметр конца вала ротора dдв = 19 мм.
В данном случае оправдано использование двухступенчатой червячной передачи т.к. необходимо на выходе получить достаточно большой момент при небольшой частоте оборотов.
Общее передаточное число редуктора равно
Из ряда стандартных значений выберу u1=12.5 u2 = 10. При этом общее передаточное число
отклонение от необходимого составит 0%. Остальные параметры распределятся так:
Задаю числа зубьев червяков z1 = 2 z3 = 4 получится число зубьев червячных колес:
Так как число зубьев червячных колес должно не превышать 80 что положительно сказывается на прочности зубьев и больше 28 что уменьшает подрез зуба. То число зубье червячного колеса я принемая 28 вместо 25.
Расчет быстроходной передачи
Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твердости не менее HCR 45 и последующим шлифованием .
Так как к редуктору не предъявляються специальные требования то в целях экономии принимаем для венца червячного колеса бронзу Бр.АЖ9-4Л (оливка в землю).
Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении мс. Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение Нмм2 (табл. 4.9). Допу –
скаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы . В этой формуле при длительной работе корда число циклов нагружения зуба = 25; Нмм2 – по табл. 4.8;
Принимаем предварительно коэффициент діаметра червяка q = 10. Принимаем предварительно коэффициэнт загрузки K = 12.
Межосевое расстояние как расчет на контактную выносливость выполняю по формуле (где M2 – в H×мм [s]H – в Hмм2 aw – в мм):
При этом модуль будет равен
Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.3) стандартне значения m = 5мм и q = 8
Это стандартное значение модуля. Все равно исходя из модуля пересчитаю межосевое расстояние:
По ГОСТ 2144-76 (табл. 41) межосевое расстояние
Основные размеры червяка
Делительный диаметрмм
Диаметр вершин витковмм
Диаметр впадин витковмм
Длина нарезанной частимм
С учетом рекомендаций в [1] пусть b1 = 64 мм
Делительный угол подъема
Основные размеры венца червячного колеса
Наибольший диаметр колесамм
При всем при этом окружная скорость червяка равна
Теперь можно точно посчитать скорость скольжения
При этой скорости коэффициент трения (по таблице 4.4 [1]) равен f’ = 0.035 а приведенный угол трения равен r’ = 2°00’.
КПД передачи с учетом потерь в опорах потерь на разбрызгивание и перемешивание масла
По таблице 4.7 [1] при данной скорости скольжения выясняю что при 7 степени точности коэффициент неравномерности нагрузки Kv = 1.0. По таблице 4.6 [1] коэффициент деформации Q = 57 x = 06.
И коэффициент характера изменения нагрузки
Уточненный коэффициент нагрузки
Проверяю контактное напряжение
4 155 – ниже допустимого на 13 %
Проверю прочность зубьев червячного колеса на изгиб. Эквивалентное число зубьев
Коэффициент формы зуба по таблице 4.5 [1] YF = 2.43
6 53.3 – условие прочности выполняется.
Расчет тихоходной передачи
Пусть материалы и термическая обработка будут те же что и для тихоходной передачи.
Скорость скольжения должна быть в u1 раз меньше чем в быстроходной передаче т.е.
Суммарное эквивалентное число циклов напряжений тоже в u1 раз меньше т.е.
При этом коэффициенты долговечности будут иметь граничные значения: KFL = 0.543 допускаемое контактное напряжение Нмм2 а допускаемое напряжение изгиба Нмм2
Из соотношения q2 ³ 0.25z4 выбираю q2 = 10.
Коэффициент нагрузки K = 12.
И тогда межосевое расстояние равно
По ГОСТ 2144-76 выбираю модуль 8 мм и q = 10
Пересчитаю межосевое расстояние
С учетом рекомендаций в [1] пусть b3 = 132 мм
Окружная скорость червяка
При этой скорости коэффициент трения f’ = 0.060 приведенный угол трения r’=3°34’.
Коэффициент деформации будет равен Q = 70. X = 0.6
Коэффициент характера изменения нагрузки
Коэффициент динамичности нагрузки по таблице 4.7 [1] равен 1. Значит коэффициент нагрузки K = 05.
6.2 155 – условие прочности соблюдается
Коэффициент формы зуба при этом YF = 2.18.
5 53.3 – условие прочности соблюдается
Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяков и червячных колес
Крутящие моменты в поперечных сечениях валов
Витки червяка выполнены заодно с валом. Минимальный диаметр вала по расчету на кручение при [t]K = 25Нмм2
Для соединения его с валом электродвигателя целесообразно выбрать диаметр выходного конца как у электродвигателя – 22 мм и соединить их стандартной муфтой. Диаметры подшипниковых шеек – 25 мм.
Ориентировочные размеры показаны на эскизе.
Минимальный диаметр вала
На валу выполнены витки червяка тихоходной передачи и на шпонку будет посажено червячное колесо быстроходной передачи. Выберу диаметры с небольшим запасом. Ориентировочные размеры – на эскизе.
Пусть dв3 = 55 мм. И такие же будут диаметры подшипниковых шеек. Диаметр вала в месте посадки червячного колеса – 60 мм. А длина вала пусть будет как у ведущего.
Параметры червячных колес
Диаметр ступицы червячного колеса определяется по формуле:
Пусть dст2 = 60 мм dст4 = 100 мм.
Длина ступицы червячного колеса определяется по формуле:
Принимаю lст2 = 42 мм lст4 = 80 мм.
Параметры корпуса редуктора
Корпус будет литой чугунный состоящий из корпусной детали и крышки.
Толщины стенок исходя из межосевого расстояния тихоходной передачи:
корпусамм пусть d = 8 мм;
крышкимм пусть d1 = 8 мм.
Толщина фланцев корпуса и крышки
мм пусть это будет 10 мм
Толщина нижнего пояса корпуса
винты крышек подшипников – М8
соединение корпуса с крышкой – М10
Первый этап компоновки редуктора
В двух проекциях в масштабе набросаю компоновочный чертеж для определения внутренних габаритов и размещения валов колес и подшипников. Главный вопрос – насколько близко разместятся первый червяк и последнее червячное колесо.
Оставляю принятые ранее размеры валов.
Так как в червячном зацеплении возникают значительные осевые усилия подшипники выбираю радиально-упорные: для ведущего вала – шариковые для двух других – роликовые конические.
Проверка долговечности подшипников
Для начала определю усилия в подшипниках. Для этого в изометрии изображу валы колеса с указанием действующих сил.
Окружное усилие на червячном колесе равное осевому усилию на червяке
Окружное усилие на червяке равное осевому усилию на колесе
Расстояния между опорами колесами и червяками определены при расчете валов.
Для определения прочих реакций буду составлять уравнения моментов:
Подшипники ведущего вала
Предварительно выберу радиально-упорные подшипники средней серии. По диаметру выбираю подшипники 46305 с параметрами: C = 20.7 кН С0 = 14.6 кН a = 26°.
По таблице 7.3 [1] 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; Kd = 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.
Второй этап компоновки редуктора
Взяв за основу результаты первой компоновки на листе А1 в масштабе 1:1 выполняю чертеж редуктора в двух проекциях.
Смазка зацепления и подшипников – разбрызгиванием жидкого масла залитого в корпус на уровень погружения витков червячного колеса быстроходной передачи. Так как червяк этой передачи имеет большую скорость вращения и близко расположен от червячного колеса тихоходной передачи он будет забрызгивать масло на это колесо и таким образом смазывать вторую передачу.
Уплотнение валов обеспечивается щелевыми уплотнениями с кольцевыми проточками заполняемыми пластичной смазкой. В крышке люка – отдушина совмещенная с ручкой. В корпусе есть пробка для спуска масла и жезловый маслоуказатель. Червячные колеса выполнены насаживанием бронзового венца на чугунный центр с натягом. Венец закрепляется винтами выступающую часть которых после завинчивания спиливают и раскерняют.
Для соединения с мотором использую муфту МУВП по ГОСТ 21424-75 для диаметра вала 22 мм. На выходе будет упругая втулочно-пальцевая муфта по ГОСТ 21424-75 на диаметр вала 55 мм тип 1 исполнение 2.
Площадь теплоотводящей поверхности очень приблизительно составляет F»0.55м2.
Условие работы редуктора без перегрева
Допускаемый перепад температур [Dt] = 40÷60°C.
Мощность на входном валу N0 = 105 Вт.
Считаю что циркуляция воздуха достаточно хорошая и коэффициент теплопередачи kt = 17 Вт(м2×°С).
Проверка прочности шпоночного соединения
Шпонки призматические со скругленными торцами. Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Условие прочности на смятие
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [s]см = 100200 Нмм2 при чугунной ступице [s]см = 5070 Нмм2.
d = 22 мм b = 6 мм h = 6 мм t1 = 3.5 мм l = 42 мм M = 105Н×м
d = 35 мм b = 10 мм h = 8 мм t1 = 5 мм l = 38 мм M = 86.2 Н×м
d = 55 мм b = 16 мм h = 10 мм t1 = 6 мм l = 48 мм M = 800 Н×м
Уточненный расчет валов
Проверю стрелу прогиба червяков.
Приведенный момент инерции поперечного сечения червяков вычисляется по формуле
Стрела прогиба вычисляется по формуле
Так как к сожалению я не нашел модуля упругости для используемой мной стали ст. 12ХН3А для расчета использую модуль упругости стали ст. 3: E = 2.1×105 МПа.
Жесткость достаточная
Червячный вал на прочность проверять не имеет смысла так как размеры его поперечных сечений были взяты с двукратным запасом для согласования с электромотором.
Промежуточный вал совершенно очевидно имеет смысл проверить только в месте насаживания червячного колеса. Здесь концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки. Для расчета буду пользоваться схемой сил реакций в разделе 9.
Материал вала – сталь ст. 12ХН3А среднее значение sв = 900 Нмм2. Предел выносливости при симметричном цикле изгиба Нмм2 предел выносливости при симметричном цикле касательных напряженийНмм2.
По таблице 6.5 [1]: ks = kt = 1.9.
По таблице 6.8 [1]: es = 0.86 et = 0.75.
Коэффициенты ys = 0.27 yt = 0.1.
Крутящий момент MK = 712 Н×м.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент
Момент сопротивления кручению (d = 35 мм b = 10 мм c = 5 мм)
Момент сопротивления изгибу
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений изгиба
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
Такой большой запас прочности говорит о том что задачу уменьшения габаритов редуктора я выполнил не очень хорошо. Видимо сказалось отсутствие опыта.
Ведомый вал точно также совершенно очевидно имеет смысл проверить только в месте присоединения муфты – там наименьший диаметр вала при наличии шпоночной канавки. В этом расчете все коэффициенты такие же как в предыдущем кроме et = 0.68.
Крутящий момент MK = 800 Н×м
Момент сопротивления кручению (d = 55 мм b = 16 мм c = 6 мм)
Коэффициент запаса прочности
- весьма большой запас
Т.е. можно было диаметры данных валов брать как минимум в 2..3 раза меньше. Видимо формулы предварительной оценки диаметра вала выведены уже с достаточным запасом прочности и учитывают рядовую сталь в качестве материала.
Выбор сорта масла . Смазка зацепления и подшибников производится разбрыз -гиванием жидкого масла. По табл. 8.9 устанавливаем вязкость масла. При скорости мс рекомендуется вязкость 266 сСт. По табл. 8.10 принимаем индустриальное масло И-100А по ГОСТ 20799-75.
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида.
Начинают сборку с того что в промежуточный вал закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала; затем надевают подшипники предварительно нагрев их в масле до необходимой температуры. Собранный вал вставляют в корпус и устанавливают крышки подшипников смазав пластичной смазкой кольцевые проточки сквозной крышки.
Затем на червячный вал надевают предварительно нагретые в масле подшипники и тоже вставляют в корпус. Устанавливают крышки подшипников.
В ведомый вал тоже закладывают шпонку напрессовывают колесо до упора и надевают разогретые подшипники. Собранный вал укладывают в основание корпуса.
Надевают крышку корпуса предварительно покрыв поверхности стыка фланцев спиртовым лаком. Затягивают болты крепления крышки к корпусу. Устанавливают крышки подшипников последнего вала не забыв смазать пластичной смазкой кольцевые проточки сквозной крышки.
Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Через смотровое отверстие заливают в редуктор масло так чтобы в него было погружено червячное колесо быстроходной передачи на глубину зуба. Закрывают смотровое отверстие крышкой.
Собранный редуктор обкатывают и испытывают на стенде в соответствии с техническими условиями.
Привод монтируется на сваренной из швеллера №8 раме. Электродвигатель устанавливают соосно на необходимом расстоянии от редуктора соединив их через муфту.
С.А. Чернавский Курсовое проектирование деталей машин М.: Машиностроение 1979. – 351 с.
М.Н. Иванов Детали машин М.: Высшая школа 1984. – 336 с.
В.И. Ануфриев Справочник конструктора-машиностроителя в трех томах М.:Машиностроение 2001.
Цехнович Л.И.Петриченко И.П. Атлас конструкции редукторов:Учебное пособие.- 2е изд. перераб. и доп. – К: Выша. Шк. 1990.-151 с.: ил.

Спецификация Л2.spw

Жезловый маслоуказатель
Гайка М10 ГОСТ 15524-70
Шайба 10 Н ГОСТ 6402-70
Подшипник 7211 TУ37.006.

содержание.doc

Выбор электродвигателя и кинематический расчет .. .. 5
Расчет редуктора . 7
Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяков и червячных колес 13
Параметры корпуса редуктора . .. 15
Первый этап компоновки редуктора . 16
Проверка долговечности подшипников 17
Второй этап компоновки редуктора 22
Проверка прочности шпоночного соединения 24
Выбор сорта масла . 28
Сборка редуктора 29
Список литературы 30

Общий вид привода _ КП 06.05.00.00.00.СБ.cdw

Техническая характеристика:
Крутящий момент на тихоходном валу = 800 Н*м
Частота вращения тихоходного вала n = 7
Общее передаточное отношение = 125
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 руки плавно
окраски и консервации редуктора проводить в соответствии с заводскими техническими условиями.
Плоскость разъема покрыть тонким слоем герметика УТ-34 (ГОСТ 24285-80).
План размещения фундаментальных болтов

сборочный чертеж.cdw

Техническая характеристика
Частота вращения входного вала
Скорость 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).

Спецификация Л3.spw

червяк вал.cdw

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

Спецификация Л1.spw

Документ Microsoft Word.docx

Министерство образования и науки Украины
Донецкий государственный университет экономики
и торговли им. М. Туган-Барановского
Кафедра общеинженерных дисциплин
По курсу “Детали машин”
Руководитель проекта Декань А.А.

крышка.cdw

Литейные уклоны не более 3
Неуказанные литейные радиусы 3 5мм;
Обработку по размерам в квадратных скобках
производить совместно с сопрягаемой деталью;
Неуказанные предельные отклонения размеров: