Редуктор червячный с верхним расположением червяка

Чертеж испровление1.cdw

Технические требования
Наименьшее пятно контакта зацепления по длине и высоте зуба 60%
Суммарный осевой зазор в подшипниках быстроходного вала
Суммарный осевой зазор в подшипниках тихоходного вала редуктора
должен быть в пределах 0
Валы собраного редуктора должны проворачиваться от руки плавно
Редуктор обкатать без номинальной нагрузки при частоте вращения
бытроходного вала 670 обмин в течении 1 ч
Сопряженные поверхности корпуса и крышки при окончательной сборке
покрыть тонким слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-80
Покрытие необработаных поверхностей редуктора:
наружных - эмаль ПФ-115 черная ГОСТ 6465-76;
крышки смотрового лючка
головки маслоуказателя
- эмаль ПФ-115 красная ГОСТ 6465-76
В редуктор залить 5 л масла И-20А
Техническая характеристика
Номинальный крутящий момент на выходном валу 4000
Частота вращения выходного вала редуктора 12.74 обмин
Передаточное число редуктора 56
Нагрузка нереверсивная

вал122.cdw

Число витков червяка
делительный угол подъема
степень точности поГОСТ 3675-81
делительный диаметр червяка
Радиусы скруглений 2мм max
Неуказанные предельные отклонения размеров:
валов отверстий остальных

Спецификация.spw

Пояснительная записка
Мазеудерживающее кольцо
Кольцо пружинное упорное
Болт М12 х 65 ГОСТ 7805-70
Болт М16 х 130 ГОСТ 7805-70
Винт М6х25 ГОСТ 10338-80
Винт М8х30 ГОСТ 10338-80
Гайка М12 ГОСТ 5927-70
Гайка М16 ГОСТ 5927-70
Мaнжета 1-50 х 70-1 ГОСТ 8752-79
Мaнжета 1-100 х 125-1 ГОСТ 8752-79
Подшипник 66412 ГОСТ 831-75
Подшипник 311 ГОСТ 8338-75
Подшипник 7220 А ГОСТ 27365-87
Шайба 6 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 8 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 12 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 16 Н ГОСТ 6402-70
Шпонка 14 х 9 х 36 ГОСТ 23360-78
Шпонка 25 х 14 х 70 ГОСТ 23360-78

содержание.docx

Задание на проектирование3
Кинематический и силовой расчет привода3
1.Выбор электродвигателя3
2.Определение передаточных чисел механических передач привода3
Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса.6
Конструкторские размеры корпуса редуктора7
Проверка долговечности подшипников7
Тепловой расчёт редуктора11
Проверка прочности шпоночных соединений11
Уточненный расчет валов11
Курсовой проект по разделу «Детали машин» курса «Прикладная механика» требует знаний дисциплин общетехнического цикла – теоретической механики сопротивления материалов технологии конструкционных материалов деталей машин машиностроительного черчения и др. в результате приобретаются навыки проектирования а также работы со справочной и нормативной литературой.
Объектом курсового проекта является привод механизма в который входит большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения представлена в задании на проектирование зубчатая передача (коническая) и передача гибкой связью (цепная) а также сборочные единицы обеспечивающие вращательные движение (муфта подшипники) различные соединение (болтовые шпоночные) и детали (валы корпус и др.). При их проектировании решается комплексная инженерная задача включающая подбор электродвигателя кинематические и силовые расчеты выбор материалов и расчеты на прочность вопросы конструирования и разработки конструкторской документации. Проектирование рассматривается как процесс направленный на преобразование документации технического задания в рабочую документацию на основе выполнения комплекса работ исследовательского расчетного и конструкторского характера. В соответствии с ГОСТ 2.103-68 процесс проектирования подразделяется на следующие взаимосвязанные стадии: техническое задание техническое предложение эскизный проект технический проект рабочий проект.
Полученные в результате проектного расчета геометрические параметры передачи значение сил и крутящего момента являются исходными данными для выполнения эскизной компоновки и проведение последующих расчетов деталей привода и сборочных единиц. Рассмотрены методы расчета валов подшипников муфты конструирование узла редуктора.
Задание на проектирование
Техническое задание на курсовое проектирование содержит кинематическую схему привода состоящий из электродвигателя – источника вращательного движения передаточных механизмов преобразующих параметры вращательного движения и соединяющих их элементов (рис. 1.1).
Исходные данные:груза М=4 тонны; Скорость подъема груза Uгр=8ммин; Диаметр барабана Dб=200мм; Срок службы t= 20000 часов.
Кинематический и силовой расчет привода
1.Выбор электродвигателя
Требуемую мощность электродвигателя определяем по формуле:
2. Определение передаточных чисел механических передач привода
Частота вращения барабана:
Частота вращения электродвигателя:
Число витков червяка z1 принимаем z1=1
Число зубьев червячного колеса z2=z1×i=1×56=56
Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием.
Так как к редуктору не предъявляются специальные требования то в целях экономии принимаем для винца червячного колеса бронзу БрА10Ж4Н4Л (отливка в песчаную форму)
Предварительно принимаем скорость скольжения в зацеплении vs=5мс. Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение [H]=161Мпа. Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы [0F]=KFL×[0F]'. В этой формуле KFL=0.47 при длительной работе когда число циклов нагружения зуба NΣ>25×107; [0F]'=98Мпа.
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=12.5
Вращающий момент на валу червячного колеса
Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=12. Определяем межосевое расстояние из усилия контактной выносливости.
Принимаем по ГОСТ 2144-77 стандартное значение m=10мм и q=12.5мм.
Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q
Основные размеры червяка:
Делительный диаметр червяка
Диаметр вершин витков червяка
Диаметр впади витков червяка
Длина нарезаемой части шлифованного червяка
Делительный угол подъёма витка γ: при z1=1 и q=12.5 γ=11°19'
Основные размеры венца червячного колеса
Делительный диаметр червячного колеса
Диаметр вершин зубьев червячного колеса
Диаметр впади зубьев червячного колеса
Наибольший диаметр червячного колеса
Ширина винца червячного колеса
Окружная скорость червяка
Скорость скольжения
При этой скорости [H]=164Мпа
Отклонение к тому же межосевое расстояние по расчету было получено aw=353мм а после выравнивание m и q до aw=3425мм т.е. на 3%. Необходимо проверить H для этого уточняем КПД редуктора:
При скорости vs=4.8 мс приведенный коэффициент трения для безоловянной бронзы и шлифованного червяка и приведенный угол трения .
КПД редуктора с учетом потерь в опорах потерь на разбрызгивание и перемешивание масла
коэффициент динамичности Kv=1.1
коэффициент неравномерности распределения нагрузки
где коэффициент деформации червяка при q=12.5 и z1=1 =154. Принимаем вспомогательный коэффициент x=1
Коэффициент нагрузки
Проверяем контактное напряжение:
Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.
Эквивалентное число зубьев
Коэффициент формы зуба YF=2.12
Что значительно меньше вычисленного выше [0F]=4625Мпа.
Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса.
Крутящий момент в поперечных сечениях валов:
ведомого колеса (вала червячного колеса)
Витки червяка выполнены за одно целое с валом
Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при
Но для соединения его с валом электродвигателя примем dв1=48мм; диаметры подшипниковых шеек dп1=55мм и dп1=60мм. Параметры нарезаемой части: df1=101мм; d1=125мм и da1=145мм.
Длина нарезаемой части b1=144мм.
Расстояние между опорами червяка L1=5035мм
Диаметр выходного конца
Принимаем .Диаметр подшипниковых шеек dп2=100мм диаметр вала в месте посадки червячного колеса dk2=110мм.
Диаметр ступицы червячного колеса
Конструкторские размеры корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса и крышек:
Толщина фланцев корпуса и крышки
Толщина нижнего пояса корпуса при наличии бобышек:
Принимаем болты с резьбой М25.
Проверка долговечности подшипников
Окружная сила на червячном колесе равная осевой силе на червяке
Окружная сила на червяке равная осевой силе на червячном колесе
радиальные силы на колесе и червяке
Направление витков: правое.
Направление сил представлены на рисунке. Опоры воспринимающие внешние осевые силы обозначим цифрами «2» и «4».
Расстояние между опорами l1=5035мм от левой опоры до места приложения силы l'1=2465мм от правой опоры до места приложения силы l''1=257мм. Диаметр d1=125мм.
Проверка Rx1+Rx2-Pt1=678.31+650.31-1328.9=0
Проверка Ry1+Ry2-Pr1=880.72+4318.88-5199.6=0
Осевая составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников:
Где для подшипников шариковых радиальных и шариковых радиально-упорных с углом коэффициент осевого нагружения e1=0.26 e2=0.95
Осевое нагрузки подшипников. В моем случае ; ; тогда ;
Рассмотрим левый подшипник.
Отношение ; осевую нагрузку не учитываем.
Эквивалентная нагрузка
Коэффициенты Кб=13; V=1; КТ=1.
Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику.
Рассмотрим правый подшипник
Поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учетом осевой:
Расчетная долговечность мил об.
Расчетная долговечность ч.
Где n=717.75обмин – частота вращения червяка.
Расстояние между опорами диаметр d2=560мм.
Проверка Ry3+Ry4-Pr2=-448.96-4750.6+5199.6=0
Осевая составляющие радиальных реакций конических подшипников:
Где для подшипников 7220 влияния осевого нагружения e=0.41.
Для правого подшипника отношение
поэтому при подсчете эквивалентной нагрузки осевые силы не учитываем.
В качестве опор ведомого вала применяем одинаковые подшипники 7220. Долговечность определяем для левого подшипника для которого эквивалентная нагрузка значительней больше. Для левого подшипника
Где n=1274обмин – частота вращения червячного колеса.
Тепловой расчёт редуктора
Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности
Условия работы редуктора без перегрева при продолжительной работе
Где: Pч=5кВт=5000Вт = требуемая для работы мощность на червяке
Kt=17Вт(м2Со) коэффициент теплопередачи
допускаемый перепад температур при верхнем расположении червяка.
Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скругленными торцами.
Размеры сечения шпонок и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.
Проверка на прочность шпоночного соединения передающего вращающий момент от вала червяка к муфте.
Диаметр вала в этом месте dв1=48мм. Сечение и длина и шпонки
глубина паза t1=55мм.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная
Проверка на прочность шпоночного соединения передающего вращающий момент от вала червячного колеса к муфте.
Диаметр вала в этом месте dв2=95мм. Сечение и длина и шпонки
Для уменьшения напряжения смятия необходимо использовать три шпонки или шлицевой вал.
Уточненный расчет валов
Примем что нормальное напряжение от изгиба изменяется по симметричному циклу а касательные от кручения – по пульсирующему.
Уточненный расчет состоит в определении коэффициента запаса прочности s для опасных сечений и сравнение их с требуемыми значениями [s]. Прочность соблюдена при .
Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Материал вала тот же что и для червяка (червяк выполнен заодно с валом) т.е. сталь 45 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием.
Пи диаметре da1=145мм среднее значение .
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А – А. это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Где амплитуда и среднее напряжение от нулевого цикла
При d=48мм; b=14мм; t1=55мм.
Такой большой коэффициент запаса прочности (35.18) объясняется тем что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной муфтой с валом электродвигателя.
Это сечение червяка рассчитываем на кручение и изгиб.
Момент сопротивляющийся кручению
Момент сопротивляющийся изгибу
Амплитуда и среднее напряжение от нулевого цикла
Амплитуда нормальных напряжений изгиба
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
Проверяем стрелу прогиба червяка
Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка
Таким образом жесткость обеспечена так как
Материал вала – сталь 45 нормализированная;
Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
При d=95мм; b=25мм; t1=9мм.
Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки. d=110мм;
Смазывание зацепления и подшипников производится разбрызгиванием жидкого масла. При контактных напряжениях и скорости скольжения v=48мс рекомендуемая вязкость масла 20×10-6 м2с. Принимаем индустриальное масло марки И-20А.
Перед сборкой внутреннюю часть корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом. Начинают сборку с того что на червячный вал надевают крыльчатки и подшипники предварительно нагрев их в масле до 80 100о С. Собранный червячный вал вставляют в корпус.
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 основании корпуса и надевают крышку покрывая предварительно поверхности стыка фланцев спиртовым лаком.
Для центровки крышку устанавливают на корпус с помощью двух конических штифтов и затягивают болты.
Закладывают в подшипниковые сквозные крышки резиновые манжеты и устанавливают крышку с прокладками.
Регулировку радиально-упорных подшипников производят набором тонких металлических прокладок 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 с одной стороны корпуса в другую. Чтобы при этом сохранилась регулировка подшипников суммарная толщина прокладок должна быть неизменной.
Ввертываем пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной.
Собранный редуктор испытывают на стенде.