Механический привод с червячной передачей

Содержание

Содержание

1.ВЕДЕНИЕ

2.ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1 Кинематическая схема привода

2.2 Расчет коэффициента полезного действия редуктора

2.3 Расчет требуемой мощности и выбор электродвигателя

2.4 Передаточное отношение редуктора

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ И ПЕРЕДАВВАЕМЫХ КРУТЯЩИХ МОМЕТНОВ НА ВАЛАХ

3.1 Мощности на валах

3.2 Частоты вращения валов

3.3 Угловые скорости вращения валов

3.4 Вращающие моменты валов

3.5 Обобщающая таблица

4. РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ

4.1 Червячная передача

4.1.1 Выбор материала червячной передачи

4.1.2 Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

4.1.3 Проектировочный расчет червячной передачи

4.1.4 Определение сил в зацеплении червячной передачи

4.1.5 Проверочный расчет червячной передачи

4.1.6 Тепловой расчет

4.2 Клиноременная передача

4.2.1 Исходные данные

4.2.2 Проектный расчет клиноременной передачи

4.2.3 Определение силовых характеристик клиноременной передачи

5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ДИАМЕТРОВ ВАЛОВ

5.1 Расчет ведущего вала

5.2 Расчет ведомого вала

6. ПОДБОР И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ МУФТ

7. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ

8. КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА

8.1 Выбор способа смазывания передач и подшипников

8.1.1 Выбор способа смазывания передачи

8.1.2 Выбор способа смазывания подшипников

8.2 Определение размеров шкивов, зубчатых колес, корпусных деталей, крышек

8.3 Определение расстояний между точками приложения сил, нагружающих валы

8.3.1 Определение расстояния между точками приложения сил быстроходного вала

8.3.2 Определение расстояний между точками приложения сил тихоходного вала

9. РАСЧЕТ ВАЛОВ ПО ЭКВИВАЛЕНТНОМУ МОМЕНТУ

9.1 Исходные данные

9.2 Расчет быстроходного вала

9.3 Расчет тихоходного вала

10. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ

10.1 Расчет подшипников быстроходного вала

10.2 Расчет подшипника тихоходного вала

11. ПОДБОР И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОЧЫХ СОЕДИНЕНИЙ

12. НАЗНАЧЕНИЕ ПОСАДОК, ШЕРОХОВАТОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ВЫБОР СТЕПЕНИ ТОЧНОСТИ И НАЗНАЧЕНИЕ ДОПУСКОВ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

12.1 Посадки

12.2 Шероховатость поверхностей

12.3 Допуски форм и расположения поверхностей

13. РАСЧЕТ ВАЛОВ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

13.1 Расчет быстроходного вала

13.2 Расчет тихоходного вала

14. ОПИСАНИЕ СБОРКИ РЕДУКТОРА

15. РЕГУЛИРОВКА ПОДШИПНИКОВ И ЗАЦЕПЛЕНИЙ

16. РАСЧЕТ НА ЭВМ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

17. Литература

Введение

Приводом называется система взаимосвязанных устройств для приведения в движения одного или нескольких твёрдых тел, входящих в состав машины. Он предназначен для преобразования параметров двигателя в параметры рабочей машины (конвейера). Рассчитываемый привод состоит из электродвигателя, ремённой передачи, редуктора.

Электродвигатель применяется во всех видах работ, где не требуется поддержания постоянной скорости вращения и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую.

Редуктор – механизм, предназначенный для снижения скорости вращения, увеличения вращающих моментов на тихоходных валах и выполненный в виде отдельных агрегатов. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колёс (цилиндрические, конические, коническо–цилиндрические и т.д.).

Червячный редуктор – это особый вид редуктора по типу передачи (на ряду с зубчатыми и гидравлическими) с червячным профилем резьбы. Червячный редуктор применяется при передаче движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним из существенных преимуществ червячных редукторов является возможность получить большее передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких сотен в специальных редукторах)

Ременные передачи – это передачи гибкой связью, состоящие из ведущего и ведомого шкивов и надетого на них ремня . Основное назначение – передача механической энергии от двигателя передаточным и исполнительным механизмам, как правило, с понижением частоты вращения. В данном приводе используется клиноременная передача.

Клиноременная передача обладает рядом достоинств: простота конструкции и эксплуатации; плавность и бесшумность работы смягчение вибрации, толчков и ударов вследствие упругости ремня; предохранение механизмов от перегрузки вследствие возможного проскальзывания ремня; возможность передачи вращения валам, удаленным на большие расстояния; невысокая стоимость.

Муфта – устройство для соединения валов, передачи крутящего момента с одного вала на другой. Выбор типа конструкции муфты зависит от функции, которые она должна выполнять, обусловленных назначением механизма и взаимным расположением соединяемых валов с учётом режима нагрузки и других факторов. При проектировании приводных устройств необходимо применять стандартные муфты. Размеры муфт выбираются из таблиц по расчётному моменту и посадочному диаметру.

Зубчатая муфт – это универсальная разновидность компенсирующих муфт. Зубчатая муфта способна компенсировать большие погрешности в соосности валов.

Выбор способа смазывания подшипников

Смазывание подшипников, установленных на валах , осуществляется тем же маслом, которым смазываются детали передач, тем более желательно, чтобы уровень масла проходил через центр нижнего тела качения подшипника. Стекающее с колёс, с валов и со стенок корпуса масло попадает и в подшипники ведомого вала. Заливают масло через люк, который одновременно служит для контроля сборки зацепления и его состояния в эксплуатации. Люк закрывается крышкой, ручка которой выполняет функции отдушины. Слив масла производится через отверстие, расположенное в нижней части корпуса и закрывается пробкой с прокладками. Контроль уровня масла осуществляется с помощью маслоуказателя.

Назначение посадок, шероховатостей поверхностей, выбор степени точности и назначение допусков формы и расположения поверхностей

Номинальным размером называют размер изделия, полученный по расчёту или выбранный по конструктивным соображениям. Изготовленные изделия всегда имеют некоторые отклонения от начального размера.

Для того, чтобы изделие отвечало своему целевому назначению, его размеры должны выдерживаться между двумя допустимыми предельными размерами, разность которых образует допуск.

Зону между наибольшими и наименьшими предельными размерами называют полем допуска.

К различным соединениям предъявляют неодинаковые требования к условиям точности. Поэтому система допусков содержит 19 квалитетов: 01, 0, 1, 2,…, 17 (в порядке убывания точности).

Характер соединения деталей называют посадкой. Посадку характеризует разность размеров деталей до сборки. Посадки могут обеспечить в соединении зазор и натяг. Посадки характеризуются наибольшими зазорами Smax и натягом Nmax.

Деталь, у которой положение поля допуска остаётся без изменения и не зависит от вида посадки, называют основной деталью системы. Если этой деталью является отверстие, то соединение выполнено в системе отверстия.

Основные отклонения обозначают буквами латинского алфавита:

для отверстий - прописными А, В, С и т.д.

для валов - строчными а, в, с и т.д.

Для посадок с зазором рекомендуют применять неосновные валы f, g, h; для переходных посадок – js, k, m, n; для посадок с натягом – p, r, s.

Шероховатость поверхностей

Назначаем в соответствии с ГОСТ 278873.

Параметр Ra является основным для деталей в машиностроении. Числовое значение шероховатости Ra (мкм) принимаем: для посадочных поверхностей и валов по табл. 13.13 [3, с. 324];.для других поверхностей – табл. 13.14 [3, с. 324].

Посадочных шеек валов под подшипники Ra 0,32

Торцов заплечиков под подшипники, на класс выше поверхностей установки подшипников Ra 0,64

Посадочная поверхность валов под червячное колесо Ra 1,25

Посадочные поверхности валов под муфты Ra 2,5

Посадочные поверхности валов под манжету Ra 0,32

Торцов заплечиков под зубатые колеса, на класс выше поверхностей установки этих колес Ra 2,5

Торцов заплечиков под муфты, на класс выше поверхностей установки муфт Ra 5

Боковые поверхности шпоночного паза Ra 0,32

Основание шпоночного паза Ra 0,32

Нерабочие поверхности вала Ra 10

На рабочем чертеже червячного колеса назначаем шероховатость:

Боковая поверхность ступицы Ra 5

Боковая поверхность зубьев Ra 2,5

Боковая базовая поверхность венца Ra 5

Диаметр вершин зубьев Ra 5

Другие необозначенные поверхности Ra 10

Допуски форм и расположения поверхностей

Допуски и посадки основных деталей редуктора принимаем по ЕСДП (единая система допусков и посадок) ГОСТ 2534682 и 2534782, также используем рекомендации по пункту 6.4 [2, с. 67] и 10.4.5 [2, с. 149] мкм:

Допуск радиального биения (относительно поверхности установки подшипников):

Поверхностей установки ступиц различного вида колес, муфт. Величины допусков для ступицы колеса и муфты равны 0,030 и 0,050 мм по [2, с. 67,таблица 6.4.1, п.6.4.4];

Поверхности установки уплотнений 0,050 мм.

Допуск торцевого биения уступов (заплечиков) вала для установки:

Подшипников качения равен 0,030 мм [2, с. 101, таблицы 7.8.10, п.7.8].;

Колеса червячной передачи равен 0,030 мм [2, с. 67,таблица 6.4.2, п.6.4.4].;

Допуск круглости и профиля продольного сечения:

Подшипников качения [3, с. 101, таблица 7.8.9, п.7.8]. Величина допуска круглости 0,004 мм , величина профиля продольного сечения 0,004 мм.

Других деталей, устанавливаемых на валу не более 0,5ITn диаметра вала в месте установки этих деталей. Значение ITn по [2, с.269, таблица 16.3.2];

Назначение допусков формы и расположения поверхностей червячного колеса [2, с.149, п.10.4.5.4]:

Допуск радиального биения поверхности заготовки под диаметр вершин зубьев колеса равен 0,050 мм.

Допуск торцевого биения базовых поверхностей венца и ступицы колеса относительно поверхности А : 0,035 и 0,060 мм.

Расчет валов на выносливость

Расчёты выполняются в форме проверки коэффициента S запаса прочности, в нашем случае минимальное допустимое значение принимают в диапазоне [S] =1,3– 3.

Исследовав эпюры изгибающих и крутящих моментов, определяем опасные сечения вала.

Описание сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очистить и покрыть маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида. Начинают сборку с того, что на червячный вал (поз. 16) надевают конические подшипники (поз.39), предварительно нагрев их в масле до 80100оС. собранный червячный вал вставляют в корпус (поз. 18).

В начале сборки вала червячного колеса (поз. 15) закладывают шпонку (поз. 50) и напрессовывают колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку (поз. 9) и устанавливают роликовые конические подшипники(поз. 40), нагретые в масле. Собранный вал укладывают в основание корпуса (поз. 18) и надевают крышку корпуса (поз.19), покрывая предварительно поверхности стыка фланцев спиртовым лаком. Для центровки крышку устанавливают на корпус с помощью двух цилиндрических штифтов (поз. 53) и затягивают болты (поз. 25).

Закладывают в подшипниковые крышки (поз. 5, 6) резиновые манжеты (поз. 35, 36) и устанавливают глухие крышки (поз. 3, 4).

Регулировку подшипников производят набором металлических прокладок (поз. 21, 22), устанавливаемых под фланцы крышек подшипников. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки). На конец ведущего вала закладывается шпонка (поз. 48) и насаживается шкив (поз. 7), (закрепить его торцевым креплением), болт торцевого крепления (поз. 27) застопорить штифтом (поз. 51). Далее на конец ведомого вала в шпоночную канавку заложить шпонку (поз. 49) и установить муфту (поз. 37).

Ввертывают пробку (поз. 14) маслолспускного отверстия с прокладкой (поз. 20) и маслоуказатель (поз. 2). Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушкой (поз. 1).

Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

Расчет на эвм и сравнительный анализ

Расчётом на ЭВМ проверяется закрытая передача. Исходя из данных, полученных при проведении расчета с использованием ЭВМ можно сделать вывод:

Геометрические параметры передачи, полученные путем вычисления, соответствуют компьютерному результату;

Имеются очень небольшие различия в расчётах напряжений, связанные с программными особенностями ЭВМ.

Тепловой расчет показывает, что меры по охлаждению не требутся.

В целом расчёт на ЭВМ показывает, что расчёт червячной передачи соответствует компьютерному результату.