1516

Проект одноступенчатого редуктора для электродвигателя марки А100S2У3

Контрольная

Энергетика

Номинальные частоты вращения и угловые скорости редуктора. Делительный диаметр червячного колеса. Предварительный Расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса. Конструкционные размеры корпуса редуктора.

Русский

2013-01-06

28.75 KB

5 чел.

1 Выбор электродвигателя 

для проектирования редуктора дан Электродвигатель марки А100S2У3

мощность редуктора P=4000 вт

синхронная частота вращения n=3000 мин-1

скольжение S= 3.3%

по таблице П2 диаметр выходного конца вала ротора Dдв=28мм

Передаточное число равное передаточному отношению

U=31.5

Расчет редуктора

Номинальные частоты вращения и угловые скорости редуктора

 n1=nдв=3000-0.033*3000=2901 мин ⁻¹

 w1=wдв Пn1/30=3.14*2901/30=303.6 рад/с

 n2= n1/u1=2901/31.5=92 мин ⁻¹

 w2=w1/u=303.6/31.5=9.6 рад/с

Вращающие моменты

T1=Pэдв/Wэдв=4*10³/303.6=13.1*10– Н*мм

Т2=Т1uŋ=13.1*10³*31.5*0.75=309 * 10³ H*мм

Предполагая большую скорость скольжения(т.к. частота вращения червяка –

значительна –2901)

Принимаем для венца червяка бронзу Бр010Ф1 отлитую в кокиль, а для

Червяка - углеродистую сталь с твердостью HRC>45

В этом случае допускаемое контактное напряжение [δн]=221 Мпа

Коэффициент долговесноти примем равным Khl=0.67

Тогда

[δн]=221*0.67=148 МПа

Число витков червяка Z

При U=31.5 принимаем Z₁=1

Число зубьев червячного колеса

 Z₂= Z₁*u=32

Принимаем предварительный коэффициент диаметра червяка q=10 и

коэффициент нагрузки К=1.2

Определяем межосевой расстояние

 Aw=( Z₂/q+1)³√{(170/ (Z₂/q* [δн])²T₂K}=

=( 31.5/10+1)³√{(170/ (31.5/10* 148)²309*1.2}=155 мм

Модуль

 m=2Aw/ Z₂+q=2*155/32+10=7.30

Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения q=8 m=8 а также Z₂=32 Z₁=1

Пересчитываем межосевое расстояние по стандартным значениям

 Aw=m*( Z₂+q)/2=8*(32+8)/2=160 мм

Основные размеры червяка:

Делительный диаметр червяка

 D1=qm=8*8=64 мм

Диаметр вершин витков червяка

 Da1=D1+2m=64+16=80 мм

Диаметр впадин витков червяка

 Df1=d1-2.4m=64-19.2=45 мм

Длинна нарезанной части шлифовального червяка

 b1>= (11+0.06*Z₂)*m+35=(11+0.06*32)*8+35=138 мм

делительный угол подъема(по табл.) 4.3 равен γ=5⁰43’

Основные размеры венца червячного колеса:

Делительный диаметр червячного колеса

 D2== Z₂*8=256 мм

Диаметр вершин витков червячного колеса

 Da2=D2+2m=256+16=272 мм

Диаметр впадин витков червячного колеса

 Df2=d2-2.4m=256-19.2=236 мм

Наибольший Диаметр червячного колеса

 DaM2=da2+6*8/Z1+2=272+48/3=288 мм

Ширина венца червячного колеса

 B2>= 0.75Da1=0.75*80=60 мм

Окружная скорость червяка

 V1=π*d1*n160=3.14*64*10⁻³ *2901/60=9.7 м/c

Скорость скольжения

 Vs=V1/cos γ=9.7/0.992=10.5 м/с

 

Приведенный угол трения p’=1⁰

Пересчитываем КПД редуктора с учетом потерям в опорах, потерь на разбрызгивание и

перемещение масла

ŋ=(0.95-0.98)*tgγ/ tg(γ+p’)=(0.95-0.96)*0.12/0.14=0.80

 

Рассчитываю коэффициент неравномерности распределния нагрузки

(при не значительных нагрузках Х=0.6) θ=73(по табл. 4.6)

  =1+(Z2/θ) ³*(1-x)=1+(32/72)*(1-0.6)=1.03

Коэффициент нагрузки

 K=*Ku=1.03*1.25=1.287

Проверяем контактное напряжение

δн=475\D2/√{T2K/d1}<=[ δн]=475/256*/√{309*10³*1.287/64}=146.2 МПа<[ δн] =148 Мпа

Проверим прочность зубьев червячного колеса на изгиб

Эквивалентное число зубьев

 Zu=Z2/cos³y=32/(cos 7⁰07’)=32.75

Коэффициент формы зуба=2.38

 бF =1.2*Т2KYF/Z2b2m²=1.2*309*10³*1.287*2.38/32*60*64=9.24 Мпа

Основное допускаемое напряжение для реверсивной работы=51 Мпа (табл. 4.8)

Коэффициент долговечности примем KFL=0.543

[δ-1F] = [δ-1F]’* KFL=51*0.543=27.6 Мпа

Прочность обеспечена т.к. бF< [δ-1F]

 

Предварительный Расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

(ведомого червяка)

 Tk2=T2=309*10³ Н*м

Ведущего червяка

 Tk1=T1=T2/un=309/31.5*0.80=12.5 мм

Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при [ţk=25Мпа]

dв1>=√{ Tk1/0.2*[ţk] }=√{ 12.5*10³/0.2*25 }=29.25мм

Для соединения его с валом ЭД примем dв1=28мм

Диаметр подшипниковых шеек dп1=35мм

Параметры нарезанной части

df1=45 мм d1=64 мм dа1=80 мм

длинна нарезанной части b1=138 мм

расстояние между опорами червяка примем L2=288

расстояние от середины выходного конца до ближайшей опoры примем f1=70мм

Ведомый вал

Диаметр выходного конца

Dв2=>=√{ Tk2/0.2*[ţk] }=√{ 309*10³/0.2*25 }=39.5мм

Принимаем Dв2=40мм

Диаметр подшипниковых шеек dп2=45мм

Диаметр вала в месте посадки червячного колеса dк2=50мм

Диаметр ступицы червячного колеса

dст2=(1.6-1.8) dк2=85 мм

Длинна ступицы червячного колеса

Lст2=(1.2-1.8) dк2=70мм

конструкционные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки:

δ=0.04aw+2=0.04*160+2=8.4мм принимаем 8 мм

δ1=0.032aw+2=0.032*160+2=7.12мм принимаем 8 мм

Толщина фланцев корпуса и крышки

b=b1=1.5 δ=1.5*8=12мм

Толщина нижнего пояса корпуса при наличие бобышек

P1=1.5 δ=1.5*8=12мм

P2=(2.25-2.75)δ==(2.25-2.75)*8=20мм

Диаметры Болтов

Фундаментных d1=(0.03-0.036)aw+12=17.6 мм принимаем болты с резьбой М20

Диметр болтов d2=16 мм d3=12 мм

 5 проверка долговечности подшипников

Силы в зацеплении

Окружная сила на червяке , равная осевой силе на червяке

Ft2= Fa1=2*T2/d2=2*309*10³/256=2414 H

Окружная сила на червяке , равная осевой силе на колесе

Ft1= Fa2=2*T1/d1=2*13.2*10³/64=409 H

Радиальные силы на колесе и червяке

Fr2= Fr1= Ft2tgα=2414*tg20º=878.62 H

При отсутствии специальных требований червяк должен иметь правое направление витков червяка.

Вал червяка

Расстояние между опорами l1= Daм2=288 мм Диаметр d1=64 мм

Реакции опор принимающих осевую силу

В плоскости xz

Rx1=Rx2=Ft1/2=409/2=204.5 H

В плоскости yz

Ry1L1+Fr1(l1/2)-Fa1(d1/2)=0

Ry2=878.6*144+2414*32/288=707 H

Ry1=878.6*144-2414*32/288=171 H

Проверка: Ry1+Ry2-Fr1=0

Суммарные реакции

P1=Pr1=√{R²x1+ R²y1}==√{204.5²+ 171²}=266.5 H

P2=Pr2=√{R²x2+ R²y2}==√{204.5²+ 707²}=736 H

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников

S1=ePr1=0.45*266.5=120H

S2=ePr2=0.45*736=331.2H

Где для подшипников шариковых - радиально упорных с углом α =12º коэффициент осевого нагружения e=0.45

Осевые нагрузки подшипников

Pa1=S1=120 H 

Pa2=S1+Pa1=120+2414=2534 H

Рассмотрим левый(первый) подшипник

Pa1/Pr1=120/266.5=0.45=e

Эквивалентная нагрузка

Pэ1=Pr1VKбKT=266.5*1.3=346.5 H

Для приводов винтовых конвейеров Kб=1.3 V=1 KT=1

Долговечность определяем по второму более нагруженному подшипнику

Pa2/Pr2=2534/736=3.44>e

Поэтому эквивалентую нагрузку определяем с учетом осевой

Pэ2=(XPr2V+YPa2)KбKT =(0.45*736+1.01*2534)*1.05=3030 H

Где Х=0.41 У=0.87

Расчетная долговечность

L=(С/Pэ2)³=(30.8/3.03)=1050 млн об/мин

Расчетная долговечность ч

Lh=L*10⁶/60n=2351*10⁶/60*2901=6032 ч

Ведомый Вал

Расстояние между опорами l2=125 мм диаметр d2=320 мм

В плоскости xz

Rz3=Rz4=Ft2/2=2414/2=1207 H

В плоскости yz

Ry3L2+Fr2(l2/2)-Fa2(d2/2)=0

Ry3=-872.62*50+409*128/100=87.21 H

Ry4=872.62*50+409*128/100=959,83 H

Проверка: Ry3+Ry4-Fr2=0

Суммарные реакции

P3=Pr3=√{R²x3+ R²y3}=√{1207²+ 87.2²}=1210 H

P4=Pr4=√{R²x4+ R²y4}=√{1207²+ 959.83²}=1542 H

Осевые составляющие радиальных реакций конических однорядных подшипников

S3=ePr3=0.83*0.41*1210=412 H

S4=ePr4=0.83*0.41*1542=525 H

для подшипников в нашем случае(подшипник 7209) коэффициент осевого нагружения e=0.41

Осевые нагрузки подшипников

S3<S4

Pa3=S3=565 H 

Pa4=S4+Fa=412+409=821 H

Рассмотрим правый подшипник

Pa3/Pr3=412/1210=0.34<e

Эквивалентная нагрузка

Pэ3=Pr3VKбKT=1210*1.3=1573 H

Для приводов винтовых конвееров Kб=1.3 V=1 KT=1

Для левого подшипника

Pa4/Pr4=821/1542=0.53>e

Х=0.4 У=1.49(по табл. 9.18)

определяем эквивалентную нагрузку

Pэ4 =(0.4*1542+1.49*821)*1.3=2392 H

Расчетная долговечность

L=(С/Pэ2)³* ³√(С/Pэ2)=(50/2.392)* ³√(50/2.392)=24750 млн об/мин

Расчетная долговечность ч

Lh=L*10⁶/60n=24750*10⁶/60*92=44*10⁶ ч

6 проверка шпоночных соединений

Проведем проверку прочности лишь одного шпоночного соединения передающего вращающий момент от вала червячного колеса к муфте

Диаметр вала в этом месте dв2=40 Сечение и длинна шпонки=b*h*l=12*8*80 мм

Глубина паза t1=5.0 мм Момент Tk2=T2=309*10³ H*мм

Напряжение смятия

δ=2T2/(dв2 (h-t1)(l-b)=2*309*10³/39.5*(8-5)(80-12)=76 мм < [δсм]

7 уточненный расчет валов

Проверим стрелу прогиба червяка(расчет на жестоктсь)

Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка

Jпр=π*df1/64*(0.375+0.625*(da1/df1)= π *45⁴/64*(0/375+0.625*(80/45)=29.8*10⁴ мм

Стрела прогиба

f=l³1*√{Ft1²+ Fr1²}/48*E* Jпр=288³*√{4091²+ 878.61²}/48*2.1*10⁵*29.8*10⁴=0.0077 мм

Допускаемый прогиб

[f]=(0.005-0.01)*m=(0.005-0.01)*8=0.04-0.08 мм

Таким образом жесткость обеспечена тк f=0.0077<[f]

В данном примере запасы прочности s значительно больше [s] тк диаметры валов выбранные по условиям монтажа значительно превышают расчетные.

   Задание на расчетно-графическую работу

 Проектирование одноступенчатого редуктора общего назначения от электро

двигателя 4А100S2У3 мощностью P=4 Квт с синхронной

частотой вращения 3000 мин-1 ,скольжением S=3.3(%) к неизвестному

 потребителю при передаточном числе редуктора U=31.5

 8 Выбор сорта масла

Смазывание зацепления и подшипников производиться разбрызгиванием жидкого масла. При контактных напряжениях δн=148 Мпа и при скорости скольжения Vs=10.5 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть равна 15* 10⁶ м²/с. ПО таблице 10.10 принимаем масло авиационное Мс-22.

 9 Список используемой литературы

1 “Курсовое проектирование деталей машин”

(авторы: А.С. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В.П. Коинцов)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43080. Возможности и преимущества Microsoft Powerpoint 2010 8.77 MB
  Когда-то слово “презентация” ассоциировалось с кипой бумаг и множеством маркеров. Сейчас программа Microsoft PowerPoint позволяет создавать презентации на компьютере и демонстрировать их в виде слайд-шоу. Приложение PowerPoint входит в состав пакета Microsoft Office, представляющего собой набор программных продуктов для создания документов, электронных таблиц и презентаций, а также для работы с электронной почтой.
43082. Проектирование привода скребкового конвейера, содержащего двухступенчатый горизонтальный цилиндрический редуктор 2.37 MB
  Двухступенчатые горизонтальные редукторы, выполненные по развернутой схеме, отличаются простотой, но из-за нессиметричного расположения колес на валах повышается концентрация нагрузки по длине зуба. Поэтому в этих редукторах следует применять жесткие валы.
43083. Широкополосный резистивный усилитель низкой частоты 2.56 MB
  Порядок расчета. Расчет сквозного коэффициента усилителя Кскв = Uн Ug. Эскизный расчет всего усилителя. В этом расчете коэффициенты усиления эмиттерных повторителей принимаются за единицу т.
43084. Порядок расчета цепи для обеспечения малого ухода постоянной составляющей выходного напряжения 113.5 KB
  Поэтому в усилителе с достаточно большим коэффициентом усиления более 300 за счет нестабильности источника питания и других факторов возможны уходы постоянной составляющей выходного напряжения что может привести к заходу рабочей точки выходного каскада в область насыщения а следовательно к резкому уменьшению коэффициента усиления на средних частотах и изменению формы выходного напряжения усилителя. Предположим что после расчета усилителя на средних частотах известно постоянное напряжение смещения на входном каскаде Обычно...
43085. Расчет частотных характеристик усилительных каскадов 880 KB
  Расчет частотных характеристик усилительных каскадов После расчета всех каскадов на средних частотах необходимо рассчитать полосу пропускания каждого из них. Его можно рассчитать по формуле: где каждый из коэффициентов это коэффициент усиления каждого отдельного каскада с учетом передачи входной цепи. Поэтому для расчета полосы пропускания всего усилителя необходимо рассчитать полосу пропускания каждого. 102 Если перед ЭП стоит усилительный каскад то справедливы...
43086. Определение балансовых запасов и горизонтальной площади залежи 648.5 KB
  Вскрытие месторождения проведение комплекса горных выработок с целью обеспечения доступа с поверхности к рудному телу или его части и возможности проведения подготовительных выработок. Схема вскрытия это размещение в пространстве различных по назначению вскрывающих выработок. К данному виду выработок относятся вентиляционные и стволы и штольни квершлаги соединяющие главный и вспомогательный ствол с месторождением капитальные скважины и восстающие и пр. В первом случае околоствольные дворы с полным комплектом выработок...
43087. Ванная печь непрерывного действия 85.5 KB
  Назначение печи. Тип печирегенеративная проточная с подковообразным направлением пламени. Варочный бассейн печи отапливается природным газом. Для отопления варочного бассейна печь оборудована шестью горелками расположенными с торцевой стены ванной печи противоположной ее выработочной части.
43088. Кондуктор для сверления 2-х отверстий ∅4.2 в детали рукоятка 1.6 MB
  Изучение закономерности влияния приспособления на точность и производительность выполняемых операций позволяет проектировать приспособления интенсифицирующее производство и повышающее его точность. Проводимая работа по унификации и стандартизации элементов приспособления создала основу для автоматизированного проектирования приспособлений с использованием ЭВМ и автоматов для графического изображения что приводит к ускорению технологической подготовке производства.3 Схема установки заготовки в приспособление упор наименование...