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

50733. Изучение теории погрешностей и кинематики материальной точки 49 KB
  Наитии кинематический закон движения точки. Спроецируем точки на координатные оси рис.1 с учётом масштаба и выпишем таблицу значений координат точки.
50734. Теоретичні основи теплотехніки 144.5 KB
  Лабораторна робота №1 Визначення термічного ККД електричної печі опору Мета роботи: експериментально визначити величини теплових потоків в процесі нагрівання метала в різних температурних діапазонах і розрахувати ККД печі. Технічна характеристика електропечі Номінальна потужність кВт 25 025 Номінальна температура ˚С 900 Розміри робочого простору мм довжина ширина висота 200 160 80 Час досягнення номінальної температури без завантаження хв. не більше...
50735. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ПОБУДОВА СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМИ 765.5 KB
  Вивчити призначення приладів і перемикачів по рис. Побудувати статичні характеристики обєкта регулювання і регулятора. Короткі відомості необхідні для виконання роботи Статичною характеристикою елемента називається залежність вихідної координати від вхідної знята на сталих режимах.
50736. Інтерполяційні формули через розділені різниці 66 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення функції при даному значенні аргумента, використовуючи інтерполяційні формули Нютона через розділені різниці. Обладнання. Лист формату А4, ручка, програмне забезпечення С++.
50737. Формули Нютона через кінцеві різниці 108.5 KB
  Мета. Навчитися обчислити значення функції при даному значенні аргумента, використовуючи формули Н’ютона через кінцеві різниці. Обладнання. Лист формату А4, ручка, олівець, програмне забезпечення С++.
50738. Финансовый контроль в бюджетных организациях 706 KB
  Цель и задачи работы обосновать значимость финансового контроля в комплексе государственных мероприятий РФ; провести анализ процесса финансового контроля, выявить проблемы, присущие этим процессам и обозначить возможные направления их решения
50739. Знаходження значення інтеграла по формулам Ньютона-Котеса 33.5 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення інтеграла по формулам Ньютона-Котеса. Скласти програму. Устаткування: папір формату А4, ПК, С++.
50740. Знаходження інтеграла за формулами прямокутників 33.5 KB
  Мета. Навчитися знаходити значення інтегралу за формулами прямокутників. Скласти програму. Устаткування. папір формату А4, ПК, С++
50741. Знаходження інтегралу за формулами трапецій 31 KB
  Мета. навчитися знаходити значення інтегралу за формулами трапецій. Скласти програму. Устаткування: папір А4, ручка, ПК, програмне забезпечення С++.