2176

Расчет редуктора и его составных частей

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Краткое описание редуктора и технология его сборки. Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчет привода. Конструктивные размеры червяка, червячного колеса и корпуса. Подбор подшипников качения.

Русский

2013-01-06

60.11 KB

43 чел.

Содержание

1. Краткое описание редуктора и технология его сборки.

2. Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчет привода.

3. Расчет передачи редуктора.

4. Предварительный расчет валов.

5. Конструктивные размеры червяка, червячного колеса и корпуса.

6. Подбор подшипников качения.

7. Проверочный расчет шпоночных соединений.

8. Уточненный расчет валов.

9. Выбор сорта масла.

Список использованных источников


1. Краткое описание редуктора и технология его сборки.

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипника. Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо - цилиндрические и т.д); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с развернутой ступенью и т.д.) Червячные редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых перекрещиваются. По относительному положению червяка и червячного колеса, различают три основные схемы червячных редукторов: с нижним, верхним и боковым расположением червяка.

Выбор схемы редуктора обычно обусловлен удобством компоновки привода в целом: при окружных скоростях червяка до 4-6 м/с предпочтительно нижнее расположение червяка.

Так как КПД червячных редукторов не высок, то для передачи больших мощностей и в установках, работающих непрерывно, проектировать их не целесообразно. Практически червячные редукторы применяют для передачи мощности, как правило до 45 кВт.

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Начинают сборку с того, что на червячный вал надевают шариковые радиально-упорные подшипники, предварительно нагрев их в масле до 80-100С.

При установке червяка, выполненного за одно целое с валом, следует обратить внимание на то, что для прохода червяка диаметр должен быть меньше диаметра отверстия для подшипников.

da1=100

D=110

Червяк устанавливаем через подшипниковые камеры в крышку редуктора.


2. Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчет привода.

2.1 Общий КПД

ŋобщр*ŋподш2          (2.1)
Принимаю

ŋр=0,9

ŋподш=0,99

ŋобщ=0,9*0,992=0,882

2.2 Требуемая мощность ЭДВ

        (2.2)

Принимаю двигатель асинхронный, закрытый, обдуваемый.

ГОСТ 19523-81

Рдв=4 кВт

Nдв=1000об/мин  S=5.1%

Тип 4А112МВ6У3

Уточняю nдв=1000-5.1*10=949об/мин

2.3 Скорости на валах редуктора.

n1=nдв=949/мин

ω1c-1                                (2.3)


n2===76об/мин

ω2===8с-1

2.4 Мощности на валах редуктора.

Р1дв*ŋподш=4*0.99=3.96кВт

Р21*ŋр*ŋподш=3.96*0.9*0.99=3.5кВт

2.5 Моменты на валах редуктора.

М1=Нм

М2=437Нм          (2.4)


3. Расчет передачи редуктора.

3.1 Число витков червяка принимаю

Z1=4

Z2=Z1*U=2*12.5=50

U===12.5  Без отклонения.

3.2 Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45  закаленной до твердости не менее  HRC 45 и последующим шлифованием.

Так как к редуктору не предъявляются специальные требования, то в целях экономии принимаем для венца червячного колеса бронзу БРА9ЖЗЛ (отливка в песчаную форму). Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении Vs≈5м/с.

Тогда при длительной работе допускаемое контактное  напряжение [σн]=155МПа.

Допускаемое напряжение изгиба.

Для нереверсивной работы []=KFL*[]

В этой формуле KFL=0.543при длительной работе, когда число циклов нагружения зуба N>25*107; []’=98МПа;

[]=0.543*98=53.3МПа.


3.3Определяем геометрические параметры передачи

           (3.2)

Модуль

m===5.86мм

Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения m=6.3мм и q=10

Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q

           (3.3)

Основные размеры червяка:

Делительный диаметр червяка

      (3.4)

Диаметр вершин витков червяка

    (3.5)

Диаметр впадин витков червяка

   (3.6)

Длина нарезной части шлифованного червяка


мм             (3.7)

Делительный угол подъема витка гамма: при  и q = 10   гамма=21°48′

Основные размеры венца червячного колеса: делительный диаметр червячного колеса

      (3.8)

Диаметр вершин зубьев червячного колеса

   

Диаметр впадин зубьев червячного колеса

   

Наибольший диаметр червячного колеса

   (3.9)

Ширина венца червячного колеса

                          (3.10)

3.4 Окружная скорость червяка

м/с     (3.11)

Скорость скольжения


м/с      (3.12)

При этой скорости [

Отклонение =  =6.4%

При скорости м/с приведенный коэффициент трения для безоловянистой бронзы и шлифованного червяка ; p=1°40′.

КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемешивание масла.

              (3.13)

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки

Где коэффициент деформации червяка при q=10 и =4

Коэффициент нагрузки

               


Проверяем контактное напряжение

 

           (3.14)

Недогрузка

- допустима. Прочность обеспечена

3.5 Эквивалентное число зубьев

     (3.15)

Коэффициент формы зуба

Напряжение изгиба

               (3,16)

Что значительно меньше вычисленного  выше

 


3.6.Силы в зацеплении

Окружная сила на червячном колесе, равна осевой силе на червяке

    (3.17)

Окружная сила на червяке, равна осевой силе колеса

     (3.18)

Радиальные силы на колесе и червяке

   (3.19)


4. Предварительный расчет валов.

4.1 Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при

     (4.1)

Принимаю

Диаметр подшипниковых шеек

4.2 Ведомый вал

Диаметр выходного конца

Принимаем

Диаметры подшипниковых шеек

Диаметр вала в месте посадки червячного колеса

 

5.Конструктивные размеры червяка, червячного колеса и корпуса.

5.1 Параметры нарезной части:

5.2 Колесо червячное

 

 

 

мм

 

 

Принимаем

Длина ступицы червячного колеса

 

Принимаем

5.3 Конструктивные размеры корпуса редуктора.

Толщина стенок корпуса и крышки

=0,04

Принимаем =10мм

 

Принимаем

Толщина фланцев корпуса и крышки

 

 

Принимаем

Диаметры болтов:

Фундаментных

 

Принимаю М20

Крепящих крышку к корпусу у подшипников

 

Принимаем болты с резьбой М16

Соединяющих крышку с корпусом

 

Принимаем болты с резьбой М10

6. Подбор подшипников качения.

Принимаю подшипники.

Ведущий вал – шариковые радиально упорные

ГОСТ831-75

Д=90мм; В=23мм; С=53.9кН;  Тип 46308

Ведомый вал – роликовые с коническими роликами

ГОСТ333-79

 

Д=90мм; В=21мм; С=56кН;  Т=21.75; е=0.37; У=1.6; Тип7210

Дано:

Рисунок 2.

 


6.1 Реакции опор.

6.1.1 Горизонтальная плоскость.

 

 

 

 

Проверка

 

6.1.2 Вертикальная плоскость

 

 

 

Проверка.

 

6.1.3 Суммарные реакции

 

 

Дальнейший расчет ведем по более нагруженной опоре В.

6.2 Эквивалентная нагрузка.

     (6.1)

V=1- вращается внутреннее кольцо подшипника

-температурный коэффициент = 1 (t<100)

-коэффициент безопасности 1.5

:

 

 

Осевые нагрузки подшипников

 

Для подшипника. B

 

 

 

           (6.2)

     (6.3)


Столь большая расчетная долговечность объясняется тем, что по условию монтажа диаметр шейки должен быть больше диаметра  Поэтому был выбран подшипник 7212. Возможен вариант с подшипником 7211, но и для него долговечность будет порядка 1млн.ч. Кроме того, следует учесть, что ведомый вал имеет малую частоту вращения n=61об/мин

7. Проверка прочности шпоночных соединений.

Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок по ГОСТ23360-78.

Допускаемое напряжение смятия

Проверяю шпонку под зубчатым колесом

     (7.1)

 

Сечение шпонки bxh=16 x 10

Глубина паза вала мм

Глубина паза втулки мм

мм

- прочность обеспечена.


8.Уточненный расчет валов

        Материал вала – сталь 45 нормализованная; МПа

Пределы выносливости

 

 

Диаметр вала в этом сечении 65мм, концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

; масштабные факторы

Коэффициенты

 

Крутящий момент М2=437*103

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости

M’==

Изгибающий момент в вертикальной плоскости

M”=

Суммарный изгибающий момент


Момент сопротивления кручению.

 

 

(8.1)

Момент сопротивления изгибу.

 

(8.2)

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений.

    (8.3)

Амплитуда нормальных напряжений изгиба.

             (8.4)

      (8.5)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

    (8.6)

Результирующий коэффициент запаса прочности

 (8.7)


9.Тепловой расчет.

Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности A=0.7м2 условие работы редуктора без перегрева при продолжительной работе  

где Pч=7425-требуемая для работы мощность на червяке. Считаем что обеспечивается достаточно хорошая циркуляция воздуха, и принимаем коэффициент теплопередачи Kt=17Вт(м2*С°)

.

Допускаемый перепад температур при нижнем червяке [∆t]=60°. Для уменьшения ∆t следует соответственно увеличить теплоотдающую поверхность, сделав корпус ребристым.

10.Выбор сорта масла.

Смазывание зацепления и подшипников производится разбрызгиванием жидкого масла. При контактных напряжениях  и скорости скольжения

м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть приблизительно равна м/с. Принимаю масло авиационное МС-20.

Камеры подшипников заполняем пластичным смазочным материалом УТ-1.


Список использованных источников

  1.  Чернавский С.А и др. Курсовое проектирование деталей машин – М.1988
  2.  Шейнблит А.Е Курсовое проектирование деталей машин – Калининград: Янтарный сказ 2004
  3.  Чернавский С.А и др. курсовое проектирование деталей машин – М. 2005
  4.  Цехнович Л.И., Петриченко И.П. Атлас конструкция редукторов – Киев 1979
  5.  Куклин Н.Г.,  Куклина Г.С. Детали машин - М.1999
  6.  Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин – М.2003


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71829. Разработка логических функций для управления подвижной площадки с тремя электродвигателями-колесами 181 KB
  Алгебра логики (алгебра высказываний) — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями. Чаще всего предполагается, что высказывания могут быть только истинными или ложными.
71830. Пульт телеуправления подвижным объектом 156 KB
  Логические операции булевой алгебры подобны арифметическим операциям элементарной алгебры. В такой таблице в колонках стоят операнды операции и сама операция а в строках   различные значения операндов и результат применения к ним данной операции.
71831. Схема управления электродвигателем объекта совершающего возвратно-поступательное движение 170.5 KB
  Конечность области определения функции имеет важное преимущество - такие функции можно задавать перечислением значений при различных значениях аргументов. Для того чтобы задать значение функции от n переменных надо определить значения для каждого из 2n наборов.
71832. Разработка стратегии восстановления темпов роста объемов продаж через оптимизацию ассортимента и проведение поддерживающих организационных изменений 1.92 MB
  Большее понимание менеджерами отдела продаж потребностей клиентов за счет фокусирования своей работы на конкретной товарной группе и клиентской базе данной товарной группы; сокращение времени обработки заказов за счет хорошего знания ассортимента и клиентов определенной товарной группы; возможность качественного предложения альтернативных вариантов товара на замену отсутствующего в данный момент товара; оперативное и качественное продвижение новых товаров через клиентов своей товарной группы...
71833. Разработка логической функции управления тепловым прибором 154.5 KB
  Для понятия высказывание иногда используют термин пропозиция а говоря пропозициональный подразумевают относящийся к логике высказываний. По аналогии с элементарной алгеброй где любое число является константой высказывание является логической константой величина которой равна 1 или 0.
71834. Схема управления электродвигателем объекта 745 KB
  Орган управления: ключ Пуск Теоретические сведения Булевы функции Булевы функции находят применение в конструировании и упрощении логических схем. Множества всех булевых функции n переменных обозначается т. Количество всех булевых функции n переменных находится по формуле...
71835. Автоматическая мышь ищет выход из лабиринта 262.5 KB
  Переменные, которые могут принимать только два значения 0 и 1 называются логическими переменными (или просто переменными). Заметим, что логическая переменная х может подразумевать под числом 0 некоторое высказывание, которое ложно, и под числом 1 высказывание, которое истинно.
71836. Разработка схемы включения-выключения светильника 219 KB
  Разработать схему включения-выключения светильника, предусматривающую 3 независимых пункта управления. На каждом пункте установлен переключатель на два положения: перевод любого переключателя из одного положения в другое вызывает изменение состояния светильника.
71837. Денежно-кредитная система государства 143.5 KB
  Денежные и кредитные отношение приобрели особую роль в экономических процессах в начале двадцать первого века, когда стало вполне очевидным, что достижение оптимального уровня таких основных макроэкономических показателей, как прирост реального ВВП, уровень безработицы, уровень инфляции...