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

39 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

48304. Динамика. Силы. Законы Ньютона 161 KB
  Не является ли первый закон следствием второго Равномерное движение теряет смысл если часы системы отсчета не синхронизированы. То есть законы инерции без указаний системы отсчета теряют смысл. Первый закон Ньютона является независимым законом выражающим критерий пригодности системы отсчета для рассмотрения движения. Полную силу действующую на частицу обозначим через: Так как То То есть релятивистское уравнение движения имеет вид: Системы материальных точек.
48305. Потенциальные силы 154 KB
  Если смещение происходит вдоль одной координатной оси то Для консервативных сил Или Сила поля равна взятому со знаком минус градиенту потенциальной энергии частицы в этой точке поля. Примеры: Нормировка потенциальной энергии. Процедура придания потенциальной энергии однозначности называется нормировкой. Работа силы при поступательном движении материальной точки равна приращению кинетической энергии этой точки.
48306. Силы тяготения 195 KB
  Основной закон был сформулирован Ньютоном: Между двумя телами массы которых m1 и m2 находящихся на расстоянии r действуют силы взаимного притяжения F12 и F21 направленные от данного тела к другому телу причем модуль силы тяготения пропорционален произведению масс тел и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними где гравитационная постоянная. Шарообразные тела со сферически симметричным распределением массы в их объеме взаимодействуют так же как если бы их массы были сосредоточены в центрах шаров. гравитационная энергия...
48307. Конспект лекций по Java. Программирование на Java 2.04 MB
  Под жизненным циклом мы будем понимать процесс, необходимый для создания работающего приложения. Для программ на Java он отличается от жизненного цикла программ на других языках программирования. Типичная картина жизненного цикла для большинства языков программирования выглядит примерно так...
48308. ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ. СТРАХОВАНИЕ 351.5 KB
  Содержание Общая характеристика страхования История возникновения и развития страхования Сущность и функции страхования его роль в развитии экономики Основные понятия и термины используемые в страховании Классификация страхования.
48309. Социально-экономическая сущность страхования и её роль в рыночной экономике 488.5 KB
  Классификация рисков Понятие рисков страхования классификация рисков и риск-менеджмент. Договор страхования и принципы страхования. Социально-экономическая сущность страхования и её роль в рыночной экономике.
48311. БАЗОВЫЙ КУРС ФИЛОСОФИИ 1.16 MB
  Мировоззрение – это совокупность взглядов личности или общества на мир в целом или место человека в этом мире. У любого человека существует потребность в мировоззрении поскольку оно отвечает на самые фундаментальные вопросы человеческой жизни: Что такое мир Что такое человек В чем смысл человеческой жизни и смерти К чему следует стремиться в жизни Что самое важное ценное В чем смысл истории и т. У человека нет такой жизненной программы поэтому он должен сам на свой страх и риск пытаться постичь жизнь в целом проектировать свою...
48312. Национальная экономика 537 KB
  Структура национальной экономики представлена отношениями между имеющимися в стране производственными ресурсами объемами их распределения между экономическими субъектами между объемами производства этих субъектов составными частями национального продукта. Отраслевая структура характеризует сложившуюся систему распределения производственных ресурсов по основным видам деятельности а также долю отдельных отраслей в общем объеме национального производства. Макроэкономические пропорции – количественные соотношения между отдельными частями и...