Трехгорный технологический институт

(филиал)

Московского инженерно-физического института

(государственного университета)

Кафедра общеинженерных дисциплин

РАСЧЕТ

ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

Учебно-методическое пособие

Трехгорный

2004

Расчет червячных передач: Учебно-методическое пособие

/Составитель: Е.В.Кочетков. Трехгорный:ТТИ МИФИ, 2004,

Учебно-методическое пособие содержит сведения по выбору электродвигателя, расчету червячных передач: основы выбора материалов и допускаемых напряжений, кинематический и силовой расчет передачи, определение основных параметров и размеров зацепления, проверочный расчет на прочность. Дан пример расчета червячной передачи, оформление чертежа червячного колеса.

Рекомендовано методическим советом ТТИ МИФИ для студентов дневной и вечерней форм обучения специальности ТМ,ПР

Ил.-1, табл.8, список лит.-3 назв.

Учебно-методическое пособие обсуждено

и утверждено на заседании кафедры ОИД

Зав. кафедрой ОИД Е.В.Кочетков

Одобрено методической комиссией

Председатель комиссии М.П. Кагало

СОДЕРЖАНИЕ

1. Условия, принятые при расчете…………………………………….4

2. Исходные данные……………………………………………………4

3. Подбор двигателя…………………………………………………….4

4. Определение передаточного числа привода и его ступеней……...9

5. Материал и допускаемые напряжения……………………………..10

6. Кинематический и силовой расчет передачи……………………...12

7. Основные параметры и размеры зацепления……………………...13

8. Проверочный расчет на прочность…………………………………15

9. Пример расчета червячной передачи………………………………17

Литература………………………………………………………………24

1. УСЛОВИЯ, ПРИНЯТЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ

Расчет распространяется на червячные передачи с цилиндрическим эвольвентным червяком при соблюдении следующих условий:

1. Валы опираются на подшипники качения.

2. Корпус защищен от проникновения внутрь грязи и воды и обладает достаточной жесткостью.

3. Зубья смазываются маслом.

4. Среда химически неагрессивная.

5. Температура масла в корпусе не выше

6. Степень точности по нормам плавности и контакта по СТ СЭВ 311-76.

7. Окружная скорость червяка - до 10 м/с.

8. Параметр шероховатости рабочих поверхностей зубьев Ra 2,5 мкм.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

   1. Сила натяжения ленты транспортера в Н;

   2. Скорость ленты транспортера в м\с;

   3. Диаметр барабана в мм;

   4. Срок эксплуатации и условия работы;

   5. График (циклограмма) нагрузки.

В этой работе выбирают двигатель, произ­водят кинематический расчет привода, определяют геомет­рические параметры зубчатой (червячной) передачи редуктора.

3.Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

Цель: 1. Определить мощность и частоту вращения двигателя.

2. Определить передаточное число привода и его сту­пеней. 3. Рассчитать силовые и кинематические параметры привода.

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты враще­ния и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода.

Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и об­дуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.

Двигатели серии 4А применяют для приводов механизмов, имеющих постоянную или мало меняющуюся нагрузку при длительном режиме работы и большую пусковую нагрузку, вследствие повышенной силы трения и больших инерционных масс, например конвейеров, шнеков, смесителей, грузоподъем­ников и т. п. Эти двигатели работают при любом направлении вращения, обеспечивая при необходимости реверсивность ма­шинного агрегата.

Исходными данными технических заданий на курсовое проектирование предусмотрено применение двигателей серии 4А с диапазоном мощностей от 0,25 до 5,5 кВт (табл.0,1). Технические данные этих двигателей приводятся в табл. К9.

Таблица 0,1. Диапазон мощностей трехфазных асинхронных двигателей серии

4А, кВт

Синхронная частота вра­щения, об/мин	Тип двигателя •
	56В	63А, В	71А, В	80А, В	90L.
3000 1500 1000 750	0,25 - - -	0,37; 0,55 0,25; 0,37 0,25	0,75; 1,1 0,55; 0,75 0,37; 0,55 0,25	1,5; 2,2; 1,1; 1,5 0,75; 1,1 0,37; 0,55	3,0; 2,2 ; 1,5; 0,75; 1,1.
Синхронная частота вра­щения, об/мин	Тип двигателя
	100S, L.	112М, МА, МВ	132SM	160S
3000 1500 1000 750	4,0; 5,5; 3,0; 4,0; 2,2; 1,5.	7,5 ; 5,5; 3,0; 4,0; 2,2; 3,0	- 7,5 ; 5,5; 7,5; 4,0; 5,5	- - - 7,5

2.1. Определение мощности и частоты вращения двигателя

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения—от частоты вращения приводного вала рабочей машины( барабана ленточного транспортера).

1. Определить требуемую мощность рабочей машины кВт:

=FV—если в исходных данных на проектирование указано значение тяговой силы Р, кН, и линейной скорости v, м/с, тягового органа рабочей машины;

=Tw—если указано значение вращающего момента Т, кН• м, и угловой скорости

w рад/с, тягового органа рабочей машины.

2. Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

где -коэффициенты полезного действия закрытой передачи (редуктора), открытой передачи, муфты, подшипников качения (по кинематической схеме в редукторе две пары подшипников) и подшипников скольжения (по схеме на приводном валу рабочей машины одна пара подшипников). Значения КПД передач и подшипников выбрать из табл. 0,2.

3. Определить требуемую мощность двигателя Рдв кВт:

Pдв = ;

4. Определить номинальную мощность двигателя, кВт . Значение номинальной мощности выбрать из табл. 0,1 по величине, большей, но ближайшей к требуемой мощности Рдв :

5. Выбрать тип двигателя (см. табл. К.9).

Каждому значению номинальной мощности соответ­ствует в большинстве не одно, а несколько типов двигателей с различными частотами вращения, синхронными 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Выбор оптимального типа двигателя зависит от типов передач, входящих в привод, кинематических харак­теристик рабочей машины (см. исходные данные), и произ­водится после определения передаточного числа привода и его ступеней. При этом надо учесть, что двигатели с большой частотой вращения (синхронной 3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (синхронными 750 об/мин) весьма металлоемки, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности.

В приведенном ниже примере рассматривается и анализиру­ется возможность применения для определенно выбранной номинальной мощности всех типов двигателей.

Таблица 0,1. Значения КПД механических передач (без учета потерь в подшипниках)

Тип передачи	Закрытая	Открытая
Зубчатая: цилиндрическая коническая Червячная при передаточном числе U: свыше 30 » от 14 до 30 » от 8 до 14	0,96...0,97 0,95…0,97 0,70...0,75 0,80...0,85 0,85...0,95	0,93...0,95 0,92...0,94 - - -
Цепная	0,95...0,97	0,90...0,93
Ременная: плоским ремнем клиновыми (поликлиновым) ремнями	- -	0,96...0,98 0,96…0,98 0,95…0,97

Примечания: 1. Ориентировочные значения КПД закрытых передач в масляной ванне приведены для колес, выполненных по 8-й степени точности, а для открытых—по 9-й; при более точном выполнении колес КПД может быть повышен на 1...1,5%; при меньшей точности—соответственно понижен. 2. Для червячной передачи предварительное значение КПД принимают =0,75. ..0,85. После установления основных параметров передачи значение КПД следует уточнить. 3. Потери в подшипниках на трение оцениваются следующими коэффициентами: для одной пары подшипников качения =0,99...0,995; для одной пары подшипников скольжения = 0,98. ..0,99. 4. Потери в муфте принимаются 0,98.

Таблица K9. Двигатели асинхронные короткозамкнутые трехфазные серии 4А общепромышленного применения; закрытые, ; обдуваемые. Технические данные

	Синхронная частота вращения, об\мин.
	3000		1500		1000		750
Номинальная мощность , кВт	Тип двигателя	Номинальная частота об\мин	Тип двигателя	Номинальная частота об\мин	Тип двигателя	Номинальная частота об\мин	Тип двигателя	Номинальная частота об\мин
0,25	4ААМ56В2УЗ	2760	4ААМ63А4УЗ	1370	4ААМ63В6УЗ	890	4АМ71В8УЗ	680
0,37	4ААМ63А2УЗ	2740	4ААМ63В4УЗ	1365	4АМ71А6УЗ	910	4АМ80А8УЗ	675
0,55	4ААМ63В2УЗ	2710	4АМ471А4УЗ	1390	4АМ71В6УЗ	900	4АМ80В8УЗ	700
0,75	4АМ71А2УЗ	2840	4АМ71В4УЗ	1390	4АМ80А6УЗ	915	4АМ90LА8УЗ	700
1,1	4АМ71В2УЗ	2810	4АМ80А4УЗ	1420	4АМ80В6УЗ	920	4АМ90LВ8УЗ	700
1,5	4АМ80А2УЗ	2850	4АМ80В4УЗ	1415	4АМ90L.6УЗ	935	4АМ100L8УЗ	700
2,2	4АМ80В2УЗ	2850	4АМ90L4УЗ	1425	4АМ100L6УЗ	950	4АМ112МА8УЗ	700
3,0	4АМ90L2УЗ	2840	4АМ100S4УЗ	1435	4АМ112МА6У3	955	4АМ112МВ8УЗ	700
4	4АМ100S2УЗ	2880	4АМ100L4УЗ	1430	4АМ112МВ6УЗ	950	4АМ132S8УЗ	720
5,5	4АМ100L2УЗ	2880	4АМ112М4УЗ	1445	4АМ132S6УЗ	965	4АМ132М8УЗ	720
7,5	4АМ112М2УЗ	2900	4АМ132S4УЗ	1455	4АМ132М6УЗ	870	4АМ160S8УЗ	730

Примечания: 1. Структура обозначения типоразмера двигателя: 4—порядковый номер серии; А—вид двигателя— асинхронный; А—станина и щиты двигателя алюминиевые (отсутствие знака означает, что станина и щиты чугунные или стальные); М—модернизированный; двух- или трехзначное число —высота оси вращения ротора; А, В—длина сердечника статора; L,S, М—установочный размер по длине станины; 2, 4, 6, 8—число полюсов; УЗ—климатическое исполнение и категория размещения (для работы в зонах с умеренным климатом) по ГОСТ 15150—69. 2. Обозначение документа на поставку: двигатели 4ААМ56УЗ по ТУ16—510.755—81; двигатели 4ААМ63УЗ по ТУ16—510.770—81; двигатели 4АМ71УЗ - 4АМ100УЗ по ТУ16—510.776—81; двигатели 4АМ112УЗ; 4АМ132УЗ по ТУ16—510.781—81; двигатели 4АМ160S8УЗ по ТУ16—510.810—81.