§ 12.6. Проектирование одноступенчатого червячного редуктора

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

С проектировать одноступенчатый червячный редуктор с нижним расположением червяка для привода к винтовому конвейеру (см. 12.21).

Рис. 12.21. Привод винтового конвейера с червячным редуктором:

1 - электродвигатель; 2 - муфта; 3 - червяк; 4 - червячное колесо; 5 - муфта; 6 — головная стойка конвейера; 7 — желоб конвейера; 8 — разгрузочный патрубок; А - вал электродвигателя и 1-й вал редуктора: В - вал конвейера и 2-й вал редуктора

Мощность, необходимая для работы конвейера, Р_к = 4 кВт; частота вращения вала конвейера n_к — 74 об/мин (угловая скорость ). Редуктор нереверсивный, предназначен для длительной эксплуатации; работа в две смены; валы установлены на подшипниках качения.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Примем предварительно КПД червячного редуктора с учетом пояснений к формуле (4.14) η ≈ 0,8. Требуемая мощность электродвигателя

По табл. П1 приложения по требуемой мощности Р_тр = 5 кВт выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 1500 об/мин 4А112М4УЗ, с параметрами P_дв = 5,5 кВт и скольжением 3,7%. Номинальная частота вращения n_дв = 1500 — 0,037·1500 = 1444 об/мин, угловая скорость

По табл. П2 диаметр выходного конца вала ротора d_дв = 32 мм.

Передаточное число (равное передаточному отношению).

II. Расчет редуктора

Число витков червяка принимаем в зависимости от передаточного числа: при принимаем Z₁ = 2 (см. с. 55).

Число зубьев червячного колеса

Принимаем стандартное значение (см. табл. 4.1).

При этом .

Отличие от заданного

По ГОСТ 2144-76 допустимо отклонение ≤ 4%

Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой 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 . Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение (табл. 4.9). Допускаемое напря­жение изгиба для нереверсивной работы . В этой формуле при длительной работе, когда число циклов нагружения зуба по табл. 4.8;

.

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка .

Вращающий момент на валу червячного колеса

,

Принимаем предварительно коэффициент нагрузки .

Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости (формула (4.19)):

Модуль

Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.2 ист. [1]) стандартные значения и .

Межосевое расстояние при стандартных значениях т и

Основные размеры червяка:

делительный диаметр червяка

диаметр вершин витков червяка

диаметр впадин витков червяка

длина нарезанной части шлифованного червяка (см. формулу (4.7))

мм;

Принимаем

делительный угол подъема витка (по табл. 4.3): при и .

Основные размеры венца червячного колеса:

делительный диаметр червячного колеса

;

диаметр вершин зубьев червячного колеса

;

диаметр впадин зубьев червячного колеса

;

наибольший диаметр червячного колеса

ширина венца червячного колеса (см. формулу (4.12))

окружная скорость червяка

скорость скольжения

при этой скорости МПа (см. табл. 4.9).

Отклонение ; к тому же межосевое расстояние по расчету было получено , а после выравнивания и по стандарту было увеличено до , т. е. на 10 %, и пересчет по формуле (4.19) делать не надо, необходимо лишь проверить . Для этого уточняем КПД редуктора (см. формулу (4.14)):

при скорости приведенный коэффициент тре­ния для безоловянной бронзы и шлифованного червяка (см. табл. 4.4) и приведенный угол трения .

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

По табл. 4.7 выбираем 7-ю степень точности передачи. В этом случае коэффициент динамичности

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки (формула (4.26))

,

где коэффициент деформации червяка при по табл. 4.6 . Примем вспомогательный коэффициент (незначительные колебания нагрузки, с. 65):

Коэффициент нагрузки

Проверяем контактное напряжение [формула (4.23)]:

.

Результат расчета следует признать удовлетворительным, так как расчетное напряжение ниже допускаемого на 13,4% (разрешается до 15%).

Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб. Эквивалентное число зубьев

Коэффициент формы зуба по табл. 4.5 .

Напряжение изгиба [см. формулу (4.24)]