0365 / Детали машин Червячный редуктор / Мой Вариант / Червячный редуктор Мой Расчет

1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

1.1 Подбор электродвигателя

Определяем общий КПД привода по формуле [1,c.41]

где η _РЕМ- КПД плоскоременной передачи;

η _ПОДШ- КПД одной пары подшипников качения;

η _ЧП- КПД червячной передачи;

η _МУФ- КПД муфты.

Определяем требуемую мощность электродвигателя N_ДВ, кВт по формуле [1,c.42]

,

где N - требуемая выходная мощность на валу рабочей машины, кВт.

η_О- общий КПД

По таблице по требуемой мощности электродвигателя N_дв=7,97 КВт, выбираем тип двигателя 4АМ132S4УЗ. Значение символов в обозначении: цифра 4 указывает порядковый номер двигателя; буква А- род двигателя в данном случае асинхронный;М – модернизированный; цифра 132 указывает высоту оси вращения ротора; S- установочный размер по длине станины;

4- число полюсов; буквы УЗ показывают, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата.

Исходные данные электродвигателя:

N_дв – номинальная мощность электродвигателя; 7,5 кВт

n_синх – синхронная частота вращения; 1500 об/мин

n_ном – номинальная частота вращения вала электродвигателя. 1455 об/мин

1.2 Определение передаточных чисел привода

Определяем общее передаточное число привода U по формуле [1,c.43]

,

где n_ДВ- номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

n_вых - требуемая частота вращения вала рабочей машины, об/мин;

Определяем передаточное число ременной передачи U_ГС ,об/мин по формуле[2,c.43]

,

где U_Р- передаточное число редуктора,

U-общее передаточное число.

1.3 Определение силовых и кинематических параметров на валах привода

Определение частоты вращения валов.

Определяем частоту вращения вала электродвигателя n_ДВ об/мин

Определяем частоту вращения быстроходного вала n₁ ,об/мин по формуле [1,c.47]

,

где U_г.с-общее передаточное число гибкой связи

Определяем частоту вращения тихоходного вала n₂ об/мин по формуле [1,c.47]

,

Определение угловой скорости валов.

Определяем угловую скорость вала электродвигателя ,рад/с по формуле [1,c.48]

,

где n_дв- частота вращения двигателя, об/мин;

Определяем угловую скорость быстроходного вала рад/с:

,

где U_г.с- передаточное число ременной передачи;

₁- угловая скорость вала электродвигателя, рад/с;

Определяем угловую скорость тихоходного вала редуктора рад/с по формуле [1,c.48]

,

где U_Р.- передаточное число редуктора.

Определение вращающих моментов валов.

Определяем вращающий момент вала электродвигателя Т_ДВ ,Н∙м по формуле [1,c.48]

,

где - угловая скорость вала электродвигателя, рад/с;

N_ДВ- мощность электродвигателя, кВт.

Определяем вращающий момент на быстроходном валу Т₁ ,Н∙м по формуле [1,c.48]

,

где U_Г.С.- передаточное число ременной передачи,

Т₁- вращающий момент вала электродвигателя, Н∙м;

Определяем вращающий момент на тихоходном валу Т₂ Н∙м по формуле [1,c.48]

,

где U_Р- Передаточное число редуктора;

Т₁-вращающий момент на быстроходном валу ,Н∙м .

Расчет сводим в таблице №1.1

Таблица 1.1 Определение силовых и кинематических параметров привода.

Параметр		Вал	Последовательность соединения элементов схемы ДВ → РМ → ЗП → М→ОП
Мощность Р, кВт		ДВ	Pдв = 7,5 кВт
		Б	P1 = Pдв∙ ηп ∙ ηм = 7,5 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 7,27 кВт
		Т	P2 = P1 ∙ ηзп ∙ ηп = 7,27 ∙ 0,85 ∙ 0,99 = 6,11 кВт
		РМ	Pрм = P2 ∙ ηоп ∙ηп = 6,11 ∙ 0,97 ∙ 0,99 = 5,86 кВт
Частота вращения n, об/мин	Угловая скорость ω, 1/с	ДВ	nном = 1455
		Б	n1 = 903,1
		Т
		РМ

Продолжение таблицы 1.1

Параметр	Вал		Последовательность соединения элементов схемы ДВ → РМ → ЗП → М→ОП
Вращающий момент Т, Н∙м		ДВ
		Б
		Т
		РМ

2 РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

2.1 Выбор материалов

2.1.1 Принимаем марки стали для червяка и колеса:

Для червяка выбираем сталь 45 улучшенную, имеющую следующие характеристики:

δ_в = 890 МПа; δ_τ = 650 МПа; δ_-1 = 380 МПа.

Выбираем марку материала червячного колеса. Она зависит от скорости скольжения

Определяем скорость скольжения по формуле [1, с. 57]

где u_зп = 20 – передаточное отношение редуктора;

₂ = 4,75 1/с – угловая скорость тихоходного вала;

Т₂ =1323,4 Н∙м – вращающий момент на тихоходном валу

При данной скорости скольжения выбираем для венца червячного колеса бронзу БрО10Н1Ф1 полученную с помощью центробежного литья со следующими характеристиками:

σ_в = 285 МПа; σ_τ = 165 МПа.

2.2 Расчет допускаемых контактных напряжений

2.2.1 Определение коэффициентов долговечности для червяка К_НL1 и колеса К_НL2 :

-для червяка

,

-для колеса

,

,

где N - число циклов переменных напряжению за весь срок службы, определяется по формулам [1,c.55]

-для червяка

,

,

-для колеса

,

,

где ω₂- угловая скорость быстроходного вала редуктора, рад/с;

L_h - срок службы рассчитывается по формуле [1,c.55]

,

где t_с - продолжительная смена в часах (принимаем 8ч);

L_c - количество смен (принимаем 2 смену)

,

2.2.2 Расчет допускаемых контактных напряжений

Расчет производим по формуле [1, с. 58]

где K_HL2 =1,02 – коэффициент долговечности;

С_V = 0,85 – коэффициент, учитывающий износ материала.

2.3 Расчет допускаемых изгибающих напряжений

2.3.1 Определение коэффициентов долговечности К_FL1 и К_FL2 для зубьев по формуле [1,c.55]

-для червяка:

,

,

-для колеса:

,

,

где N- число циклов переменных напряжению за весь срок службы;

2.3.2 Расчет допускаемых изгибных напряжений

Расчет производим по формуле [1, с. 58]

где K_FL2 = – коэффициент долговечности при расчете на изгиб.

Таблица 3.7 - Механические характеристики материалов червячной передачи №2

Элемент передачи	Марка материала	мм	Термооб- работка
			Способ отливки
Червяк Колесо	45 Бр010Н1Ф1	80 -	Улучшение Ц	-	890 285	650 165	380 -	- 222,38		- 83,26

2.4 Расчет зубчатой передачи

2.4.1 Определяем межосевое расстояние , по формуле [1,c.74]

где Т₂- вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н∙м ;

По стандартному ряду принимаем межосевое расстояние равным 180 мм;

2.4.2 Выбираем число витков червяка Z₁, оно зависит от передаточного числа редуктора U_р =20 , принимаем Z₁, =2;

2.4.3 Определяем число зубьев червячного колеса Z₂ по формуле[1,c.74]

,

По стандартному ряду принимаем Z₂=40;

2.4.4 Определяем модуль зацепления m,мм по формуле [1,c.74]

,

,

По стандартному ряду принимаем m=7.

2.4.5 Из условия жесткости определяем коэффициент диаметра червяка q по формуле [1,c.75]

,

,

По стандартному ряду принимаем равным q = 10;

2.4.6 Определяем коэффициент смещения инструмента Х по формуле [1,c.75]

,

,

Должно выдерживаться соотношение .

2.4.7 Определяем фактическое передаточное число по формуле [1,c.76]

,

,

Проверяем отклонение от заданного:

,

,

Фактическое передаточное число U_Ф= U_Р заданному

2.4.8 Определяем фактическое межосевое расстояние , мм по формуле [1,c.76]

,

,

2.4.9 Определяем основные геометрические размеры передачи

а) Основные размеры червяка:

Делительный диаметр червяка ,мм

Начальный диаметр , мм

,

,

Диаметр вершин витков червяка , мм

,

,

Диаметр впадин витков червяка ,мм

,

,

Делительный угол подъема линии витков

,

Длина нарезаемой части червяка:

где

Принимаем b₁ = 130 мм.

б) Основные размеры зубчатого венца

Делительный диаметр червячного колеса , мм

,

,

Диаметр вершин зубьев , мм

,

,

Наибольший диаметр колеса:

Диаметр впадин зубьев , мм

,

,

Ширина венца , мм

,

,

Принимаем b₂ = 63 мм.

2.4.10 Определяем радиусы закругления зубьев и , мм по формулам [1,c.76]

,

,

,

,

2.4.11 Определяем угол обхвата червяка венцом колеса по формуле [1,c.76]

,

,

Принимаем угол обхвата 48⁰35.

2.4.12 Проверочный расчет

Определяем коэффициент полезного действия червячной передачи

где - делительный угол подъема линии витков червяка

- угол трения. Определяется в зависимости от фактической скорости скольжения V_S по формуле [2,c.77]

Принимаем V_S=3 м/с

Значение угла трения принимаем по табл.4.9 стр 77

2.4.13 Проверяем контактные напряжения зубьев колеса по формуле [1, с. 77]

где – окружная сила на колесе;

d₁ = 70 мм – делительный диаметр червяка;

d₂ = 280 мм – делительный диаметр колеса.

К – коэффициент нагрузки. Выбирается в зависимости от окружной скорости колеса;

При окружных скоростях менее 3 м/с К = 1.

Передача работает с перегрузкой, так как расчетные контактные напряжения больше допускаемых. Допускается перегрузка до 10 %.

Величина перегрузки составляет .

2.4.14 Проверяем напряжения изгиба зубьев колеса по формуле [1, с. 78]