§ 12.6. Проектирование одноступенчатого червячного редуктора

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Спроектировать одноступенчатый червячный редукюр с нижним расположением червяка для привода к винтовому конвейеру (рис. 12.21).

Мощность, необходимая для работы конвейера, Р_к = 4 кВт; частота вра-

щения вала конвейера п_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)   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 Р_дв = 5,5 кВт и скольжением 3,7%. Номинальная частота вра­щения п_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 z₁ принимаем в зависимости от передаточного числа: при и = 19,6 принимаем z₁ = 2.

Число зубьев червячного колеса

Принимаем стандартное значение z₂ = 40 (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 БрА9Ж3Л (отливка в песчаную форму).

Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении v_s  5 м/с. Тогда при длительной работе допускаемое контакт­ное напряжение [_Н] = 155 МПа (табл. 4.9). Допускаемое напря­жение изгиба для нереверсивной работы [_0f] = k_fl [_0f]'. В этой формуле k_fl = 0,543 при длительной работе, когда число циклов нагружения зуба N_ > 25 • 10⁷; [_0f]' = 98 МПа — по табл. 4.8;

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q= 10.

Вращающий момент на валу червячного колеса

Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К = 1,2.

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

Модуль

Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.2) стандартные зна­чения т = 8 мм и q = 10.

Межосевое расстояние при стандартных значениях т и q

Основные размеры червяка:

делительный диаметр червяка

диаметр вершин витков червяка

диаметр впадин витков червяка

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

принимаем b₁ = 132 мм;

делительный угол подъема витка  (по табл. 4.3); при z₁ = 2 и q = 10  = 11^o19’.

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 [_н]  149 МПа (см. табл. 4.9).

Отклонение к тому же межосевое расстояние по

расчету было получено а_w = 180 мм, а после выравнивания m и q по стандарту было увеличено до а_w = 200 мм, т. е. на 10 %, и пересчет a_w по формуле (4.19) делать не надо, необходимо лишь проверить _H. Для этого уточняем КПД редуктора [см. формулу (4.14)]:

при скорости v_s = 6,15 м/с приведенный коэффициент тре­ния для безоловянной бронзы и шлифованного червяка (см. табл. 4.4) f ' = 0,020 • 1,5 = 0,03 и приведенный угол трения '= 1^o43'.

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 K_v = 1,1.

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки [формула (4.26)]

где коэффициент деформации червяка при q = 10 и z₁ = 2 по табл. 4.6  = 86. Примем вспомогательный коэффициент х = 0,6 (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 Y_F = 2,24.

Напряжение изгиба [см. формулу (4.24)]

что значительно меньше вычисленного выше [_0F] = 53,3 МПа.