Курсовая работа: Червячный одноступенчатый редуктор
Курсовая работа: Червячный одноступенчатый редуктор
Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству
Камчатский Государственный Технический Университет
Кафедра механики
Курсовой проект
по деталям машин
“Червячный одноступенчатый редуктор”
ПМТ000108.000
Проект выполнил:
Студент группы 98 Т
Молчанов Д.А.
Проект принял:
к.т.н. доцент
Лебедева А.П.
Петропавловск-Камчатский
2000
1. Выбор двигателя, кинематический расчет привода
1.1 Определение общего КПД двигателя
КПД закрытой передачи- hзп=0,79
КПД подшипников качения- hпк=0,99
КПД муфты- hм=0,98
1.2 Определение мощности на выходном валу
Ррм=Qu=2700×2=5400 (Вт)
1.3 Определение требуемой мощности электродвигателя
Рдв=Ррм/h=5400/0,79=8625,46 (Вт)
1.4 Подбор двигателя
Рном³Рдв
Рном=11 кВт
| Типоразмер двигателя | Синхронная частота вращения п, об/мин. | Номинальная частота nном,об/мин |
| 4А132М4У3 | 1500 | 1458 |
| 4А160S6У3 | 1000 | 973 |
1.5 Определение передаточного числа привода
Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя nном. К частоте вращения приводного вала рабочей машины nрм при номинальной нагрузке: и=пном/прм.
и1=n1ном/nрм=1458/121,6=11,99
и2=n2ном/nрм=973/121,6=8,0016
иф=8
1.6 Сравнительный анализ по величине погрешности общего передаточного отношения и выбор одного двигателя
; Du2=0,02%
Выбираем двигатель 4А160S6У3 (Рном=11 кВт, пном=973 об/мин, изп=8)
1.7 Определение силовых и кинематических параметров привода
Частота вращения п, об/мин.
пдв=пном=973 об/мин
пБ=пном=973об/мин
пт=пБ/изп=973/8=121,6 об/мин
Угловая скорость w, 1/с
wном=pпном/30=3,14×973/30=101,8 (1/с)
wБ=wном=101,8 (1/с)
wТ=wБ/изп=101,8/8=12,7 (1/с)
Вращающий момент Т, Н×м
Тдв=Рдв/wном=8652,46/101,8=85 (Н×м)
ТБ=Тдвhмhпк=85×0,98×0,99=82,5 (Н×м)
Тт=ТБизпhзпhпк=82,5×8×0,85×0,99=555 (Н×м)
Таблица 1.
| Вал | Кинематические параметры. Тип двигателя :4AM132S6У3(Рном=5,5кВт, nном=965об/мин, u=8.) | ||||
| КПД h | Передаточное число и | Угловая скорость w, 1/с | Частота вращения п, об/мин | Вращающий момент Т, Н×м | |
| Дв | 0,79 | 8 | 101,8 | 973 | 85 |
| Б | 101,8 | 973 | 82,5 | ||
| Т | 12,7 | 121,6 | 555 | ||
Дв-вал двигателя,
Б-вал редуктора быстроходный,
Т-вал редуктора тихоходный,
2. Выбор материала червяка и червячного колеса. Определение допускаемых напряжений
Выбираем марку стали для червяка и определяем е механические характеристики: (по табл. 3.1, А.Е. Шейнблит «КПДМ») при мощности P=11 кВт червяк изготовляется из стали 40Х с твёрдостью ≥ 45 HRCэ, термообработка- улучшение и закалка ТВЧ (током высокой частоты); (по табл. 3.2, А.Е. Шейнблит «КПДМ») для стали 40Х- твёрдость 45…50 HRCэ, σв=900 Н/ мм2, σт=750 Н/ мм2.
Определяем скорость скольжения
(м/с).
В соответствии со скоростью скольжения (по табл. 3.5, А.Е. Шейнблит «КПДМ» ) из группы II принимаем сравнительно дешёвую бронзу БРА10Ж4Н4, полученную способом центробежного литья; σв=700 Н/ мм2, σт= 460 Н/ мм2.
Для материала венца червячного колеса (по табл. 3.6, А.Е. Шейнблит «КПДМ») определяем допускаемые контактные [σ]H и изгибные [σ]F напряжения.
а) при твёрдости витков червяка ≥ 45 HRCэ [σ]H=300- 25Vs= 210 (Н/ мм2).
б) коэффициент долговечности
,
где наработка
N= =573wТLh=
(циклов).
Тогда 
.
Для нереверсивной передачи:
[σ]F=
Н/мм2
Таблица 2. Механические характеристики материалов червячной передачи.
| Элемент передачи | Марка материла | Dпред. | Термообработка | HRCэ | σв | σт | [σ]H | [σ]F |
| Способ отливки | Н/мм2 | |||||||
| Червяк | Сталь 40Х | 125 | У+ ТВЧ | 45…50 | 900 | 750 | - | - |
| Колесо | БРА10Ж4Н4 | | Ц | - | 700 | 460 | 210 | 106,02 |
3. Расчет закрытой червячной передачи.(стр.71-75, Ш.). Проектный расчёт
Определить главный параметр - межосевое расстояние из условия контактной выносливости:
,
где (стр. 61 формула 4.19, стр.64 параграф 4.4, Ч.)
К- коэффициент нагрузки, и который равен: К=1,2 .
z2=u×z1, где z2- число зубьев червячного колеса; z1-число витков червяка, зависит от передаточного числа редуктора u: при u=8, z1=4 (п. 4.3(пп.2), А.Е. Шейнблит «КПДМ»).
z2=8×4=32.
(мм).
Определить модуль зацепления m, мм:
(мм).
Принимаем по ГОСТ 2144-76 m=8, q=8.
Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q:
Определить основные геометрические размеры передачи, мм (стр.73, Ш.)
Основные размеры червяка:
Делительный диаметр червяка
d1=dw1=q×m=8×8=64 (мм).
Диаметр вершин витков червяка
da1=d1+2×m=64+2×8=80 (мм).
Диаметр впадин витков червяка
df1=d1-2,4m=64-2,4×8=44,8 (мм).
Длина нарезаемой части червяка (при z1=4) b1³(12.5+0.09×z2)×m, b1
длительный угол подъема
линии витков
g=arctg(z1/q), g=26°34¢
Основные размеры венца червячного колеса:
Делительный диаметр червячного колеса
d2=dw2=z2×m=32×8=256 (мм).
Диаметр вершин зубьев червячного колеса
da2=d2+2m=256+2×8=272 (мм).
Диаметр впадин зубьев червячного колеса
df2=d2-2,4m=256-2,4×8=236,8 (мм).
Наибольший диаметр червячного колеса:
(мм).
Ширина венца червячного колеса:
b2£0.67da1=0.67×80=53,6 (мм).
Условный угол обхвата червяка венцом колеса 2δ:
Угол 2δ определяется точками пересечения дуги окружности диаметром d'=da1-0,5m=76 с контуром венца колеса и может быть принят равным 900…1200.
4.Проверочный расчет. (стр.74-75, Ш.)
Определить коэффициент полезного действия червячной передачи:
, где
γ-делительный угол подъёма линии витков червяка;
φ-угол трения. Определяется в зависимости от фактической скорости скольжения
vs=uф·w2·d1/(2cosγ·103)=8·12,7·64/2·0,9·103 =3,6 (м/с) (табл.4.9, Ш.).
Проверить контактные напряжения зубьев колеса σH, Н/мм2:
, где
Ft2- окружная сила на колесе.
а) Ft2=2T2·103/d2=2·555·103/256=4336 Н;
б) К- коэффициент нагрузки. Принимается в зависимости от окружной скорости колеса
v2=w2d2/(2·103)=12,7·256/2000=1,63 (при v2≤3 м/с К=1).
(Н/мм2).
σH > [σ]H.
Допускается недогрузка передачи (σH < [σ]H) не более 15% и перегрузка (σH > [σ]H) до 5%.
Проверить напряжения изгиба зубьев колеса σF, Н/мм2:
, где
Yf2=1,48- коэффициент формы зуба колеса. Определяется (табл. 4.10, Ш.) в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса
zv2=z2/cos3γ=32/(0,8942)3=45,1 (45).
(Н/мм2).
При проверочном расчёте σF получается меньше [σ]F, так как нагрузочная способность червячных передач ограничивается контактной прочностью зубьев червячного колеса.
Дано:
Q=2700H=2,7 кН
u=2,8 м/с
D=440мм
1-барабан (рабочая машина)
2-подшипники качения
3-червячный редуктор
4-упругая муфта
5-двигатель
6-вал двигателя
7-быстроходный вал двигателя
8-тихоходный вал двигателя
9-вал рабочей машины
|
|
| Параметр | Значение | Параметр | Значение |
| Модуль зацепления, m | 8 | Длина нарезаемой части червяка, b1 | 123 |
| Коэффициент диаметра червяка, q | 8 |
Диаметры червяка: делительный, d1 начальный, dw1 вершин витков, da1 впадин витков, df1 |
64 64 80 44,8 |
| Делительный угол подъёма витков червяка, g | 26,6 | ||
| Угол обхвата червяка венцом, 2d | 90 |
Диаметры колеса: делительный, d2=dw2 вершин зубьев, da2 впадин зубьев, df2 наибольший, dam2 |
256 272 236,8 280 |
| Число витков червяка, z1 | 4 | ||
| Число зубьев колеса, z2 | 32 | ||
| Допускаемые значения | Расчетные значения | Примечание | |
| Коэффициент полезного действия ,h | 0,79 | 0,87 | |
| Контактные напряжения sн, ,Н/мм2 | 210 | 175 | |
| Напряжения изгиба sf, Н/мм2 | 160,2 | 10,5 |
5. Проектный расчёт валов. (стр.108(табл.7.1), Ш.)
Определение размеров ступеней валов одноступенчатых редукторов, мм.
а) Вал- червяк. (рис.7.1, а, Ш.)
1-я ступень вала (под элемент открытой передачи или полумуфту):
, где
Мк=Т1=48,5- крутящий момент, равный вращающему моменту на валу, Н×м;
[τ]к=12 Н/мм2- допускаемое напряжение на кручение (меньшие значения [τ]к берутся для быстроходных валов).
- под полумуфту; 
мм.
2-я ступень вала(под уплотнение крышки с отверстием и подшипник.)
мм, где
t=2,2- высота буртика (определяется в зависимости от диаметра ступени d1). (стр.109, примечание 1, Ш.)
.
3-я ступень вала (под шестерню):
, где
r=2,5- координаты фаски подшипника (определяется в зависимости от диаметра ступени d1). (стр.109, примечание 1, Ш.)
l3 определить графически на эскизной компоновке. (стр.116, 7.5, п.5, Ш.)
4-я ступень вала (под подшипник):
d4=d2=40.
l4=T=28, где
T- ширина подшипника. (стр.414, табл.К29, Ш.) (определяется в зависимости от диаметра ступени d1, средняя серия (7305) ).
5-я ступень вала (упорная или под резьбу):
d5 не конструируют.
l5 определить графически. (стр.116, 7.5, п.5, Ш.)
б) Вал колеса. (рис.7.1, г, Ш. )
1-я ступень вала (под элемент открытой передачи или полумуфту):
, где
Мк=Т2=555- крутящий момент, равный вращающему моменту на валу, Н×м;
[τ]к=17 Н/мм2 - допускаемое напряжение на кручение (большие значения [τ]к берутся для тихоходных валов).
Страницы: 1, 2
