Проектирование редуктора

Вариант № 123.

1-электродвигатель; 2-муфта упругая; 3-червячный одноступенчатый редуктор; 4-цепная передача.

редуктор кинематический вал червячная передача.

Дано:.

Т₄=500 Нм.

n_дв=3000 мин^-1.

n_тих=n₄=60 мин^-1.

t_?=15 000 ч.

Решение:.

Компоновка привода:

I II III IV.

1. Выбор электродвигателя и редуктора.

Определяем мощность на выходном валу (на IV валу):

Р_IV=Т_ТИХ ^. щ₄,.

где щ₄= ₄== 6,28 м/с.

Р_IV=500^.6,28=3140 Вт Определяем потребную мощность электродвигателя на I валу:

Р_эл= Р_I =.

з_общ= з_муф^. з_оп^.з_ред=0,97^.0,7^.0,93=0,63 (значения з_муф, з_оп, з_ред определяем по таблице 1.1).

Р_эл^*= Р_I^*==4984 Вт.

По таблице 1.3 выбираем электродвигатель с паспортной мощностью [Р_эл] ближайшей Р_эл ([Р_эл] Р_эл) и синхронной частотой вращения n_c= n_дв.

Выбранная марка двигателя АИР 100L2/2850 ТУ 16−525.564−84.

[Р_эл]=5,5 кВт, n_c=3000 мин^-1, n_н=2850 мин^-1.

Кинематический расчет привода.

Р_III== = 3376 Вт Р_II== = 4822 Вт Р_I== = 4971 Вт.

Определяем погрешность.

((Р_I— Р_I^*)/ Р_I^*) ^. 100% = ^. 100% = 0,3% 3%- условие выполняется.

Подбираем передаточные числа редуктора и открытой передачи из условия:

??_общ= = = = 47,5.

??_ред = 25.

??_оп = = =1,90.

Определяем частоту вращения.

??_??? = ??_??? ^. ??_оп = 1,9^.60=114 мин^-1.

??_??? = ??_??? ^. ??_ред = 114^.25=2850 мин^-1.

??_??? = ??_?? = 2850 мин^-1.

Определяем погрешность.

((??_?? — ??_н)/ ??_н) ^. 100% = ^. 100% = 0 — условие выполняется.

Определяем угловую скорость на каждом валу по формуле:

щ =.

Определяем вращающий момент для каждого вала по формуле:

Т=.

Полученные данные сводим в таблицу:

2. Проектирование цепной передачи.

Исходные данные:.

Р₁ = P_III = 3376 Вт.

??₁ = ??_III = 114 мин^-1.

i = ??_оп = 1,9.

Определяем число зубьев ведущей звездочки z₁ в зависимости от передаточного отношения передачи i по таблице 4.3- z₁=27.

Определяем число зубьев ведомой звездочки z₂:

z₂ = z₁^.i = 27^.1,9=51 z_{2 max}=100…120 — условие выполняется.

Определяем коэффициент эксплуатации К_э=К_д ^. К_а^. К_н^. К_рег^. К_с^. К_реж, значения коэффициентов выбираем по таблице 4.4:

Коэффициент динамичности нагрузки К_д=1,0.

Коэффициент межосевого расстояния К_а=1,0.

Коэффициент наклона передачи к горизонту К_н=1,0.

Коэффициент регулировки натяжения цепи К_рег=1,0.

Коэффициент смазки и загрязнения передачи К_с=1,3.

Коэффициент режима работы К_реж=1.

К_э=1 ^. 1^. 1^. 1^. 1,3^. 1=1,3.

Определяем коэффициент рядов цепи К_ряд, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по рядам цепи:

· число рядов цепи-1, К_ряд=1.

Выбираем допускаемое давление в шарнирах цепи в зависимости от частоты вращения ведущей звездочки ??₁ = ??_III = 114 мин^-1— [р]=31.

Определяем ориентировочный шаг цепи:

= 21,6.

По таблице выбираем цепь по условию — цепь ПР-25,4−5670.

Проверяем выполнения условия.

P_ц[Р_ц] ,.

где [Р_ц] = 50,8- условие выполняется.

Определяем скорость цепи.

??= = = 1,6 м/с условие выполняется.

Ориентировочно задаем межосевое расстояние =3025,4=762.

Определяем длину цепи в шагах:

= = =99,12 100 =.

=.

= = 769.

=769−0,002^.769=767.

Определяем силы, действующие в передаче:

= 2110 Н Сила от предварительного натяжения цепи:

где.

— коэффициент провисания; q=2,6.

= 29,3 Н Центробежная сила:

= 2,6 ^. 1,6² =6,7 Н Сила действующая на вал:

= 2110 ^. 6 = 12 660 Н Проверяем давление в шарнирах цепи:

= 15,2 условие выполняется.

Проверяем частоту вращения ведущей звездочки по соотношению:

.

= 590 114 условие выполняется.

Проверяем число ударов о зубья звездочки по соотношению:, где.

= = 2 — расчетное число ударов цепи.

= = =20.

2 условие выполняется.

Проверяем прочность цепи по формуле:

= 26, =8,3 выбираем по таблицеусловие выполняется.

Определяем по таблице в зависимости от скорости V=1,6 м/с и давления в шарнире цепи p=31 способ смазки и марку масла: способ смазки капельная 4−10 кап/мин., марка масла И-Г-С100.

3. Расчет червячной передачи.

Исходные данные:.

Т₂=Т_III=283,7 Нм.

Р₁ = P_II = 4822 Вт.

??₂ = ??_III = 114 мин^-1.

??₁ = ??_II = 2850 мин^-1.

i = ??_ред = 25.

Выбор материала и расчет допускаемых напряжений.

Марку материала выбирают в зависимости от скорости скольжения по таблице. Ориентировочно скорости скольжения определяют по формуле:

= 4,5= 8,42 м/с.

Выбранная марка материала для червячного колеса Бр010Н1Ф1..

Допускаемые контактные напряжения для оловянистых бронз Бр010Н1Ф1 определяют с учетом усталостного сопротивления, зависящего от числа циклов нагружения ,.

',.

где.

' - условное значение допускаемого контактного напряжения, выбираемого по таблице. Для марки бронзы Бр010Н1Ф1 при способе отливки в кокиль =260 МПа, =150 МПа, '=180 МПа, '=60 МПа;

— коэффициент долговечности для контактных напряжений:

условие 0,67 1,15 выполняется.

'=180.

Допускаемые напряжения изгиба определяем в зависимости от числа циклов нагружения по формуле.

',.

где.

'- условное значение допускаемого напряжения изгиба, выбираемого из таблицы;

— коэффициент долговечности для напряжения изгиба,.

.

Условие 0,54 1,00 выполняется.

'=600,56=33,6 МПа.

Проектирование закрытой червячной передачи.

В зависимости от передаточного отношения i=25 задаем число заходов червяка ??₁=2 и определяем число зубьев червячного колеса ??₂=??₁i=252=50.

Выбираем коэффициент диаметра червяка q=12,5.

По условию обеспечения жесткости передачи необходимо выполнять соотношение =0,22…0,40. В нашем случае условие выполняется.

Ориентировочно определяем межосевое расстояние:

.

где — коэффициент расчетной нагрузки при расчете по контактным напряжениям.

.

где.

— коэффициент динамичности нагрузки, учитывающий дополнительную динамическую нагрузку, выбираемый по таблице. =1,2;

— коэффициент концентрации нагрузки, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по линии контактов зубьев, определяемый по формуле.

.

где =121- коэффициент деформации червяка, определенный по таблице;

=1- коэффициент режима работы, определенный по таблице.

= 117,76.

Полученное значение округляем до стандартного межосевого расстояния по ГОСТ 2144–76: 125.

Определяем модуль зацепления = 4.

Полученное значение округляем до стандартного межосевого расстояния по ГОСТ 19 672–74: 4,0.

Определяем коэффициент смещения по формуле.

=31,25−31,25=0.

— значение находится в пределах мм.

Определяем делительный диаметр червяка и червячного колеса по формулам:

=50 200.

Определяем угол подъема венца червячного колеса по формуле.

.

где =0,355.

44,38.

Определяем угол подъема витка червяка с точностью до секунды на.

· делительном диаметре ;

· начальном диаметре.

Уточняем скорость скольжения.

.

где.

.

Проверочный расчет по контактным напряжениям.

Определяем допускаемые контактные напряжения для колеса по формуле Отклонение возникающего контактного напряжения от допускаемого.

условие прочности выполняется.

Проверочный расчет по напряжениям изгиба.

Определяем допускаемые напряжения изгиба по формуле.

.

где.

— коэффициент расчетной нагрузки изгиба, ;

— нормальный модуль, = 40,99=3,96;

— коэффициент формы зуба, зависящий от эквивалентного числа зубьев червячного колеса.

=1,45.

=0,70,019 МПа.

условие выполняется.

Тепловой расчет.

Тепловой расчет производится в целях предотвращения перегрева червячной передачи и заключается в определении температуры масла:

.

где.

— температура окружающей среды (воздуха), =20;

— мощность на валу червяка, Вт;

— коэффициент теплоотдачи для чугунного корпуса, =10…17 Вт/м².

S — площадь поверхности корпуса, S20 м².

— коэффициент полезного действия червячной передачи, определяемый по формуле.

.

где.

— угол трения, выбираемый по таблице в зависимости от скорости скольжения, =1.

72 условие выполняется.

4. Геометрический расчет червячных передач.

По ГОСТ 18 498–73 выбираем вид червяка ZK-образованный конусом. Основные геометрические параметры червячной передачи показаны на рисунке 4.1.

рис. 4.1.

Определяем диаметр вершин червяка и зубьев червячного колеса:

мм и.

мм.

Определяем диаметр впадин витков червяка и зубьев червячного колеса:

мм и.

мм.

Определяем наибольший диаметр червячного колеса.

мм.

Определяем длину нарезаемой части червяка, в зависимости от технологии его изготовления — для типа.

ZK ,.

где.

мм (выбираем по таблице).

Определяем угол обхвата червяка венцом червячного колеса по формуле:

Определяем шаг и ход витка червяка.

.

Направление витков червяка и зубьев червячного колеса правое. Угол профиля витков червяка. Степень точности и вид сопряжения червячной передачи 7-В.

5. Силы в зацеплении червячной передачи.

Силы, действующие в червячном зацеплении, показаны на рисунке 5.1.

рис. 5.1.

Окружная сила на червяке равна осевой силе на червячном колесе и определяется по формуле.

Н^. м.

Окружная сила на червячном колесе равна осевой силе на червяке и определяется по формуле.

Н^. м.

Радиальная сила на червяке и червячном колесе определяется по формуле.

Н^. м.

6. Смазка червячных передач.

В связи с тем, что =7,45 м/с будет применяться картерный способ смазки.

Марку масла выбираем согласно ГОСТ 17 479.4−87 по таблице в зависимости от величины контактного напряжения =260 МПа и окружной скорости червяка =7,45 м/с — марка масла И-Е-Д 200..

Рекомендуемое количество масла 0,6…1,0 л на 1 кВт передаваемой мощности — 3,4 л.