Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Курсовая работа: Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Оглавление


1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. РАСЧЕТ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА

2.1 Выбор электродвигателя

2.2 Расчет передаточного числа привода и его разбивка

2.3 Определение основных кинематических и энергетических параметров передач привода

2.4 выбор соединительных муфт

3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ, ТЕРМООБРАБОТКИ И ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

4. РАСЧЕТ РЕДУКТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ

4.1 Проектный расчет. Расчет геометрии

4.2 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по контактным напряжениям

4.3 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по напряжениям изгиба

4.4 Определение сил в зацеплении червячной передачи

5. РАСЧЕТ УЗЛОВ ВАЛОВ РЕДУКТОРА

5.1 Предварительный выбор подшипников качения

5.2 Определение реакций и моментов

5.3 Проверочный расчет подшипников на долговечность по динамической грузоподъемности

5.4 Расчет валов на усталостную прочность

6. КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА

6.1 Корпус редуктора

6.2 Червячное колесо

7. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

7.1 Проверочный расчет шпоночных соединений

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


Номер рассчетного задания: 185.

Исходные данные: мощность на выходном валу привода Pвых = 3.6 кВт; частота вращения выходного вала nвых = 180 об\мин; коэффициент работы передачи в сутки kсут = 0.5; коэффициент работы передачи в году kгод = 0.8.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Рисунок 1 «кинематическая схема привода»


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Рисунок 2 «схема редуктора»

2. РАСЧЕТ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА


2.1 Выбор электродвигателя


Расчет требуемой мощности электродвигателя производим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


где: Рвых - мощность на выходном валу привода;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - общий КПД привода.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - КПД муфты (а – количество муфт в приводе);

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - КПД редукторной передачи (b – количество редукторных передач привода);

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - КПД одной пары подшипников качения (с – количество подшипниковых пар).

Подставим все значения в формулу расчета мощности:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет частоты вращения вала электродвигателя производим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - суммарное передаточное число привода, в нашем случае значение равно передаточному числу редуктора Расчет червячного одноступенчатого редуктора. Для червячной передачи


Расчет червячного одноступенчатого редуктора, Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Тогда:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ,


Расчет червячного одноступенчатого редуктора,

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель АИР 4А 100L2 У3 ГОСТ 19523-81 (электродвигатель серии 4А мощностью 5,5 кВт с синхронной частотой вращения вала 3000 об/мин, под нагрузкой – 2880 об/мин).


2.2 Расчет передаточного числа привода и его разбивка


Определим передаточное число привода по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Полученное значение соответствует значению из стандартного ряда передаточных чисел червячных передач (ГОСТ 2144-76). Погрешность передаточного числа в нашем случае отсутствует.


2.3 Определение основных кинематических и энергетических параметров передач привода


По заданной кинематической схеме привод состоит из упругой муфты, редукторной червячной передачи и зубчатой муфты. Следовательно имеется 4 вала. Причем входной вал редуктора и вал муфты можно условно считать одним валом, в расчетах учитывая КПД передачи муфты. Выходной вал редуктора и вал второй муфты также условно считаем одним валом, учитывая КПД передачи муфты. В редукторе - 2е подшипниковые пары. Расчетные зависимости для данной конструкции вычислим по следующим формулам:

мощность на валах:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора .


частоты вращения валов:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


крутящие моменты, передаваемые валами:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора .

где: 9550 – коэффициент, позволяющий подставлять значение количества оборотов в несистемных единицах (об/мин).

диаметры валов:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора .

где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора=15…20 МПа – допускаемое напряжение кручения, для получения значения диаметра вала возьмем нижнюю границу значений.

Получим численные значения величин:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Округлим полученные значения диаметров валов в соответствии с таблицей нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69). Из таблицы примем: ряд Ra20, Расчет червячного одноступенчатого редуктора, Расчет червячного одноступенчатого редуктора


2.4 выбор соединительных муфт


Из полученных параметров подберем тип упругой муфты.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рис.3 «Упругая муфта»


Таблица 1 «муфта упругая»

max d вала, мм. L, мм. Е, мм. А, мм. С, мм М, мм. D, мм. вес, кг. Т, Н*м
30 33 22 104 82 11 60 0.8 24

Муфта зубчатая, ГОСТ Р 50895-96, используется для постоянного соединения соосных валов и для одновременной компенсации их незначительных угловых и радиальных смещений.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рис.4 «муфта зубчатая»


Параметры выбранной муфты приведены в таблице.

Обозначение Крутящий момент max, Н*м D, мм. d, мм. B, мм.
МЗП-1 1000 170 40…55 115

3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ, ТЕРМООБРАБОТКИ И ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ


Характеристики материала изготовления и свойства червячной передачи определяют исходя из значения скорости относительного скольжения Vs. Скорость относительного скольжения вычисляется по формуле:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - частота вращения червяка, об/мин;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - крутящий момент на валу червячного колеса, Н*м.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Коэффициент, учитывающий интенсивность изнашивания материала колеса, при полученном значении скольжения - Расчет червячного одноступенчатого редуктора=0.8.

Материал червяка: сталь 18ХГТ, поверхность цементируется с последующей закалкой до твердости 56 HRCэ.

Материал червячного колеса: оловянная бронза БрО10Ф1 относим к I группе.

Значения механических характеристик червячной передачи сведем в таблицу.


Таблица 3 «механические характеристики материалов червячной передачи»

Элемент передачи Марка металла Термообработка HRCэ

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

червяк 18ХГТ цементация, закалка 56 980 730 706 261
колесо БрО10Ф1 отливка в кокиль HB 1 (60 МПа) 230 140 198 53.4

4. РАСЧЕТ РЕДУКТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ


4.1 Проектный расчет. Расчет геометрии


Ориентировочное значение межосевого расстояния определим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ,


Подставим в формулу числовые значения:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

По ГОСТ 2144-76 выбираем ближайшее стандартное значение - Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Количество витков червяка – Z1=2.

Число зубьев червячного колеса определим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Модуль зацепления определим из формулы:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Из стандартного ряда (ГОСТ 2144-76) примем значение модуля зацепления m=6.3.

Коэффициент диаметра червяка найдем по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Значение коэффициента диаметра соответствует стандартному, подбора не требуется.

Коэффициент смещения инструмента:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Расчет червячного одноступенчатого редуктора Условие выполняется.

Уточним фактическое передаточное число:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Фактическое значение передаточного отношения равно посчитанному – отклонение равно 0.

Перейдем к расчету фактических размеров передачи:

Фактическое значение межосевого расстояния:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Делительный диаметр червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр вершин витков червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр впадин витков червяка:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Делительный угол подъема линии витков червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Длина нарезаемой части червяка:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


при x<=0 – C=0: Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Делительный диаметр червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр вершин зубьев червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Наибольший диаметр червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Диаметр впадин зубьев червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Ширина венца червячного колеса:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Условный угол обхвата червяка венцом колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


4.2 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по контактным напряжениям


Т.к. поверхностная прочность зубьев червячного колеса ниже, чем у червяка – расчет будем вести по зубьям червячного колеса.

Рассчитаем фактическое контактное напряжение зубьев червячного колеса:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - крутящий момент на колесе;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент нагрузки в зоне контакта зубьев.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент деформации червяка (при Расчет червячного одноступенчатого редуктора );

x – вспомогательный коэффициент (примем x=0.6 для передач, работающих при незначительных колебаниях).

Перед проведением окончательных расчетов, необходимо уточнить значение скорости относительного скольжения:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Исходя из полученного значения скорости скольжения, в дальнейших расчетах принимаем:

степень точности изготовления червячной передачи – 7;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Т.к. Расчет червячного одноступенчатого редуктора – условие прочности по контактным напряжениям выполняется, запас прочности – 8%.


4.3 Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по напряжениям изгиба


Фактическое напряжение изгиба определяем по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - крутящий момент на колесе;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент нагрузки при изгибе;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент формы зуба колеса, выбирают в зависимости от эквивалентного числа зубьев:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


В соотвествии с полученным значением эквивалентного числа зубьев, коэффициент формы Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Условие Расчет червячного одноступенчатого редуктора – выполняется, зубья колес удовлетворяют требованиям выносливости по напряжениям изгиба.

Запас прочности на изгиб:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


4.4 Определение сил в зацеплении червячной передачи


Сила нормального давления на зуб колеса имеет три составляющих:

Ft – окружная сила, направлена по касательной к делительной окружности;

Fr – радиальная сила, направлена по радиусу от поля зацепления к оси колеса;

Fa – осевая сила, направлена вдоль оси колеса.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

(Расчет червячного одноступенчатого редуктора)


Результаты вычислений сведем в таблицу:


таблица 4 «Сводная таблица параметров червячной передачи»

Проектный расчет

Параметр

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, мм

m

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, град

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, град

q Z b, мм d, мм da, мм df, мм dam, мм

Червяк

126 6.3 47.5 14 8 2 83 50 63 35 -----

Колесо




----- ----- 32 43 202 212 189 221

Поверочный расчет

Параметр

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, МПа

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, %

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, %

Примечания

Червяк

706 ----- 261 ----- ----- -----

Колесо

198 182 53.4 4.5 8 91.5

5. РАСЧЕТ УЗЛОВ ВАЛОВ РЕДУКТОРА


5.1 Предварительный выбор подшипников качения


Подшипники выбираются с учетом многих факторов работы редуктора. Для упрощения выбора примем, что обычно для червячных передач рекомендуется выбирать роликовые конические однорядные подшипники ГОСТ 27365-87. Типоразмер подшипника диктуется диаметром его внутреннего кольца, который равен диаметру вала, на который садится подшипник.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 5 «роликовый конический однорядный подшипник»


Из предыдущих расчетов имеем: диаметр червячного вала – 14 мм, диаметр вала колеса – 45 мм.

Диаметр вала двигателя АИР 4А 100L2 У3 – 28 мм. Для простоты соединения, с целью использования однотипных муфт примем присоединительный диаметр червячного вала Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Подберем пару подшипников на ведущий вал: исходя из предполагаемых посадочных мест, выбираем подшипник роликовый конический однорядный №7206А.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 6 «основные размеры подшипников червячного вала»


Для ведомого вала выберем подшипник №7210А.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 7 «основные размеры подшипников вала колеса»


5.2 Определение реакций и моментов


Для определения реакций и моментов необходимо предварительно проработать компоновку редуктора. По произведенным расчетам геометрических характеристик – предварительно построим, валы редуктора.

Определим размеры ведущего вала. Витки червяка выполним, как одно целое с валом. Сведем в таблицу рассчитанные размеры:


Таблица 5 «геометрические размеры ведущего вала»

Параметр

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора,мм

Значение 50 63 35 83 28 30

Расстояние между опорами вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расстояние от выходного конца вала до ближайшей опоры:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Для выхода режущего инструмента, при нарезании витков червяка, участки вала, прилегающие к нарезке примем Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Положение точки опоры вала:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Т – ширина подшипника;

D – диаметр наружного кольца подшипника;

d – диаметр внутреннего кольца подшипника;

е – коэффициент влияния осевого нагружения.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 8 «ведущий вал»


Определим размеры ведомого вала:

диаметр вала - Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

длина вала под ступицу колеса - Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

диаметр под посадку колеса: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

расстояние от ступицы колеса до кольца подшипника – 15 мм.;

положение точки опоры вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расстояние от выходного конца вала до ближайшей опоры: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 9 «ведомый вал»


После уточнения размера валов возможно приступить к расчетам.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 10 «расчетная схема передачи»


Левую опору, воспринимающую осевую нагрузку Fa обозначим цифрой «1», правую – цифрой «2».

Рассмотрим плоскость X0Z.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Рассмотрим плоскость Y0Z.

составим уравнение моментов относительно точки «2»:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Суммарные радиальные нагрузки, действующие на подшипники:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Для ведомого вала правую опору, воспринимающую осевую нагрузку Fa обозначим цифрой «4», левую – цифрой «3».

Рассмотрим плоскость X0Z.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Рассмотрим плоскость Y0Z.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Суммарные радиальные нагрузки, действующие на подшипники ведомого вала:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


После нахождения реакций опор построим эпюры моментов:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 11 «моменты ведущего вала»


Суммарный момент на ведущем валу:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 11 «моменты ведомого вала»


Суммарный момент на ведомом валу:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


5.3 Проверочный расчет подшипников на долговечность по динамической грузоподъемности


Долговечность подшипников в часах определим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: n-частота вращения, об/мин;

m – показатель степени, для роликоподшипников m=3.33;

С – динамическая грузоподъемность подшипника (С1=С2= 38 кН; С3=С4= 70.4 кН);

Рэкв – эквивалентная динамическая нагрузка, кН;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - заданный срок службы привода, ч.

Заданный срок службы вычислим по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: t – предполагаемый срок службы передачи, примем 3 года;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент работы передачи в году (0.8 – по заданию);

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент работы передачи в сутки (0.5 – по заданию).

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Эквивалентную динамическую нагрузку рассчитаем по формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: V – коэффициент вращения, при вращении внутреннего кольца – V=1;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора – суммарная радиальная нагрузка на подшипник, Н;

Rai – суммарная осевая нагрузка на подшипник;

X,Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок, значения X и Y сведем в таблицу:


таблица 6 «значения коэффициентов X и Y»

№ подшипника (см. расч. схему)

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, Н

Rai, Н

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

X Y e α
№1 821 Ra1=Fa1= 2334 2.84 0.4 2 0.3 110
№2 368 0 0 1 0

№3 1584 Ra3=Fa2 =704 0.44 0.4 2

№4 1188 0 0 1 0


kБ – коэффициент безопасности, учитывающий характер нагрузки (kБ=1.4);

kt – температурный коэффициент (kt=1).

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Определим долговечность подшипников:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Условие долговечности не выполняется. Необходимо подобрать другой подшипник. Выберем подшипник №7606 (средняя широкая серия). Для выбранного подшипника значение динамической грузоподъемности С=72.1 кН.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора


рисунок 12 «подшипник №7606»

Переопределим долговечность:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, условие выполняется.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


5.4 Расчет валов на усталостную прочность


Эквивалентный коэффициент запаса прочности:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора – коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора – коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - предел выносливости материала при изгибе, для стали марки 18ХГТ – 520 МПа, для стали марки Ст45 – 250 МПа;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора – коэффициент концентрации напряжений, учитывающий влияние всех факторов на сопротивление усталости;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора – амплитудное значение напряжения;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - среднее значение напряжения;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент, характеризующий чувствительность материала к ассиметрии цикла напряжений, для стали марки 18ХГТ – 0.15, для стали Ст45 - 0.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе (зависит от концентратора напряжения);

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - масштабный коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров сечения вала;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент качества поверхности;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора – суммарный изгибающий момент в опасном сечении, Н*м;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - осевой момент сопротивления сечения вала, м3;

А – площадь поперечного сечения вала, м2.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - предел выносливости материала при кручении, для стали марки 18ХГТ – 280 МПа, для стали марки Ст45 – 150 МПа;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора – коэффициент концентрации напряжений, учитывающий влияние всех факторов на сопротивление усталости;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора – амплитудное значение касательного напряжения;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - среднее значение касательного напряжения;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент, характеризующий чувствительность материала к ассиметрии цикла напряжений, для стали марки 18ХГТ – 0.1, для стали Ст45 - 0.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении (зависит от концентратора напряжения);

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - масштабный коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров сечения вала;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент качества поверхности;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - коэффициент влияния поверхностного упрочнения.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: T – крутящий момент на валу, Н*м;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - полярный момент сопротивления сечения вала с концентратором напряжения, м3.


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 13 «Ведущий вал»


Проанализируем ведущий вал на наличие сечений с концентраторами напряжения:

сечение А-А, концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом;

сечение Б-Б, переход от диаметра 40 мм. к диаметру 33мм.,концентратором напряжений является выточка.

Сечение А-А:

Диаметр вала в этом сечении 30мм.

Момент кручения в данном сечении: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Осевой момент сопротивления: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Амплитудное значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Среднее значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент концентрации напряжений: примем значения коэффициентов Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

полярный момент сопротивления сечения вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Амплитудное значение касательного напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров сечения вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент качества поверхности: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

коэффициент концентрации напряжений, учитывающий влияние всех факторов на сопротивление усталости:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Эквивалентный коэффициент запаса прочности:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Сечение Б-Б:

Диаметр вала в этом сечении 33мм.

Момент кручения в данном сечении:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Осевой момент сопротивления: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Амплитудное значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Среднее значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент концентрации напряжений: примем значения коэффициентов Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Полярный момент сопротивления сечения вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Амплитудное значение касательного напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров сечения вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент качества поверхности: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

коэффициент концентрации напряжений, учитывающий влияние всех факторов на сопротивление усталости:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Эквивалентный коэффициент запаса прочности:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 14 «ведомый вал»


Проанализируем ведомый вал на наличие сечений с концентраторами напряжения:

сечение А-А, концентрация напряжений обусловлена шпоночным пазом;

сечение Б-Б, концентрация напряжений обусловлена шпоночным пазом.

Сечение А-А:

Диаметр вала в этом сечении 45мм.

Момент кручения в данном сечении:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Осевой момент сопротивления: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Амплитудное значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Среднее значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент концентрации напряжений: примем значения коэффициентов Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

полярный момент сопротивления сечения вала:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Амплитудное значение касательного напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров сечения вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент качества поверхности: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

коэффициент концентрации напряжений, учитывающий влияние всех факторов на сопротивление усталости:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Эквивалентный коэффициент запаса прочности:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Сечение Б-Б:

Диаметр вала в этом сечении 60мм.

Момент кручения в данном сечении:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Осевой момент сопротивления: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Амплитудное значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Среднее значение напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент концентрации напряжений: примем значения коэффициентов Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора; Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

полярный момент сопротивления сечения вала:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора.


Амплитудное значение касательного напряжения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров сечения вала: Расчет червячного одноступенчатого редуктора;

Коэффициент качества поверхности: Расчет червячного одноступенчатого редуктора ;

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

коэффициент концентрации напряжений, учитывающий влияние всех факторов на сопротивление усталости:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Эквивалентный коэффициент запаса прочности:

Расчет червячного одноступенчатого редуктора


Таблица 7 «параметры узлов валов редуктора»

Валы Материал № подшипника

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, ч

Расчет червячного одноступенчатого редуктора, ч

S





A-A Б-Б
ведущий 18ХГТ 7206, 7606 10512 13683 152 77
ведомый Ст.45 7210А

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

22 4

6. КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕДУКТОРА


6.1 Корпус редуктора


Корпус редуктора проектируем литым из материала – чугун СЧ15. Корпус разъемный по оси вала червячного колеса. Тип корпуса – традиционный с приливами снаружи.

Конструктивные размеры корпуса редуктора представим в таблице 8.


Таблица 8 «конструктивные размеры корпуса редуктора»

Параметр Соотношения размеров Значение
Толщина стенки основания, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

7
Толщина стенки крышки, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

6,

примем – 7

Толщина верхнего фланца крышки и основания, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

10.5
Толщина нижнего фланца основания, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

17
Толщина ребер основания и крышки, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

6.5
Диаметр фундаментных болтов, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

16
Число фундаментных болтов

при Расчет червячного одноступенчатого редуктора

4

Диаметр стяжных болтов, мм

- у подшипников

- соединяющих основание корпуса с крышкой

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

12

8

Расстояние между стяжными болтами, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

80

Наименьший зазор между наружной поверхностью колеса и стенками корпуса, мм

- по диаметру

- по торцам

- между колесом и дном редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

11

7

49


6.2 Червячное колесо


Червячные колеса обычно делают составными: венец – бронзовый, согласно выбранному ранее материалу; ступица и диск – литые из чугуна марки СЧ15. Способ посадки венца на колесо – посадка с натягом. Уточненные геометрические размеры колеса представим в таблице 9.

Таблица 9 «Геометрические размеры колеса»

Параметр Соотношения размеров Значение
Диаметр ступицы, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

108
Длина ступицы, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

67
Толщина обода, мм

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

14
Толщина диска колеса

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

12

Расчет червячного одноступенчатого редуктора

рисунок 15 «червячное колесо»


7. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ


7.1 Проверочный расчет шпоночных соединений


Ведомый вал имеет два шпоночных соединения. Червячное колесо садится на вал посредством шпоночного соединения, и зубчатая муфта садится на вал посредством шпонки. Для оценки работоспособности шпоночных соединений необходимо произвести расчет соединений на срез и смятие. Данные расчеты основаны на предположении, что напряжения распределены по сечениям равномерно.

Расчет шпонки на срез выполним по следующей формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Т – вращающий момент, передаваемый шпонкой, Н*м;

d – диаметр вала, мм.;

lp – расчетная длина шпонки, мм.;

b – ширина шпонки, мм.;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - допускаемое напряжение на срез, МПа.

Расчет шпонки на смятие выполним по следующей формуле:


Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Т – вращающий момент, передаваемый шпонкой, Н*м;

d – диаметр вала, мм.;

lp – расчетная длина шпонки, мм.;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - высота площадки смятия;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - допускаемое напряжение на смятие, МПа.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора;


где: Расчет червячного одноступенчатого редуктора - предел текучести материала шпонки;

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - допускаемый коэффициент запаса прочности.

Сечение А-А (смотри рисунок 14):

Исполнение шпонки – А: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Примем Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Значение Расчет червячного одноступенчатого редуктора, примем равным Расчет червячного одноступенчатого редуктора материала зубчатой полумуфты.

Коэффициент запаса прочности примем S=2 (работа механизма при постоянной нагрузке), увеличим его на 30% т.к. механизм работает в реверсивном режиме. Итого примем S=2.6.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - условие выполняется.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - условие выполняется.

Сечение Б-Б (смотри рисунок 14):

Исполнение шпонки – А: Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Примем Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Значение Расчет червячного одноступенчатого редуктора, примем равным Расчет червячного одноступенчатого редуктора материала зубчатого колеса.

Коэффициент запаса прочности примем S=2 (работа механизма при постоянной нагрузке), увеличим его на 30% т.к. механизм работает в реверсивном режиме. Итого примем S=2.6.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - условие выполняется.

Расчет червячного одноступенчатого редуктора - условие выполняется.

Похожие работы:

  1. • Сборка червячного редуктора
  2. • Проектирование привода общего назначения
  3. • Червячный одноступенчатый редуктор
  4. • Одноступенчатые редукторы. Сварные соединения
  5. • Проектирование одноступенчатого червячного редуктора ...
  6. • Расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора ...
  7. • Расчет одноступенчатого редуктора с прямозубой конической ...
  8. • Проект червячного редуктора
  9. • Расчет одноступенчатого редуктора
  10. • Проект одноступенчатого червячного редуктора с нижним ...
  11. • Одноступенчатые редукторы. Сварные соединения
  12. • Расчет и проектирование червячного редуктора
  13. •  ... с цилиндрическим одноступенчатым редуктором и ...
  14. • Расчет и проектирование одноступенчатого ...
  15. • Привод ленточного конвейера. Червячный редуктор.
  16. • Червячный редуктор
  17. • Расчет и проектирование червячного редуктора
  18. • Разработка привода к ленточному транспортёру
  19. • Проектирование одноступенчатого редуктора
Рефетека ру refoteka@gmail.com