Для связи в whatsapp +905441085890

Расчет привода с червячным редуктором и цепной передачей

Расчет привода с червячным редуктором и цепной передачей

Задание на курсовую работу:

Подобрать электродвигатель, выполнить кинематический и силовой расчеты привода, расчет червячной и цепной передач (рис. 7.1).

Исходные данные

  1. Мощность на валу ведомой звездочки цепной передачи = 4,0 кВт.
  2. Частота вращения вала ведомой звездочки .
  3. Общее передаточное отношение привода .
  4. Нагрузка постоянная.
  5. Выпуск серийный.
  6. Требуемая долговечность привода .

7.1. Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчеты привода

Общий КПД привода (см. табл. 3.1):

= 0,8 — КПД червячной передачи при предварительных расчетах;

= 0,95 — КПД открытой цепной передачи;

= 0,995 — КПД пары подшипников качения.

Определяем требуемую мощность и частоту вращения вала электродвигателя.

Выбираем асинхронный электродвигатель 4A100L2 с номинальной мощностью = 5,5 кВт, синхронной частотой вращения асинхронной частотой вращения (см. табл. 3.3).

Распределяем общее передаточное отношение привода между передачами. Принимаем передаточное число червячной передачи = 20, цепной передачи = 60 / 20 = 3.

Выполняем кинематический расчет привода. Мощности на валах:

Частота вращения валов:

Вращающие моменты:

Результаты расчета сведем в табл. 7.1.

7.2. Расчет червячной передачи

  • Определяем предварительно скорость скольжения в червячной передаче [2, с. 26]:
  • Выбираем материал венца червячного колеса с учетом скорости скольжения и способа отливки. Способ отливки следует назначать в зависимости от заданного типа производства. При единичном производстве рекомендуется способ отливки в земляную форму. Из табл. 7.2 выбираем оловянную бронзу БрОФЮ-1 с пределом прочности = 275 МПа и пределом текучести = 200 МПа. Заливка в кокиль.
  • Определяем допускаемое контактное напряжение:

где — допускаемое контактное напряжение, соответствующее пределу контактной выносливости при числе циклов перемены напряжений ;

, причем меньшие значения принимаются при червяках, закаленных ТВЧ, со шлифованными витками, большие при цементируемых, закаленных, шлифованных и полированных червяках;

— коэффициент, учитывающий интенсивность изнашивания зубьев колес в зависимости от скорости скольжения; определяется по формуле или по табл. 7.3;

— коэффициент долговечности, заключен в диапазоне значений :

где — число циклов нагружения ( циклов); — частота вращения вала червячного колеса; — требуемая долговечность (ресурс) привода в часах (при постоянной нагрузке).

Примечания.

  1. Способ отливки обозначается заглавной буквой: 3 — в землю; К —
    в кокиль; Ц — центробежный.
  2. В скобках указаны формулы для червячных передач с твердостью червяка Н < 350 НВ.

Для II и III групп материалов венцов червячных колес формулы расчета допускаемых контактных напряжений указаны в табл. 7.1.

  • Допускаемые напряжения изгиба для всех групп материалов венцов колес определяются но формуле, которую в общем виде можно записать как

где — исходное допускаемое напряжение:

значение указаны в табл. 7.2,

— коэффициент долговечности при расчете на усталость при изгибе;

  • Определяем геометрические параметры червячной передачи. Межосевое расстояние определяется из условия

где — вращающий момент на червячном колесе, Н • мм;

— коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба; в предварительных расчетах при постоянной нагрузке можно принимать = 1;

— допускаемое контактное напряжение.

Межосевое расстояние можно округлять до значений из стандартного ряда (80; 100; 125; 140; 160; 180; 200; 225; 250 мм и т. д.) или до чисел, оканчивающихся на 0 или 5. Принимаем

Число заходов червяка зависит от передаточного числа червячной передачи (табл. 7.4).

Для = 20 число заходов червяка = 2, тогда число зубьев колеса

Из условия неподрезания зубьев колеса рекомендуется принимать .

Предварительное значение модуля передачи

Принимаем = 6,3 мм (табл. 7.5).

Коэффициент диаметра червяка при принятом модуле = 6,3 мм.

Полученное при расчетах значение округляется до ближайшего стандартного (табл. 7.5). Принимаем = 10.

После расчета коэффициента диаметра червяка следует проверить нижний предел рекомендуемых значений:

Примечание. Ряд передаточных чисел червячных передач по ГОСТ 2144-76: 8; 9; 10; 11,2; 12,5; 14; 16; 18; 20; 22,4; 25; 28; 31,5; 35,5; 40 и т. д.

Коэффициент смещения

Рекомендуемые пределы значений коэффициента смещения для червячных передач . Однако допускается диапазон .

В некоторых случаях после произведенных расчетов следует уточнить передаточное число передачи и отклонение фактического значения от заданного .

Если последнее неравенство выполняется, то можно продолжать расчет геометрических размеров червяка и червячного колеса. Делительный диаметр червяка

и червячного колеса

Диаметр вершин витков червяка и зубьев червячного колеса

Диаметр впадин витков червяка и зубьев червячного колеса

Наибольший диаметр червячного колеса

Принимаем

Если коэффициент смещения , то для червяка следует определять начальный диаметр:

Длина нарезанной части червяка определяется по формулам ГОСТ 19650-74 (табл. 7.7).

Для фрезеруемых и шлифуемых червяков при увеличивают на 25 мм, при = (10-16) мм — на 35-40 мм, при > 16 — на 50 мм, что связано с искажением профиля витка червяка при входе и выходе режущего инструмента. Если коэффициент смещения занимает промежуточное значение (отличается от указанных в табл. 7.6), определяют но тому из уравнений, которое дает большее значение .

Для

т.к. <10, то увеличиваем на 25 мм. Принимаем = 120 мм.

Ширина венца червячного колеса

Полученное значение округляется до величины из ряда нормальных линейных размеров. Принимаем = 56 мм.

Определяем угол охвата червяка червячным колесом :

Условие > 90° выполняется.

Определяем силы в зацеплении червячной передачи.

Следует изобразить схему действия сил и определить их величины. Если в задании не оговорено направление вращения и нарезки винтовой линии червяка, то ими можно задаться самостоятельно. Следует учитывать, что если червяк имеет правое направление винтовой линии, то передаточное отношение — положительная величина. Если червяк имеет левое направление винтовой линии, то — отрицательная величина.

Предположим, что червяк с правым направлением витка вращается по часовой стрелке. Схема действия сил показана на рис. 7.2.

Выполняем проверочный расчет червячной передачи на прочность но контактным напряжениям.

Определяем скорость скольжения в зацеплении

где — окружная скорость на червяке;

Уточняем допускаемое напряжение для найденной скорости скольжения:

Расчетное контактное напряжение

где — коэффициент динамической нагрузки

Определяем КПД передачи:

где — приведенный угол трения, определяемый экспериментально (табл. 7.8).

Меньшие значения приведены для оловянной бронзы, большие для безоловянной бронзы, латуни и чугуна.

Осуществляем проверку зубьев колеса по напряжениям изгиба. Расчетное напряжение изгиба

где — коэффициент формы зуба, который принимается по табл. 7.9 в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса ;

— коэффициент концентрации нагрузки по длине зуба; для постоянной нагрузки = 1,0;

— коэффициент динамической нагрузки, зависящий от скорости колеса; при

Условие прочности выполняется.

Тепловой расчет.

Рабочая температура масла без искусственного охлаждения

где — КПД червячной передачи; — мощность на червяке, Вт;

— коэффициент теплоотдачи, при плохих условиях охлаждения; = 13-17 при хороших условиях охлаждения);

— площадь охлаждения корпуса без учета площади дна корпуса, , где — межосевое расстояние червячной передачи;

— коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму;

— максимально допустимая температура напева масла:

Если рабочая температура масла превышает допустимое значение, то следует принимать меры по охлаждению масла: увеличивать площадь охлаждения за счет применения ребер охлаждения на корпусе редуктора, устанавливать на валу червяка вентилятор, применять водяное охлаждение и т. д.

При охлаждении вентилятором

где коэффициент выбирается из таблицы в зависимости от частоты вращения вентилятора (табл. 7.10).

7.3. Расчет цепной передачи

Исходные данные для расчета цепной передачи

По табл. 7.11 по передаточному числу принимаем число зубьев меньшей звездочки = 25, тогда число зубьев большой звездочки

Определяем коэффициент, учитывающий условия эксплуатации:

где — коэффициент динамичности нагрузки при спокойной нагрузке; = 1 [9, с. 68];

— коэффициент, учитывающий межосевое расстояние; примем = 1 при

— коэффициент, учитывающий наклон передачи к горизонту, если линия центров наклонена до 60°; = 1;

— коэффициент, зависящий от способа регулирования натяжения цени; при регулировке оси одной из звездочек = 1;

— коэффициент, учитывающий характер смазки; при регулярной капельной смазке = 1;

— коэффициент, зависящий от продолжительности работы в сутки; при односменной работе = 1.

Ориентировочно допускаемое давление в шарнирах определим но табл. 7.12 в зависимости от частоты вращения меньшей звездочки

Определим ориентировочное значение шага цепи, принимая число рядов цепи = 1:

Зададимся двумя смежными шагами цепи ПР по ГОСТ 13568-75 (табл. 7.13) и рассчитаем оба варианта (табл. 7.14).

Расчетный коэффициент запаса прочности

но табл. 7.18

Условие выполняется.

Принимаем роликовую однорядную цепь ПР-25,4-56700 но ГОСТ 13568-75.

Наибольшая хорда, необходимая для контроля звездочек:

Координаты точки

Координаты точки

Угол наклона радиуса вогнутости

Ширина внутренней пластины = 24,13 мм по ГОСТ 13568-75. Расстояние между внутренними пластинами = 15,88 мм по ГОСТ 13568-75.

Радиус скругления зуба

Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг скруглений

Диаметр обода (наибольший)

Радиус скругления у основания зуба при

Ширина зуба однорядной звездочки



Это курсовая работа взята со страницы готовых курсовых работ по прикладной механике:

Курсовые работы по прикладной механике

Возможно эти курсовые работы вам будут полезны:

Расчет привода с горизонтальным цилиндрическим косозубым редуктором
Расчет привода с коническим прямозубым редуктором
Расчет привода с зубчато-ременной передачей
Расчет привода с клиноременной передачей