Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет червячной передачи

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………. 3

1. Расчет воздушной линии электропередач……………………………….. 4

2. Кинематический и силовой расчет электропривода…………………….4

2.1. Подборка электродвигателя………………………………………………4

2.2. Кинематический расчет привода…………………………………………5

2.3. Силовой расчет привода………………………………………………….. 6

3. Расчет червячной передачи………………………………………………… 6

3.1. Выбор материалов червячной пары и определение допустимых напряжений…………………………………………..…………………………. 6

3.2. Проектный расчет ………………….…………………………………….. 6

3.3. Геометрический расчет передачи……………………………………….. 7

3.4. Расчет усилий действующих в зацеплении……………………………...8

3.5. Проверочный расчёт червячной передачи…………………………….. 9

3.5.1. Проверочный расчет передачи на контактную выносливость........ 9

3.5.2. Проверочный расчет червячного зацепления на выносливость по напряжениям изгиба…………...……………………………………………... 10

4. Расчёт ведомого вала редуктора………………………………………….. 11

4.1. Выбор материалов вала редуктора…………………………………….. 11

4.2. Проектный расчет вала, подбор шпонок , подбор подшипников….. 12

4.3. Составление расчётной схемы ведомого вала редуктора, определение опорных реакций ……………………………………………………………... 15

4.4. Построение эпюр крутящих и изгибающих моментов..……………. 17

4.5. Проверочный расчёт ведомого вала…………………………………… 20

4.5.1. Проверочный расчёт ведомого вала на статическую прочность... 20

4.5.2. Проверочный расчёт ведомого вала на усталостную прочность.. 21

5. Проверочный расчёт подшипников вала по динамической грузоподъёмности………………………………………………………………22

6. Проверочный расчёт шпонок ведомого вала…………….……………...24

7. Выбор муфты………………………………………………………………...25

8. Тепловой расчёт редуктора………………………………………………...25

9. Выбор смазки деталей редуктора………………………………………….26

10. Выбор и обоснование посадок основных деталей редуктора…..……..26

11. Сборка редуктора…………………………………………………………..26

12. Литература…………………………………………………………………..28

Введение:

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включить, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники.

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:

- типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато – червячные);

- числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.);

- типу зубчатых колес (цилиндрические, конические , коническо – цилиндрические и т.д.);

- относительному расположению валов редуктора в пространстве(горизонтальные, вертикальные).

1. Расчёт воздушной линии электропередачи.

По условию задания для кВ выбираем провод

([1], табл. 4П, с. 32). По отношению определяем допускаемое напряжение для материала провода по ([1], табл. 10П, с. 34): МПа.

Из условия прочности провода на растяжение определяем тянущее усилие : , тогда , где - коэффициент снижения допускаемого напряжения, учитывающий реальные условия эксплуатации ЛЭП;

- площадь поперечного сечения провода: мм²

Тогда Н; принимаем Н.

Определяем мощность на выходном валу привода, учитывая, что м,

м/с: Вт.

Определяем угловую скорость вращения барабана лебёдки. Известно, что , тогда с^-1.

Так как , тогда частота вращения барабана

об/мин. Принимаем об/мин.

2. Кинематический и силовой расчёт привода.

2.1. Подбор электродвигателя.

Определяем общее передаточное отношение привода:

Известно, что , тогда требуемая частота вращения вала электродвигателя

об/мин

Определяем общий КПД привода:

- КПД червячного редуктора;

- КПД цепной передачи;

- КПД одной пары подшипников качения.

Известно, что , тогда требуемая мощность электродвигателя

Вт

Подбираем электродвигатель: ; кВт; об/мин.

2.2. Кинематический расчёт привода.

Уточняем передаточное отношение:

Уточняем передаточное отношение цепной передачи, принимая передаточное отношение редуктора :

Определяем частоту вращения каждого вала привода.

Червячный редуктор:

вал колеса об/мин

вал червяка об/мин

Угловая скорость:

вал колеса с^-1

вал червяка с^-1

Ременная передача:

ведомый вал об/мин

ведущий вал об/мин

2.3. Силовой расчёт привода.

Определяем момент каждого вала привода.

Червячный редуктор:

вал колеса Н м

вал червяка Н м

Ременная передача:

ведомый вал Н м

ведущий вал Н м

3.2 Проектный расчёт червячной передачи.

Определяем скорость скольжения в зацеплении.

м/с

Определяем расчётное допускаемое контактное напряжение зубьев червячного колеса, при скорости скольжения м/с ([2], табл. 8.2, с. 74):

МПа

Учитывая, что передаточное отношение редуктора , принимаем заходность червяка редуктора .

Определяем число зубьев колеса:

Вычисляем коэффициент диаметра червяка:

Определяем межосевое расстояние:

мм

Определяем осевой модуль:

мм

Принимаем стандартные значения ([2], табл. 8,3., с. 75):q=10; мм.

Уточняем межосевое расстояние при принятых стандартных значениях , :

мм

3.3. Геометрический расчет передачи

Коэффициент смещения инструмента:

Геометрические размеры червяка и червячного колеса сведены в таблицу (значения в мм)

3.4 Расчёт усилий, действующих в червячном зацеплении.

Расчёт сил, действующих в зацеплении, проводят из условия, что силы распределённые по линии контакта зубьев и витков, сосредоточены в полюсе зацепления. Направление действия сил зависит от вращения червяка и направления его нарезки.

Сплошными линиями показаны силы, действующие на червяк, пунктирными – на колесо.

Окружная сила червяка равна и противоположна по направлению осевой силе на колесе :

Окружная сила на колесе равна и противоположна по направлению окружной силе червяка :

Радиальные силы равны по величине, но противоположны по направлению:

где: - угол профиля в осевом сечении.

3.5 Проверочный расчёт червячной передачи.

Уточняем КПД редуктора:

Приведённый угол трения ([2], табл. 8.8, с. 80):

Делительный угол подъёма линии витка ([2], табл. 8.7, с. 79):

Уточняем скорость скольжения в зацеплении:

м/с

Уточняем допускаемое напряжение зубьев червячного колеса, при уточнённой скорости скольжения м/с ([2], табл. 8.2, с. 74):

МПа

Уточняем вращающий момент на червяке:

Н м

3.5.1. Проверочный расчет передачи на контактную выносливость.

Определяем коэффициент, учитывающий условный угол обхвата червяка колесом и угол подъёма линии витков червяка:

Условный угол обхвата:

где: - ширина венца червячного колеса

мм; мм

Определяем коэффициент нагрузки:

Коэффициент динамической нагрузки ([2], табл. 8.13, с. 82):

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца колеса при постоянной нагрузке:

Определяем контактные напряжения, действующие на зубья червячного колеса, и сравниваем с допускаемыми :

Коэффициент , зависящий от контактирующих материалов червячной пары и угла зацепления (угол профиля в осевом сечении), для сопряжённой пары бронза - сталь равен:

МПа

Сравниваем:

МПа,

т.е. на контактную выносливость запас обеспечен.

3.5.2. Проверочный расчет червячного зацепления на выносливость по напряжениям изгиба.

Проверочный расчёт зубьев венца червячного колеса на изгибную выносливость производим по формуле:

Определяем число зубьев эквивалентного колеса:

Определяем коэффициент , учитывающий форму и повышенную прочность зуба червячного колеса вследствие его дуговой формы ([2], табл. 8.6, с. 77):

Коэффициент нагрузки

Вычисляем :

МПа

4. Расчёт ведомого вала редуктора.

4.1. Выбор материалов валов редуктора.

Валы выполняют из конструкционной стали. Ведущий вал – вал червяка. Требования к материалу данного вала обусловлены требованиями предъявляемыми к материалу червяка.

Ведомый вал изготавливают из материала «Сталь 45». Механические характеристики материала приведены в таблице ([2], табл. 10.1, с. 96).

Таблица

4.2. Проектный расчёт валов.

В проектном расчёте определяют диаметры выходных концов валов из условия прочности на кручение при МПа.

Условие прочности на кручение

Требуемый диаметр вала определяется учитывая, что :

Ведущий вал. Если ведущий вал редуктора соединяется с валом электродвигателя, то диаметр выходного конца вала принимается равным диаметру вала электродвигателя.

Вращающий момент на валу Н м.

мм

Принимаем мм.

Значения диаметров ступеней вала определяем по эмпирическим зависимостям и разрабатываем эскиз вала.

Эскиз вала червяка.

Диаметр в сечении посадки подшипников:

мм

Принимаем мм.

Диаметр в сечении червяка:

мм

Принимаем мм.

Ведомый вал. Вращающий момент на валу Н м.

мм

Принимаем мм.

Значения диаметров ступеней вала определяем по эмпирическим зависимостям и разрабатываем эскиз вала.

Эскиз вала колеса.

Диаметр в сечении посадки подшипников:

мм

Принимаем мм.

Диаметр вала в сечении посадки колеса:

мм

Принимаем мм.

4.2. Подбор шпонок. ([3], табл. 8,9., с. 169).

Ведущий вал.

Ведомый вал.

Т.к. геометрические размеры шестерни незначительно отличаются от диаметра ведущего вала, шестерню принимаем за одно целое с валом, т.е имеем вал-шестерню.

4.2. Подбор подшипников.

Учитывая, что вал воспринимает осевые и радиальные нагрузки, выбираем роликовые конические подшипники качения.

Ведущий вал.

Подшипник:

№ 7312

мм;

мм.

Расчёт:

мм;

Принимаем: мм.

Ведомый вал.

Подшипник:

№ 7315

мм; ;

кН

Расчёт:

мм;

4.3. Составление расчётной схемы ведомого вала редуктора, определение опорных реакций, построение эпюр крутящих и изгибающих моментов.

1. Определяем усилия действующие на колесо.

Определяем усилия действующие на колесо.

Окружное усилие

;

Радиальное усилие

Осевое усилие

Н м

2. Составляем расчётную схему. Для этого все силы приводятся к оси вала. Вал представляется в виде балки на двух шарнирных опорах (шарнирно-подвижная и шарнирно-неподвижная).

4.4. Построение эпюр крутящих и изгибающих моментов

Строем эпюры изгибающих и крутящих моментов.

3. Рассматриваем силы, действующие в вертикальной плоскости, определяем реакции и строем эпюру изгибающего момента.

Н, знак «-» говорит о том , что силу нужно перенаправить.

Проверка:

Строем эпюру изгибающего момента (эпюра ).

Уч. к. АВ

;

м; Н м

Уч. к. DC

;

м; Н м

Уч. к. СВ

; Н м

м; Н м

4. Рассматриваем силы, действующие в горизонтальной плоскости, определяем реакции и строем эпюру изгибающего момента.

Проверка: