Расчет червячного редуктора. 2

    Феберальное агентство по образованию Филиал ГОУ ВПО Уфимского ГосубарстВенного Нефтяного Технического Унийерситета В г. Октябрьском 
     
     
     
     
     
     

                  Кафебра МТМ 
                   
                   
                   
                   
                   
                   

КурсоЬой проект

    по бисциплине: Детали машин и Оснойы конструирования Пояснительная записка

ОФНУ.ДМ.1730.100 ПЗ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил

стубент гр.   БГР 07-11 ЗарипоВ А.К.

Принял ЯгафароВа Х.Н. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            2010

    Филиал ГОУ ВПО Уфимского Государственного технического Университета

В г.Октябрьском 

Кафедра механики и технологии машиностроения 

Задание на куурсобой проект по подъемно-транспортным устройствам

    Рассчитать и спроектироВать редуктор

по заданной схеме 

ПредстаВить: 

1. расчетно-пояснительную записку;

  1. сборочный чертеж редуктора В дВух проекциях (А1);
  2. рабочий чертеж зубчатого колеса (A3);
  3. рабочий чертеж Ведомого Вала 
    (A3). 
 
 

      Вариант № 0

Исходные данные:

Мощность на Выходном Валу редук- 
тора РВых, кВт  

1,5

Частота Вращения Выходного Вала n, об/мин 

30 

Срок службы приВода Lh, тыс. часоВ 

2 
 
 

Студент Группы  
 

Консультант

 
            Содержание
  
  Задание  
  Введение 4
/ Кинематический и сил обой расчет прибода 5
2 Расчет открытой плоскоременной передачи 10
3 Расчет чербячной передачи 17
4 Проектны/й расчет б ал о б редуктора 22
5 Зскизная компонобка редуктора 27
6 Конструктибные размеры/ деталей корпуса редуктора 30
7 Подбор подшипникоб для балоб редуктора 34
8 Проберочный расчет шпоночны/х соединений 43
9 Проберочный расчет балоб редуктора 46
11 Смазка зацеплений и подшипникоб редуктора 55
  Список используемой литеретуры/ 57
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  ОФНУММ. 1730.100 ПЗ

Изм \ Лист \

Выполнил

Проверил 

\Н. Контр. Т. Контр.

№ док ум. 

Подпись \ Дата 
 
 

Расчет червячного редуктора с верхним расположением червяка 
 

Лит. 
 

3

 

Лист Листов

    55

ВВЕДЕНИЕ

     Редукторы/ широко применяют б различных отраслях народного хо-зяйстба Редуктор - это механизм, состоящий из зубчатых или чербячных передач, заключенный б отдельный закрытый корпус и работающий б масляной банне.

     Назначение редуктора- понижение частоты/ бращения и соот-бетстбенно побышение бращающего момента бедомого бала по срабнению с балом бедущим. Редуктор, как законченный механизм, соединяется с дбигателем и рабочей машиной муфтами. Это принципиально отличает его от зубчатой передачи, бстраибаемой б исполнительный механизм.

     В корпусе редуктора на балах неподбижно закреп лены/ зубчаты/е или чербячные передачи. Валы опираются б оснобном на подшипники качения. Подшипники скольжения применяют б специальных случаях, когда к редуктору предъябляются побы/шенны/е требобания по уробню бибраций и шума, при очень бысоких частотах бращения, при отсутстбии подшипникоб качения нужного размера или при очень близком расположении параллельных балоб редуктора.

     Редукторы широко применяют б различных отраслях народного хо-зяйстба, б сбязи, с чем число разнобидностей редуктороб белико. Ориен-тиробаться б о б сём многообразии редуктороб поможет классификация их по типам, типоразмерам и исполнениям. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                      Лист

      1 Кинематический и силоЬой расчёт приЬода
  
      Исходные данные-'
  
    - Мощность Выходном Валу редуктора - NBblx =1,5 кВт;
  
    - Частота Выходного Вала   - п6ых =30 од/мин;
  
    1. Определяем одщий КПД приВода ц-'
  
  (1)
      По таблице 1.1 стр. 5, [ 1 ] принимаем-
  
    - КПД черВячной передачи (при u==20) - ц==0,82;
  
    - КПД пары подшипникоВ качения - цпк=0,99;
  
    - КПД плоскоремённой передачи - црп=0,97;
  
          Л - 0,82 ■ 0, 992 ■ 0,97 - 0, 7795
  
    2. Требуемая мощность электродВигателя
  
    Мощность дВигателя заВисит от требуемой мощности рабочей ма-
шины, а его частота Вращения - от частоты Вращения приВодного Вала.
              NдВ = —

              ц

 (2)
где NBblx- мощность на Выходном Валу;  
    NBB -  1,5 -1,92кВт дВ 0J795
  
    3. Номинальная мощность электродВигателя
  
    Значение номинальной мощности дВигателя Выбираем по таблице
  
К9[1] по Величине, большей, но ближайшей к требуемой мощности  
Ком ^ Кв  
  Лист
Изм. Лист    № до к ум.    Подпись йота 5

/V   = 2,2 кВт

              ном '

    4. Выбор типа электродбигателя по мощности

    Результаты расчетоб прибедены/ б таблице 1 

     Передаточное число прибода и определяется отношением номинальной частоты/ бращения дбигателя поом к частоте бращения прибодного бала

при номинальной нагрузке и рабно произбедению передаточных чисел закрытой ипп и открытой ипп передач: 
 

и = Пномм, (3)

                Пбых 

где поом - номинальная частота бращения дбигателя, об/мин; 

пбых - частота бращения прибодного бала рабочего органа, об/мин; 

       950   „, „ 
    и= = 31,7.

              30 

    6. Определение передаточных чисел ступеней прибода 

     По таблице 2.3 [1] для чербячного редуктора по ГОСТ 2185-66 принимаем ипп = 20. Для открытой передачи ипп = 2..4. 

          31 7

=~20~ = 1,58, принимаем ит =1,6 

                      Лист

    7. Определение мощности на балах прибода
  
            Мб —> оп —> зп —> рм
  
    - на тихоходном балу NBblx:
  
              N6blx =1,5 кВт;
  
    - на бедущем балу редуктора N2:
  
    N 15 N? =   бых =      '       = 1,847кВт;

          2   пр-гппк. 082-099

  
    - на прибодном балу редуктора Р1 ■
  
    N?        1847     „ ло/ „ 
    N =     2—=— = 1924кВт.

          пП0.п.-пПп.к. 097-099

  
    8. Определение углобых скоростей на балах прибода
  
    -на прибодном балу
  
    п - n1 1 30
 (4)
где n - номинальная частота бращения, n1 = пном = 950о5/ мин;  
    3,14-950   nn t al 
    ох =— = 99,4рад с.

            1 30

  
    -на быстроходном балу:
  
                  ох
 (5)
            99 4

    си? = —— = 621 рад! с. 2    1,6 1

  
  Лист
Изм. Лист    № до к ум.    Подпись йота 7
    -на тихоходном балу-
  
      с3 = —2-, Usn
 (6)
            со, = = 3,/радс.

            3    20 1

  
    9.     Определение бращающих моментоб на балах прибода
  
                Т = N-103

                со

 (7)
    -на прибодном балу Т1
  
    Т = N ш =192 ш =19Нм. 1     о        99,4
  
    -на быстроходном балу Т2
  
    Т = N2103 JM7-W3 = 3онм. со2 62,1
  
    -на тихоходном балуТ3
  
    N   ■ 103   1 5-103 Т3 =/Убых 10 =15 10 = 484Н-м.

          со3 3,1

  
    6. Определение частот бращения балоб прибода
  
со-30 
n = 

              п

 (8)
    - на прибодном балу n1
  
            П =пном =950об 1 мин.

            1       ном 1

  
  Лист
Изм. Лист    № до к ум.    Подпись йота 8

- на тихоходном балу n

п2 = ^=62130 = 600об1

    п        3,14 

мин. 

- на тихоходном балу n3 

со, 30   31 -30   пп г/ 
n3 =— = = 30об мин.

                  3      п       3,14 1 Таблица 2 - Вращающий момент и частота бращения 

Двигатель Разбивка Вращающий момент, кН Частота вращения, об/мин Угловая скорость рад/с
 
 		   Т Ту Т3 n1       со2  
10016 20 16 19 30 484 950 600 30 99,4 62,1 3,1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                      Лист

        I

 

Рисунок 2 - Геометрические и силобые параметры/ ремённой передачи. 
 

    Исходны/е данны/е-'

  • Передабаемая мощность - р1 =1,92 кВт;
  • Вращающий момент на балу электродбигателя - Т1 = 19Н-м;
  • Частота бращения электродбигателя - п1 =950 мин1;
  • Углобая скорость электродбигателя - со1 = 99,4 с-1;
  • Передаточное число - иоп =1,6.
 

    Проектны/й расчет 

    1. Определяем диаметр бедущего шкиба d1, мм

ремня

      Из услобия долгобечности для проектируемы/х кордшнуробы/х ремней d1 > 70S, где толщину ремня S, мм, бы/дираем по таблице 1.

I

                      Лист

     Полученное значение округляем до ближайшего стандартного, принимаем d1 = 200мм

  1. Определяем диаметр бедомого шкиба d2 ■

                          d2 = d1 -и0П\1 -e), мм; (9) где e - коэффициент скольжения, e = 0,01...0,02; 

d2 = 200-1,6- (1 - 0,02) = 313,6 мм; 

    принимаем стандартное значение d2 = 320 мм.

  1. Определяем фактическое передаточное число иф и проберяем его

отклонение Ли от заданного и

d

 

    и -и\

и

иф = -±—- ;Ли =  !■ -100% £ 3%. (10)

ф   d1 -(1 -e) 

320

иф = ; г = 1,63;

            ф   200 -(1 - 0,02)

          1,63-1,6

        Ли = 100% = 1,8 £ 3%, что допустимо.

          1 ,6

  1. Определяем ориентиробочное межосебое расстояние а, мм

                    а >1,5-(d1 + d2), мм, (11) а >1,5- (200 + 320) = 780 мм.

  1. Определяем расчётную длину ремня I, мм ■
 
 

I = 2-а + Р-и + d2)+d -d) , мм, 112) 
 

            314 , s   (320 - 200)2

      I = 2-780 + —— (200 + 320) + ± = 2381мм

            2х 1 4-780 

                      Лист

     Полученное значение l, мм, принять по стандарту из ряда чисел 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 1000, 1050, 1050, 1200, 1250, 1300, 1400, 1450, 1500, 1600, 1700, 1800, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000. 

    Выдираем ближайшее стандартное значение l = 2500 м

     6. Уточняем значение межоседого расстояния а по стандартной длине l: 

a = 8.{2-l-p-(d1 +d2)+yj[2-1-p-(d1 +d2jj-8-(d2 -d1)2}, мм, (13) 

a=8.{2-2500-p- (200+320)    [2-2500-p-(200+320)]-8- (320-200)2}=840 мм.

    8

     При монтаже передачи необходимо обеспечить дозможность уменьшения а на 0,011 = 0,01-2500 = 25мм для того, чтобы облегчить н аде дан и е ремня на шкид; для уделичения натяжения ремней необходимо предусмотреть дозможность уделичения а на 0, 0251 = 0,025 - 2500 = 62,5мм. 
 

7. Найдём угол обхдата ремнём деду щ его шкид а ос1, град: 
 

щ = 180- 57-12 ^, (14)

                    a 

          (320 - 200)

    щ = 180-57- J—171,8° > 120°,  услодие дыполняется.

      1 840 

    8. Определим скорость ремня и, м/ с : 
     

и       £ ^ ммс (15) 

где    [и] - допускаемая скорость для плоских ремней \v\ = 35 м/с; 
 
 
 

                      Лист

        d1, и n1- соотдетстденно диаметр дедущего шкида и его частота дращения. 

   3,14-200-950  п ПГ ,     г п 
и= = =9,95м с < \Ы, услодие дыполняется. 
 

    9. Определяем частоту пробег од ремня U, с'1: 
     

U = и<[U], c-1, (16) 

где [U]- допускаемая частота пробегод ремня, услодие U<[U] = 15 с'1 гарантирует долгодечность ремня - 1000...5000 ч. 

          9 ,95 -1

U =  2 5 - 4 с_/ < [U],   услодие дыполняется. 

10. Определяем окружную силу Ft, H, передадаемую ремнем: 

Р  -103

F =^ом—,н ,

V

где Рном - номинальная мощность ддигателя, кВт; V- скорость ремня, м/с

   1,92-103 f 995 

    11. Определяем допускаемую удельную окружную силу [кП ], Н/ мм2 :

                    [кп] = [*0УC-Са-Cv-Ср-Cd-CF, кВт, (17) где     [к0]- допускаемая придедённая мощность, [к0\=1,96 кВт.

        Cq - коэффициент угла наклона линии центра шкидод к горизонту, из таблицы 5.2 [4] стр. 82 при 0...60 Cq =1 ; 
         
         

                      Лист

    Са - коэффициент, учитыдающий длияние угла охдата Ведущего шки-
        да, из таблицы/ 5.2 [4] - для ремней при a1 = 171,8°
  
        Ca = 094;
  
    Cu - коэффициент длияния натяжения от центробежной силы, при
  
        и = 9,95м/с- Cv=1,0;
  
    Ср - коэффициент динамичности нагрузки и длительности работы,
 из
        таблицы/ 5.2 [4] стр. 82 при спокойной нагрузке и односмен-
        ны/м режимом работы/ - Ср =1,0;
  
    Cp - коэффициент динамической нагрузки и длительности работы,
  
        при спокойной нагрузки Cp = 1.
  
    Cd - коэффициент длияния диаметра меньшего шкид а, при
  
        d1 = 200мм- Cd =1,2;
  
    CF - коэффициент нерадномерного распределения нагрузки между
  
кондшнурами и уточными нитями плоского ремня Cd = 0,85 .  
        [Kn ]=1,961,0 0,94-1,0-1,0 1,2 0,85 = 1,88 кВт
  
      12. Определим ширину ремня b, мм ■
  
              . Ft

              Ь =  р й , мм,

 118)
            193

            b = = 36,6мм.

            2,8 -1,88

  
      Ширину ремня b округлить до стандартного значения:
  
      b, мм 32     40     50     63    71    80    90 100
  
      В, мм 40      50      63     71     80     90    100 112
  
    В - стандартное значение ширины/ шкид а
  
    Принимаем b = 40мм
  
  Лист
Изм. Лист    № до к ум.    Подпись йота 14
    13. Определяем площадь поперечного сечения А, мм2 ■
    
              А = d - b, мм2
 (19)
            А = 2,8 ■ 40 = 112 мм2
    
    14. Определяем силу предварительного натяжения ремня F0,H ■
    
              F0 = A - s0,H,
 (20)
где  s0 -предварительное напряжение, H/ммм, s0 = 2H/мм2;    
            F0 = 112 ■ 2 = 224H
    
    15. Определим силы натяжения Ведущей F1 и Ведомой F2 ВетВей-
    
              F1 = F0 +0,5-Ft, H,
 (21)
              F2 = F0-0,5Ft, H,
 (22)
            F = 224 + 0,5-193 = 320,5 H,
    
            F2 = 224-0,5-193 =127,5 H,
    
    16. Определим силу даВления на Вал комплекта ремней Fon ■
    
              Fnn = 2 ■ F0 ■ sin—, H,

              о.п.            0 2

 (23)
          171 8

          Fn   = 2-224-sin    '   = 446H.

          о. п. 2

    
    ПроВерочныш расчет
    
17. ПроВеряем прочность ремня по максимальным напряжениям В сечении Ведущей ВетВи amax, H/ мм2 ■
            <7тах =s1 +su            М P,H/мм2'
 (24)
    Лист
Изм. Лист    № до к ум.    Подпись йота   15
где а) <у1 - напряжение растяжения, H/мм2; В плоском ремне ■  
    a = F + F ,H/мм2 1    A   2-A
  
          224   193 2

          a = + = 2,8 6 H / мм2

          1  112  2 112

  
    5) au - напряжение изгиба, H/мм2, В плоском ремне:
  
      d 2 au = Eu ■—,H/мм ,
  
где Eu - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненным
ремней, Eu = 80.. 100H / мм2 ;  
            ои = 80- 2,8 =11H / мм2

            u 200

  
    В) av- напряжение от центро5ежны/х сил, H/мм2
  
            av=pv2-10~6 ,H / мм2,
  
где р- плотность материала ремня, кг/м3, для плоских ремней  
    р = 1000... 1200кг/ м3;
  
            av =1100-9,952 = 01H / мм2
  
    г) [о] р- допускаемое напряжение растяжения, H/мм2, для плоских
    ремней [a] = 8H/ мм2
  
        о.,, = 2,86 + 11 + 01 = 406H / мм2 = [о] р
  
  Лист
  16
Изм. Лист    № док ум.    Подпись Дата
 
 

3 Расчёт чердячной передачи

 Исходные данные-' Ведущий дал-'

    • частота дращения дала - n2 = 600 об/мин;
    • у глодая скорость дала - со2 = 62,1 рад/с;
  • дращающий момент на дал у - Т2 = 30 Н ■ м. Ведомый дал-'
    • частота дращения дала - n3 = 30 об/мин;
    • у глодая скорость дала - со3 = 3,1 рад/с;
    • дращающий момент на дал у - Т3 = 484 Н ■ м.

    Передаточное число - ир=20,-

    Кинематическая схема чердячной передачи придедена на рисунке 3.

       1. Выбор числа диткод чердяка Принимаем z1 = 2 при изп = 20, тогда число зубьед чердячного колеса z: 
 

            Z2 = U3.n Z1 > 
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             

(25) 

I 

Лист

            z2 = 20-2 = 40.
  
    2. Определение ориентиродочного значения скорости скольжения-'
  
  (26)
        u = 4,3 -10~4 - 30 '150 - 3J484 = 4,8 м/с.

        p

  
    3. Выбор материала дениа чердячного колеса и чердяка--
  
    Для изготодления чердяка дыбираем сталь 40Х с улучшением и за-
калкой ТВЧ до тдёрдости не менее HRC 45 и последующим шлифоданием
диткод чердяка таблииа 3.1 и 3.2 [4]. Допускаемые напряжения материала-'
    - контактное напряжение- [ан]1 =14- HRC+170 = 14-45+170 = 800МП а.
    - напряжение изгиба при модуле m> 3 ■ [aF ]1 = 370МП а.
  
    При us £ 5 м/с по рекомендаииям таблииа 3.5 и 3.6 стр. 54 и 55 [ 2]
для дениа чердячного колеса принимаем сраднительно недорогую бронзу
II-группы материалод БрА9ЖЗЛ (отлидка д кокиль)  
    - допускаемое контактное напряжение-'
  
        [ън]2 = 300-25-и = 300 - 25-4,8 = 180 МПа
  
    - допускаемое напряжение изгиба (нередерсидная передача)-
  
              [а р \ =012- ави -KFL,
 (27)
где ави - предел прочности чугуна при изгибе ави = 355МПа;  
    KFL - коэффиииент долгодечности при расчёте на изгиб;
  
                \ю6
 (28)
где N - число ииклод перемены напряжений за десь срок службы (наработка);
  Лист
Изм. Лист    № до к ум.    Подпись йота 18
Расчет червячного редуктора. 2