123863 (Проектирование одноступенчатого червячного редуктора привода междуэтажного подъемника)

Содержание курсового проекта

1. Введение

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

2.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя

2.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

3. Расчет червячной передачи

3.1 Выбор материала червячного колеса

3.2 Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

3.3 Проектный расчёт червячной передачи

3.4 Проверочный расчёт червячной передачи

3.5 Расчет червячной передачи на нагрев

4. Предварительный расчет валов и выбор подшипников

5. Конструирование корпуса и крышки редуктора

6. Проверочный расчет шпонок

6.1 Быстроходный вал

6.2 Тихоходный вал

7. Проверочный расчет быстроходного вала;

8. Подбор подшипников качения быстроходного вала;

9. Подбор и расчет муфты;

10. Выбор смазочных материалов;

11. Список использованной литературы.

1. Введение

В данном курсовом проекте спроектирован одноступенчатый червячный редуктор привода междуэтажного подъемника.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

Назначение редуктора – уменьшение частоты вращения и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указанию конкретного назначения. Редуктор 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 в пространстве (горизонтально, вертикально); особенностям кинематической схемы (развернутая, соостная и т.д.).

Как горизонтальные, так и вертикальные редукторы могут иметь колеса с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпуса чаще выполняют литыми чугунными, реже – сварными стальными.

При серийном производстве целесообразно применять литые корпуса. Валы монтируют на подшипниках качения или скольжения. Последние обычно применяют в тяжелых редукторах.

Максимальное передаточное число одноступенчатого червячного редуктора по ГОСТ 2185-66 u_max = 80. Высота одноступенчатого редуктора с таким или близким к нему передаточным числом больше, чем двухступенчатого с тем же значением u. Поэтому практически редукторы с передаточными числами, близкими к максимальным, применяют редко, ограничиваясь u ≤ 63.

Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для редуктора всех типов обусловлен удобством общей компоновки привода (относительным расположением двигателя и рабочего вала приводимой в движение машины и т.д.).

В одноступенчатом червячном редукторе используется червячная передача, состоящая из червяка и червячного колеса. Червячное колесо устанавливается на тихоходном валу, а вал-червяк является быстроходным валом. В качестве опор валов используются как правило, подшипники качения. Установка передачи в отдельном корпусе гарантирует точность сборки, лучшую смазку, более высокий КПД, меньший износ, а так же защиту от попадания в нее пыли и грязи.

Сборку редуктора производят в следующем порядке:

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии со сборочным чертежом (или чертежом общего вида).

Начинают сборку с того, что на быстроходный вал одевают маслоотражательные кольца и подшипники качения, предварительно нагрев их в масле до 80…100 С.

Собранный быстроходный вал-червяк укладывают в основании корпуса. В начале сборки тихоходного вала закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала. Затем надевают распорную втулку и устанавливают подшипники качения. Вал укладывают в основание корпуса и надевают крышку редуктора, для центровки ее устанавливают с помощью двух конических штифтов и затягивают болты. Сопрягаемые поверхности корпуса и крышки редуктора предварительно смазывают спиртовым лаком.

Далее в сквозные крышки подшипников вставляют манжеты. Глухие и сквозные привёртные крышки подшипников вместе с набором прокладок устанавливают на торцах корпуса при помощи болтов.

Перед началом работы в редуктор заливают масло выше уровня нормы на 5…15 мм.

Перед эксплуатацией редуктор должен быть обкатан по условиям завода-изготовителя.

Разборку редуктора производят так же, как и сборку, но в обратной оследовательности.

2. Выбор двигателя и кинематический расчёт привода

2.1 Определение мощности и частоты вращения двигателя

Определяем требуемую мощность рабочей машины:

Р_рм = Fv,

где F – тяговое усилие цепи, кН;

v – линейная скорость грузовой цепи, м/с.

Р_рм = 40,5 = 2,0 кВт.

Определим общий КПД привода

= _зпопм²_пкпс,

где _зп – КПД закрытой передачи; _оп – КПД открытой передачи; _м – КПД муфты; _пк – КПД одной пары подшипников качения; _пс – КПД одной пары подшипников скольжения (на приводном валу рабочей машины).

= 0,80,920,980,99²0,985 = 0,696.

Определяем требуемую мощность двигателя:

Р_{дв.треб} = Р_рм/ = 2,0/0,696 = 2,87 кВт.

По [1, таблица К9] выбираем двигатель 4АМ100S4У3 с номинальной мощностью Р_ном=3кВт и номинальной частотой вращения n_ном = 1435 об/мин.

2.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней

Определим частоту вращения приводного вала рабочей машины:

n_рм = 601000v/(D),

где v – линейная скорость грузовой цепи, м/с;

D – диаметр звездочки, мм.

n_рм = 6010000,5/(3303,14) = 29,0 об/мин.

Определяем передаточное число привода:

u = n_ном/n_рм = 1435/29,0 = 49,56.

Определим передаточное число открытой передачи, принимая передаточное число редуктора u_зп = 20:

u_оп = u/u_зп = 49,56/20 = 2,48.

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

В соответствии с заданной последовательностью соединения элементов привода по кинематической смене используем следующие формулы для вычисления мощности, частоты вращения, угловой скорости и вращающих моментов на валах привода:

Вал двигателя:

n_дв = n_ном = 1435 об/мин;

_дв = n_дв/30 = 3,141435/30 = 150,2 рад/с;

P_дв = 2,87 кВт;

Т_дв = Р_дв/_дв = 2,871000/150,2 = 19,1 Нм.

Быстроходный вал:

n₁ = n_дв = 1435 об/мин;

₁ = _дв = 150,2 рад/с;

Р₁ = Р_двмпк = 2,870,980,99 = 2,79 кВт;

Т₁ = Т_двмпк = 19,10,980,99 = 18,6 Нм.

Тихоходный вал:

n₂ = n₁/u_зп = 1435/20 = 71,75 об/мин;

₂ = ₁/u_зп = 150,2/20 = 7,51 рад/с;

Р₂ = Р_1зппк = 2,790,80,99 = 2,21 кВт;

Т₂ = Т₁u_зпзппк = 18,6200,80,99 = 294 Нм.

Вал приводной рабочей машины:

n_рм = n₂/u_оп = 71,75/2,48 = 28,95 об/мин;

_рм = ₂/u_оп = 7,51/2,48 = 3,03 рад/с;

Р_рм = Р_2оппс = 2,210,920,985 = 2,0 кВт;

Т_рм = Т₂u_опоппс = 2942,480,920,985 = 660 Нм.

Таблица 1 – Силовые и кинематические параметры привода

3. Расчет червячной передачи

3.1 Выбор материала червячного колеса

Определим скорость скольжения:

4,37,5120(294)^1/3/1000 = 4,29 м/с.

По [1, таблица 3.5] выбираем из группы I материал БрО10Ф1, полученный способом литья в кокиль, _в = 275 Н/мм², _т = 200 Н/мм².

3.2 Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

Допускаемые напряжения для червячного колеса определяем по формулам из [1, таблица 3.6].

Наработка за весь срок службы:

N = 573₂L_h = 5737,5120000 = 86064600.

Коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность:

K_HL = (10⁷/N)^1/8 = (10⁷/86064600)^1/8 = 0,76.

Определяем допускаемые контактные напряжения:

[]_Н = 0,9K_HLC_vв = 0,90,761275 = 189,1 Н/мм²,

где C_v – коэффициент, учитывающий износ материала [1, С.55].

Так как червяк располагается в масляной ванне, то полученное значение допускаемого напряжения не изменяем, т.е. []_Н = 189,1 Н/мм².

Коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность:

K_FL = (10⁶/N)^1/9 = (10⁶/86064600)^1/9 = 0,61.

Определяем допускаемые напряжения изгиба:

[]_F = (0,08_в + 0,25_т)K_FL = (0,08275 + 0,25200)0,61 = 43,9 Н/мм².

3.3 Проектный расчёт червячной передачи

Определяем межосевое расстояние:

a_w = 61(Т₂10³/[]²_Н)^1/3 = 61(29410³/189,1²)^1/3 = 123,11 мм.

Полученное значение округляем до ближайшего большего стандартного значения межосевого расстояния для червячной передачи a_w = 125 мм.

Число витков червяка z₁ = 2. Число зубьев колеса z₂ = z₁u = 220 = 40. Округляем до целого числа z₂ = 40.

Определим модуль зацепления

m = (1,5…1,7)a_w/z₂ = (1,5…1,7)125/40 = 4,69…5,31 мм,

округляем в большую сторону до стандартного значения m = 5 мм.

Определяем коэффициент диаметра червяка:

q = (0,212…0,25)z₂ = (0,212…0,25)40 = 8,48…10,00;

округляем в большую сторону до стандартного значения q = 10.

Коэффициент смещения инструмента

х = (a_w/m) – 0,5(q + z₂) = 0,00.

Определим фактическое передаточное число и проверим его отклонение от заданного:

u_ф = z₂/z₁ = 40/2 = 20,00;

(|20,00 – 20|/20)100% = 0,00 < 4%.

Определим фактическое значение межосевого расстояния

a_w = 0,5m(q + z₂ + 2x) = 0,55(10 + 40 + 20,00) = 125,00 мм.

Вычисляем основные геометрические размеры червяка:

делительный диаметр