Червячный одноступенчатый редуктор (стр. 1 из 4)

Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству

Камчатский Государственный Технический Университет

Кафедра механики

Курсовой проект

по деталям машин

“Червячный одноступенчатый редуктор”

ПМТ000108.000

Проект выполнил:

Студент группы 98 Т

Молчанов Д.А.

Проект принял:

к.т.н. доцент

Лебедева А.П.

Петропавловск-Камчатский

2000

1. Выбор двигателя, кинематический расчет привода

1.1 Определение общего КПД двигателя

КПД закрытой передачи- hзп=0,79

КПД подшипников качения- hпк=0,99

КПД муфты- hм=0,98

1.2 Определение мощности на выходном валу

Ррм=Qu=2700×2=5400 (Вт)

1.3 Определение требуемой мощности электродвигателя

Рдв=Ррм/h=5400/0,79=8625,46 (Вт)

1.4 Подбор двигателя

Рном³Рдв

Рном=11 кВт

Типоразмер двигателя	Синхронная частота вращения п, об/мин.	Номинальная частота nном,об/мин
4А132М4У3	1500	1458
4А160S6У3	1000	973

1.5 Определение передаточного числа привода

Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя nном. К частоте вращения приводного вала рабочей машины nрм при номинальной нагрузке: и=пном/прм.

и1=n1ном/nрм=1458/121,6=11,99

и2=n2ном/nрм=973/121,6=8,0016

иф=8

1.6 Сравнительный анализ по величине погрешности общего передаточного отношения и выбор одного двигателя

; Du2=0,02%

Выбираем двигатель 4А160S6У3 (Рном=11 кВт, пном=973 об/мин, изп=8)

1.7 Определение силовых и кинематических параметров привода

Частота вращения п, об/мин.

пдв=пном=973 об/мин

пБ=пном=973об/мин

пт=пБ/изп=973/8=121,6 об/мин

Угловая скорость w, 1/с

wном=pпном/30=3,14×973/30=101,8 (1/с)

wБ=wном=101,8 (1/с)

wТ=wБ/изп=101,8/8=12,7 (1/с)

Вращающий момент Т, Н×м

Тдв=Рдв/wном=8652,46/101,8=85 (Н×м)

ТБ=Тдвhмhпк=85×0,98×0,99=82,5 (Н×м)

Тт=ТБизпhзпhпк=82,5×8×0,85×0,99=555 (Н×м)

Таблица 1.

Вал	Кинематические параметры. Тип двигателя :4AM132S6У3(Рном=5,5кВт, nном=965об/мин, u=8.)
	КПД h	Передаточное число и	Угловая скорость w, 1/с	Частота вращения п, об/мин	Вращающий момент Т, Н×м
Дв	0,79	8	101,8	973	85
Б			101,8	973	82,5
Т			12,7	121,6	555

Дв-вал двигателя,

Б-вал редуктора быстроходный,

Т-вал редуктора тихоходный,

2. Выбор материала червяка и червячного колеса. Определение допускаемых напряжений

Выбираем марку стали для червяка и определяем её механические характеристики: (по табл. 3.1, А.Е. Шейнблит «КПДМ») при мощности P=11 кВт червяк изготовляется из стали 40Х с твёрдостью ≥ 45 HRCэ, термообработка- улучшение и закалка ТВЧ (током высокой частоты); (по табл. 3.2, А.Е. Шейнблит «КПДМ») для стали 40Х- твёрдость 45…50 HRCэ, σв=900 Н/ мм2, σт=750 Н/ мм2.

Определяем скорость скольжения

(м/с).

В соответствии со скоростью скольжения (по табл. 3.5, А.Е. Шейнблит «КПДМ» ) из группы II принимаем сравнительно дешёвую бронзу БРА10Ж4Н4, полученную способом центробежного литья; σв=700 Н/ мм2, σт= 460 Н/ мм2.

Для материала венца червячного колеса (по табл. 3.6, А.Е. Шейнблит «КПДМ») определяем допускаемые контактные [σ]H и изгибные [σ]F напряжения.

а) при твёрдости витков червяка ≥ 45 HRCэ [σ]H=300- 25Vs= 210 (Н/ мм2).

б) коэффициент долговечности

,

где наработка

N= =573wТLh=

(циклов).

Тогда

.

Для нереверсивной передачи:

[σ]F=

Н/мм2

Таблица 2. Механические характеристики материалов червячной передачи.

Элемент передачи	Марка материла	Dпред.	Термообработка	HRCэ	σв	σт	[σ]H	[σ]F
			Способ отливки		Н/мм2
Червяк	Сталь 40Х	125	У+ ТВЧ	45…50	900	750	-	-
Колесо	БРА10Ж4Н4		Ц	-	700	460	210	106,02

3. Расчет закрытой червячной передачи.(стр.71-75, Ш.). Проектный расчёт

Определить главный параметр - межосевое расстояние из условия контактной выносливости:

,

где (стр. 61 формула 4.19, стр.64 параграф 4.4, Ч.)

К- коэффициент нагрузки, и который равен: К=1,2 .

z2=u×z1, где z2- число зубьев червячного колеса; z1-число витков червяка, зависит от передаточного числа редуктора u: при u=8, z1=4 (п. 4.3(пп.2), А.Е. Шейнблит «КПДМ»).

z2=8×4=32.

(мм).

Определить модуль зацепления m, мм:

(мм).

Принимаем по ГОСТ 2144-76 m=8, q=8.

Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q:

Определить основные геометрические размеры передачи, мм (стр.73, Ш.)

Основные размеры червяка:

Делительный диаметр червяка

d1=dw1=q×m=8×8=64 (мм).

Диаметр вершин витков червяка

da1=d1+2×m=64+2×8=80 (мм).

Диаметр впадин витков червяка

df1=d1-2,4m=64-2,4×8=44,8 (мм).

Длина нарезаемой части червяка (при z1=4) b1³(12.5+0.09×z2)×m, b1

длительный угол подъема линии витков

g=arctg(z1/q), g=26°34¢

Основные размеры венца червячного колеса:

Делительный диаметр червячного колеса

d2=dw2=z2×m=32×8=256 (мм).

Диаметр вершин зубьев червячного колеса

da2=d2+2m=256+2×8=272 (мм).

Диаметр впадин зубьев червячного колеса

df2=d2-2,4m=256-2,4×8=236,8 (мм).

Наибольший диаметр червячного колеса:

(мм).

Ширина венца червячного колеса:

b2£0.67da1=0.67×80=53,6 (мм).

Условный угол обхвата червяка венцом колеса 2δ:

Угол 2δ определяется точками пересечения дуги окружности диаметром d'=da1-0,5m=76 с контуром венца колеса и может быть принят равным 900…1200.

4.Проверочный расчет. (стр.74-75, Ш.)

Определить коэффициент полезного действия червячной передачи:

, где

γ-делительный угол подъёма линии витков червяка;

φ-угол трения. Определяется в зависимости от фактической скорости скольжения

vs=uф·w2·d1/(2cosγ·103)=8·12,7·64/2·0,9·103 =3,6 (м/с) (табл.4.9, Ш.).

Проверить контактные напряжения зубьев колеса σH, Н/мм2:

, где

Ft2- окружная сила на колесе.

а) Ft2=2T2·103/d2=2·555·103/256=4336 Н;

б) К- коэффициент нагрузки. Принимается в зависимости от окружной скорости колеса

v2=w2d2/(2·103)=12,7·256/2000=1,63 (при v2≤3 м/с К=1).

(Н/мм2).

σH > [σ]H.

Допускается недогрузка передачи (σH < [σ]H) не более 15% и перегрузка (σH > [σ]H) до 5%.

Проверить напряжения изгиба зубьев колеса σF, Н/мм2:

, где

Yf2=1,48- коэффициент формы зуба колеса. Определяется (табл. 4.10, Ш.) в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса

zv2=z2/cos3γ=32/(0,8942)3=45,1 (45).

(Н/мм2).

При проверочном расчёте σF получается меньше [σ]F, так как нагрузочная способность червячных передач ограничивается контактной прочностью зубьев червячного колеса.

Дано:

Q=2700H=2,7 кН

u=2,8 м/с

D=440мм

1-барабан (рабочая машина)

2-подшипники качения

3-червячный редуктор

4-упругая муфта

5-двигатель

6-вал двигателя

7-быстроходный вал двигателя

8-тихоходный вал двигателя

9-вал рабочей машины

Таблица 3. Параметры червячной передачи, мм. Проектный расчёт. (стр.75, табл.4.11, Ш.)

Параметр	Значение	Параметр	Значение
Модуль зацепления, m	8	Длина нарезаемой части червяка, b1	123
Коэффициент диаметра червяка, q	8	Диаметры червяка: делительный, d1 начальный, dw1 вершин витков, da1 впадин витков, df1	64 64 80 44,8
Делительный угол подъёма витков червяка, g	26,6
Угол обхвата червяка венцом, 2d	90	Диаметры колеса: делительный, d2=dw2 вершин зубьев, da2 впадин зубьев, df2 наибольший, dam2	256 272 236,8 280
Число витков червяка, z1	4
Число зубьев колеса, z2	32
	Допускаемые значения	Расчетные значения	Примечание
Коэффициент полезного действия ,h	0,79	0,87
Контактные напряжения sн, ,Н/мм2	210	175
Напряжения изгиба sf, Н/мм2	160,2	10,5