Расчет и проектирование привода по заданной кинематической схеме

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и проектирование привода по заданной кинематической схеме

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

з₁ зубчатой пары = 0,98

з₂пары подшипников = 0,99

з₃потери в опорах конической передачи = 0,99

з_общ = з₁ *з₂ *з₃ , (1)

з_общ = 0,98* 0,99 * 0,99 = 0,95.

Требуемая мощность:

Nтр = = P* (2)

Nтр = 3,5*0,65/0,95 = 1,4кВт

Выбираем электродвигатель. 4AM11211A6У3

n_дв= 995 об/мин. N=1,5 кВт.

Определяем окружную скорость диска питателя

щ₁ = I* (3)

щ₁= 3, 14 * + 95,5рад/с

Принимаем i открытой конической передачи i = 3

отсюда окружная скорость на выходе из редуктора:

W1 = 3* W2 (4)

W1 = 3*1625

W2 = = 31,83рад/с

Число оборотов выходе из редуктора:

n = 30 (5)

n = 30 * =45

Передаточное число редуктора:

iр = == 21,2 (6)

2. Расчет редуктора

Число витков червяка принимаем z₁ = 2

Число зубьев червячного колеса z₂ = z1*ip

Z2=2 *21,2=42,4

Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твердости HRC=45

Колесо изготавливается из бронзы Бр.Аж 9-4л

Принимаем предварительный коэффициент диаметра червяка q=10 а скорость скольжения в зацеплении v-5м/с

Вращающий момент на валу червячного колеса

M2 = = (7)

M2= =310 * 10³ H/мм

Из условия контактной прочности определяем межосевое расстояние.

А=(z2/q+1)* (8)

где K-коэффициент нагрузки, к=1,2;

[у]н -предел прочности, [у]н =155 Н/ммІ

A=(41/10+1)* іv (170/41/10*155)І*310*1,2*10і=143мм

Модуль

m=/*q (9)

m=2* +10=5мм

принимаем стандартное значение m= 5мм и q=10

Межосевое расстояние при m и q

A= (10)

A = =143мм

Придаточное число:

i= = =20,5

Основные размеры червяка:

Делительный диаметр d1= q*m (11)

d1=10*5=50мм

Диаметр вершин

d?1=d1+2m (12)

d?1=50+2*5=60

Диаметр вершин

di1=d1-2,4m (13)

di1=50-13,4=36,6мм

Длина нарезанной части

b1?(11+0,06z2)m+25 (14)

b1=(11+0,06*41)5+25=403мм

Делительный угол подъема г

Tgг= = = 0,2 г=11є18'36" (15)

Основные размеры колеса.

Делительный диаметр

d2= z2*m (16)

d2=41*5=205мм

Диаметр вершин зубьев

d?2=d2+2m=215мм (17)

Диаметр впадин

di1= d2-2,4m (18)

di1=205-2,4*5=193

Наибольший диаметр колеса

Dк=d?2+ +2 (19)

Dк =215* =222мм

Ширина венца колеса b?0,75* d?1=b?9,6мм

Окружная скорость червяка

v= р*d1* (20)

v=3,14*50* =2496

Скорость скольжения vs= = =2544м/с

Проверяем контактное напряжение

б_н = (21)

ун=170/41/10v310*1,2* =149

Напряжение изгиба

ун = ?[у]н

[у]н=53,3н/мм

где KF-коэффициент нагрузки при изгибе = 1,14

YF-коэффициент формы зуба=2,0-2,2=2,1

ун= =3,31 Н/

3. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червячного колеса

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов

Мк2=310*10іН*мм (22)

Мк1=М1= (23)

Мк1= =19,3*10Н*мм

Витки червяка выполнены заодно с валом.

Диаметр выходного конца вала по расчету на кручение при[ф]к=25МПа

dв= (24)

dв= =15,6мм

принимаем 20мм

Диаметр подшипниковых шеек dп1=25мм

Диаметр впадин витков червяка di1=68,4мм

Делительный диаметр червяка d1=108мм

Диаметр вершин витков червяка d?1=37,2мм

Длина нарезанной части b1=222мм

Расстояние между опорами червяка принимаем ?1=16,92

dв= (25)

dв= =39,43мм

принимаем 40мм

Диаметры подшипниковых шеек dп2=50мм

Диаметр вала в месте посадки червячного колеса dк=50мм

Табл.1 Параметры подшипников

Условия Обозначения подшипников	d	D	B	С Со
	Размеры мм.
46309	45	100	25	47,2	14
7211	55	100	-	56,8	17

Диаметр ступицы червячного колеса

dст2=(1,6ч1,8)dк2=1,6*50=40мм (26)

принимаем 60мм

4. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса д=0,04A+2=0,04*143+2=7,72мм

Толщина стенок крышки д1=0,032A*+2=0,032*143+2=6,57мм

Толщина фланцев корпуса и крышки b=b1=1,5мм д=1,5*6,57=11,58мм

Толщина нижнего колеса корпуса

Р=(2,25ч2,75)д=2,50*6,57=6,48мм (27)

Диаметры болтов:

фундаментальных

d1=(0,03ч0,036)A+12 (28)

d1=(0,03)143+12=4,74мм

крепящих крышку к корпусу у подшипников

d2=(0,7ч0,75)d1 (29)

=0,7*4,74=3,31мм

d3=(0,5ч0,6)d1 (30)

=0,5*3,31=1,65мм

5. Проверка долговечности подшипников

Усилие в зацеплении:

Окружное усилие червячного колеса:

P2=Pa1= (31)

P2 = =3024мм

Окружное усилие на червяке равное осевому усилию на колесе

P1=Pa2= (32)

P1= =632мм

Радиальное усилие на червяке и колесе

Pz2=Pz1=P2*tgб=Pz*tg20є (33)

Pz2=P2*0,364=1088

Рис.1 Эпюр

В плоскости xz Rx1=Rx2= (34)

Rx1=Rx2= =316,2

В плоскости yz -* + * - * = 0 (35)

Ry1= (36)

Ry1= -632,4*=4147 Н

Ry2= + Pa1* (37)

Ry2= =4253Н

Суммарные реакции

Fz1=R1= (38)

Fz1=R1= = =4159,84Н

Fz2=R2= (39)

Fz2=R2== = =4264,72Н

Рассматриваем наиболее нагруженный ''правый''

Pэ2=(0,4*Fz2*1+0,87*Fa2)*1,3 (40)

Pэ2=(0,4*4264,72*1+0,87*3334,1)*1,3=(1705,8+2900,58)1,3=5,9кН

L=()і (41)

L =()і=0,003і=20499 об.

Ln=L**n (42)

Ln =20499* =1224

Рис.2 Силы в червячном зацеплении

В плоскости xz

Pz3=Pz4= (37)

Pz3=Pz4= = 1667.2Н

В плоскости yz

Ry3*?2+Pz2* -Pa2* =0 (38)

Ry3=-Pz2*+ Pa2* ?2 (39)

Ry3=-8401* +632.4*205/2/120=-504060+64821/120=-3660.3н

Ry4 = Pz2* ?2/2+ Pa2*d2/2/ ?2 (40)

Ry4=8401*120/2+632.4*205/2/120=504060+64821/120=4740.6Н

Суммарные реакции

Fz3=R3= vRz3І+Ry3І=v-12601902.3=-3549.91 (41)

Fz4=R4=vRz4+RІy4 (42)

Fz4=R4=v1667+4740.6=v25253507.8=5025.2

Наиболее нагруженный подшипник b( )4

Рэ4=[0,4*Fz4*1+(1,459*0,83*0,411*Fz3+P1)]*1,3 (43)

Рэ4=[0,4*5025.2*1+2339.2]*1,3=4349.2*1,3=5654Н

Расчетная на долговечность в млн/об

электродвигатель редуктор вал подшипник

L=()і* (44) L=()і* =4.17*2.04=8.5млн.об.

Ln= *n2 (45)

Ln = *46,4=158*10=158ч

6. Тепловой расчет редуктора

Посчитаем площадь поверхности корпуса редуктора

Дт=тm-tb=N4(1-?)/Kt*F?[Дт] (46)

N4 - 3кв*1000=3000 (47)

Rt=1,7 ?=0,82

[Дт]=60єC

Дт= *6,5= =

7. Проверка прочности шпоночных соединений

Проверяем на сжатие вал червячного колеса на выходе

фсм= ?[у]см (48)

[у]см=100ч120 H/мм

фсм= ==11,28мм

8. Уточнённый расчет валов

Приведенный момент инерции червяка

?пр= (49)

?пр = = 16,73мм⁴

Стрела прогиба

ѓ=?1 (50)

ѓ =16,92 =0,005мм

E=2,1*10 (51)

P1-окружное усилие на червяке

P2-радиальное усилие на червяке

Допускаемый прогиб ѓ=(0,005ч0,01)

9. Выбор сорта масла

Смазывание зацепления и подшипников производится разбрызгиванием жидкого масла. При контактных напряжениях дн=149 МПа и скорости скольжения vs=249,6 м/с рекомендуемая вязкость масла должна быть приблизительно равна 15*10 м/с. Принимаем масло авиационное МС-22

10. Сборка редуктора

Начинают сборку с того, что на червячный вал надевают крыльчатки и шариковые радиально-упорные подшипники , предварительно нагрев их в масле до 60-100є С . Собранный червячный вал вставляют в корпус.

При установки червяка, выполненного за одно целое с валом , следует обратить внимание на то, что для прохода червяка его диаметр должен быть меньше диаметра отверстия для подшипников. В нашем случае наружный диаметр червяка =96 мм а наружный диаметр подшипников =100 мм.

В начале сборки вала червячного колеса закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала ; затем надевают распорную втулку и устанавливают роликовые конические подшипники , нагретые в масле. Собранный вал укладывают в основании корпуса и надевают крышку, покрывая предварительно поверхности стыка фланцев спиртовым лаком. Для центровки крышку устанавливают на корпус с помощью двух конических штифтов и затягивают болты.

Закладывают в подшипники сквозные крышки резиновые манжеты и устанавливают крышки с прокладками.

Регулировку радиально-упорных подшипников производят набором тонких металлических прокладок устанавливаемых на под фланцы крышек подшипников.

Для регулировки червячного зацепления необходимо весь комплект вала с червячным колесом смещать в осевом направлении до совпадения средней плоскости колеса с осью червяка. Этого добиваются переносом части прокладок с одной стороны корпуса на другую . чтобы сохранилась регулировка подшипников, суммарная толщина набора прокладок должна оставаться без изменения.

Ввертывают пробку маслоспускового отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной.

Собранный редуктор обкатывают и испытывают на стенде.

Введение

Из всего разнообразия редукторов наибольшее распространения получили простые цилиндрические двухстепечатые редукторы. U=8…40

В одностепенных зубьях редуктора передаточное отношение U=2…6.3.

Применение редуктора с большим значением и нерациональным из-за увеличения габаритов размеров по сравнению 2-х ступенчаты при одинаковых передаваемых моментов. В 3х ступенчатых цилиндрических зубчатых редукторах передаточное значение U=43…200. Для понижения угловой скорости с большими значениями используют валовые зубчатые редуктора ( U=80…315 на 1ст.) или многоступенчатые.

Редуктора с использованием механических передач менее распространены их применяют для передачи малых и средних мощностей между пересекающимися осями ведущего и ведомого валов.

Угол пересечения, как правило составляет . Эта же задача т.е передача момента валами, расположена под углом , но с перекрещивающимися осями и с передаточным отношением U=8…80, на одну ступень может быть реализована червячной передачей. Червячные редукторы отличаются плавностью и бесшумностью работы но в тоже время имеет относительно низкое КПД (?=0,5…0,8) и высокую стоимость, обусловлена необходимостью применения дорогостоящих материалов и сложностью изготовления. Выбор типа редуктора в первую очередь зависит от общей компоновки приводов для которых предназначен редуктор, и таких факторов как передаточное отношение взаимное расположение осей входного вала.

Размещено на Allbest.ru