Проектирование

Задание на курсовую работу

      Спроектировать привод, включающий одноступенчатый червячный редуктор, выполненный по развернутой схеме. 

 2

 3

 4 
 

 1 – Электродвигатель

 2 – Муфта

3 – Редуктор

4 – Рама или  плита

Срок службы 5 лет по суточному графику №1

Ксут = 0, 67             Кгод = 0, 75            Lr = 5 лет

Мощность тихоходного вала    Pm = 1,6 кВт

Число оборотов тихоходного вала   nm = 50 об/мин

Передаточное  число привода  Uприв = 40

Время работы механизма  в часах за полный срок службы

Lrлет : t = 365*24*Кгод*Ксут = 22009, 5

Содержание

Задание на курсовую работу…………………………………………1

Введение……………………………………………………………….3

Червячный редуктор. Характеристика………………………………4

Кинематический  расчёт………………………………………………7

Расчёт  передачи……………………………………………………....12

Силовой расчёт передачи…………………………………………….18

Ответ на теоретический вопрос……………………………………..

Список  литературы…………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

В данной курсовой работе необходимо было выполнить  фрагменты проектирования двигателя, включающего в себя одноступенчатый червячный редуктор. Привод включает в себя:

1. Электродвигатель
2. Муфту
3. Редуктор
4. Раму или плиту

Для данного  двигателя необходимо было выполнить:

• кинематический расчёт, а именно рассчитать мощность выбранного электродвигателя, частоту вращения, действительное передаточное число редуктора, передаточное число передачи, частоту вращения быстроходного и тихоходного валов редуктора, крутящий момент на быстроходном и тихоходном валах редуктора;
• расчёт передачи, а именно выбрать материалы для зубчатого колеса и червяка, задать число захода червяка, определить число зубьев на колесе, назначить модуль зацепления, определить делительный диаметры червяка и колеса, диаметры вершин зубьев червяка и колеса, ширину венца червяка и зубчатого колеса, определить межосевое расстояние. А также выполнить эскизы рабочих чертежей;
• силовой расчёт передачи, включающий нахождение значений окружной силы червяка и колеса, осевой силы червяка и колеса и радиальной силы червяка и колеса;

 
 
 
 
 
 
 
 

     Червячный редуктор. Характеристика.

     Редуктор  червячный — один из классов механических редукторов. Редуктор классифицируются по типу механической передачи. Редуктор называется червячным по виду червячной передачи, находящейся внутри редуктора, передающей и преобразующей крутящий момент. Винт, который лежит в основе червячной передачи, внешне похож на червяка, отсюда и название. Червячный редуктор может быть с одной или более механическими планетарными передачами. Характеристики червячных редукторов.

     В червячном редукторе увеличение крутящего момента и уменьшение угловой скорости выходного вала происходит за счет преобразования энергии, заключенной в высокой угловой скорости и низком крутящем моменте на входном валу. Двигатель со встроенным червячным редуктором называют червячным мотор-редуктором.

     Наиболее  распространены одноступенчатые червячные  редукторы. При больших передаточных числах применяют либо двухступенчатые  червячные редукторы, либо комбинированные  червячно-зубчатые или зубчато-червячные  редукторы. В одноступенчатых червячных  редукторах червяк может располагаться под колесом, над колесом, горизонтально сбоку колеса и вертикально сбоку колеса. Выбор схемы червячного редуктора определяется требованиями компоновки. Червячные редукторы с нижним расположением червяка применяют при V1< 5 м/с, с верхним - при V1> 5 м/с. В червячных редукторах с боковым расположением червяка смазка подшипников вертикальных валов затруднена.

     В червячных редукторах для повышения  сопротивления заеданию применяют более вязкие масла, чем в зубчатых редукторах. При скоростях скольжения Vск<7...10м/с смазку червячных передач редукторов осуществляют окунанием червяка или колеса в масляную ванну. При нижнем расположении червяка уровень масла в ванне должен проходить по центру нижнего шарика или ролика подшипника качения, а червяк должен быть погружен в масло примерно на высоту витка. Если уровень масла устанавливают по подшипникам и червяк не окунается в масло, то на валу червяка устанавливают маслоразбрызгивающие кольца (крыльчатки), которые и подают масло на червяк и колесо. В червячных редукторах Vск>7... 10 м/с применяют циркуляционно-принудительную смазку, при которой масло от насоса через фильтр и холодильник подаётся в зону зацепления.

       В червячных редукторах используется  червячная передача. Червячная передача  состоит из винта, называемого  червяком, и червячного колеса, представляющего  собой разновидность косозубого  колеса.

     Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Если в зубчато-винтовой передаче углы наклона зубьев принять такими, чтобы  зубья шестерни охватывали её вокруг, то эти зубья превращаются в витки резьбы, шестерня - в червяк, а передача — из винтовой зубчатой в червячную.

     Ведущее звено червячной передачи в большинстве  случаев - червяк, а ведомое —  червячное колесо. Обратная передача зачастую невозможна - КПД червячного редуктора в совокупности с передаточным отношением вызывают самостопорение редутора.

     Преимущество  червячной передачи по сравнению  с винтовой зубчатой в том, что  начальный контакт звеньев происходит по линии, а не в точке. Угол скрещивания  валов червяка и червячного колеса может быть каким угодно, но обычно он равен 90°. В отличие от косозубого колеса обод червячного колеса имеет вогнутую форму, способствующую некоторому облеганию червяка и соответственно увеличению площади контактных поверхностей. Направление и угол подъёма зубьев червячного колеса такие же, как и у витков резьбы червяка. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной, а также правой или левой. Наиболее распространена правая резьба с числом заходов Z1=1...4.

     Различают два основных вида червячных передач: цилиндрические, или просто червячные, передачи (с цилиндрическими червяками) и глобоидные (с глобоидными червяками).

     По  сравнению с обыкновенными зубчатыми  передачами, передаточное отношение (передаточное число) червячного редуктора может  быть значительно большим. Так, например, при однозаходном червяке (Z1=1) и червячном колесе с Z2=100 передаточное число передачи U =100. При одном и том же передаточном числе червячный редуктор гораздо компактнее обыкновенной зубчатой передачи. Возможность осуществления большого передаточного числа при одной ступени передачи, компактность, плавность и бесшумность работы — основные достоинства редукторов с червячной передачей. Благодаря этим достоинствам червячные передачи широко применяют в подъёмно-транспортных машинах, различных станках и некоторых других машинах. Передаточное число червячной передачи принимают обычно в пределах U = 8...90, но в специальных установках оно доходит до U=1000 и более.

     В червячной передаче помимо потерь передаваемой мощности, свойственных зубчатой передаче, имеются потери мощности, свойственные винтовой паре. Следовательно, к. п. д. червячного редуктора значительно меньше, что является основным недостатком червячных передач. К недостаткам относятся также склонность витков резьбы червяка и зубьев колеса к заеданию и необходимость применения для венцов червячных колёс дорогих антифрикционных материалов. Из-за этих недостатков червячные редукторы применяют значительно реже зубчатых и только для передачи небольших и средних мощностей, обычно до 50 кВт и реже - до 200 кВт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Кинематический  расчёт и выбор двигателя

 

1. Исходные  данные:

Мощность тихоходного  вала Рт = 1,6 кВт

Число оборотов тихоходного вала nт = 50 об/мин

Передаточное  число привода Uприв = 40

2. Определяем КПД привода по формуле:

nприв =nред*nм, где

nред – КПД редуктора (0,784)!

nм – КПД муфты (0,98)

Значения коэффициента полезного действия определяем в  соответствии с источником [1], стр. 7, таблица 1.

3. Определяем КПД редуктора по формуле:

nред = nчер*nподш, где

nчер – КПД червячной передачи (0,8)

nподш – КПД подшипников качения (0,99)

Значения КПД  определяем в соответствии с источником [1], стр. 7, таблица 1.

nред = 0,784

nприв = 0,768

4. Определяем расчётную мощность двигателя

Рэл.д р = Ртих/nприв

 Рэл.д р = 1,6/0,768 = 2,083 кВт

5. Определяем расчётное число оборотов двигателя по формуле

nэл.д р = nтих*Uприв, где

nтих – число оборотов тихоходного вала

Uприв – передаточное число привода

 nэл.д р = 2000 об/мин

6. Выбираем двигатель по полученным данным

Рэл.д р = 2,083 кВт – расчётная мощность двигателя

nэл.д р = 2000 об/мин – расчётное число оборотов двигателя

В соответствии с рекомендациями источника [2], стр.39, таблица 2.1:

1. Число оборотов двигателя округляется в ближайшую сторону

nэл.д н< >nэл.д р

2. Мощность двигателя стандартного должна быть меньше по величине расчётного значения , так как двигатель очень точный сборочный узел, который спроектирован таким образом, что работает надёжно лучше с перегрузкой, чем с недогрузкой. Поэтому рекомендуется выбирать двигатель таким образом, чтобы

Рэл.д н < Рэл.д р

7. Выбираем электродвигатель 4А80В2У3

Рэл.д р = 2,083 кВт             Рэл.д н = 2,2 кВт

nэл.д р = 2000 об/мин      nэл.д н = 2850 об/мин

Тпуск/Тном = 2,1