Расчет привода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Усилие на барабане: P=9600 Н

Диаметр барабана: Дб=0.14 м

Скорость подъёма груза: V=0.17 м/с

Тип зацепления: Архимедов червяк

Спроектировать привод к подъёмному крану

1. Редуктор червячный

2. Электродвигатель

3. Муфта

4. Барабан подъёмного крана

1. Описание привода

привод муфта червячный подшипник

Данный червячный редуктор предназначен для привода подъёмного крана, для уменьшения крутящего момента вала ротора электродвигателя.

Перед сборкой внутреннюю полсть корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку редуктора производят в соответствии с чертежом общего вида.

Собранный редуктор обкатывают испытывают на стенде в соответствии с техническими условиями

2. Силовой и кинематический расчёт

Определение мощности на выходном валу редуктора:

N_вых =, кВт

P-усилие на барабане, Н

V-скорость подъёма груза, м/c

N_вых = =1,632 квт

Определение угловой скорости и числа оборотов на выходном валу редуктора

W_вых=,¹/с n_вых=,

Д - диаметр барабана

W_вых==2,4 ¹/с

n_вых==22,9 об/мин

Определение необходимой мощности электродвигателя

N_э=N_вых/Ю, кВт

Ю - общий кпд привода.

Ю=Ю_ред*Ю²_п

Ю_ред - кпд редуктора, Ю_ред=0,75

Ю_{п -} кпд одной пары подшипников, Ю²_п=0,99

Ю=0,75*0,99=0,74

N==2.2 квт

Выбираем электродвигатель 4А 100 L6

N_дв=2,2 квт, n_дв=1000 ^об/_мин

Определение передаточного числа привода

U=

Принимаем стандартное значение U=45

3. Расчёт редуктора

Расчёт червячной пары

U=45

По передаточному отношению определяем заходность червяка: Z₁=1

Определяем число зубьев червячного колеса

Z₂=Z₁*U=1*45=45 зубьев

Выбираем материал для червяка и колеса:

Для червяка принимаем сталь 45 ГОСТ 1050-88 с закалкой

Для колеса безоловянистую бронзу БР.АЖ9-4Л ГОСТ 493-79

Определяем межосевое расстояние

Где, q - коэффициент диаметра червяка, принимаем q=10

Tр_г - расчётный крутящий момент на червячном колесе.

Tр_г=T₂*k

T₂ - крутящий момент на колесе

T₂₌10⁶*=10^6*=9,2*10⁵ Н*мм

k-коэффициент

k=1+

и - коэффициент деформации червяка (по таблице)

и=108

k=1+=1,07

Tр_г=9,2 * 10⁵ * 1,07=1*10⁶ Н*мм

[д]_н - допускаемое контактное напряжение

[д]_н= [д]_н' * Kр

[д]_н'=160 ^н/мм²(по таблице)

Kр=1 - коэффициент режима работы

[д]_н=160*1=160 ^н/мм²

мм

Определяем модуль зацепления

m=мм

Принимаем стандартный модуль m=8 мм

Уточняем межосевое расстояние

a=мм

Определяем геометрические размеры червяка и червячного колеса

а) делительные диаметры

d₁=m*q=8*10=80 мм

d₂=m*Z₂=8*45=360 мм

б) диаметры головок винтов и зубьев

d_a1=m (q+2)=8 (10+2)=96 мм

da₂=m(Z₂+2)=8 (45+2)=376 мм

в) диаметры ножек, винтов и зубьев

d_s1=m (q-2.4)=8 (10-2.4)=60.8 мм

d_s2=m(Z₂-2.4)=8 (45-2.4)=340.8 мм

Длина червяка

b₁=(11+0.06*Z₂)*m=(11+0.06*45)*8=110 мм

Угол подъёма винтовой линии червяка

Tgг= г=6⁰

Ширина червячного колеса

b₂=0.7* d_a1=0.7*96=67 мм

Наибольший диаметр червячного колеса

d_am2= da₂+мм

Производим проверочный расчёт зубьев червячного колеса на изгиб

д_f=

где,

г - коэффициент износа зубьев, г=1

Y_f - коэффициент формы зуба (по таблице) Y_f =2,2

[д]_f - допускаемое напряжение на изгиб

[д]_f= [д_-1]_f*k_f

[д_-1]_f=69 н/мм² (из таблицы)

k_f - коэффициент режима работы, k_f =1

[д]_f =69*1=69 н/ мм²

д_f = <[д]_f

Прочность на изгиб обеспечивается.

Определяем усилия, действующие в зацеплении

а) окружное усилие на червячном колесе, равное осевому усилию на червяке

F₂=F_a1

б) окружное усилие на червяке, равное осевому усилию на червячном колесе.

F₁=F_a2=

T₁ - крутящий момент на червяке

T₁=

F₁=F_a2=

в) Радиальное усилие на червяке и колесе

F_r1=F_r2=F₂ tgб

б - угол зацепления, б=20⁰

F_r1=F_r2=5111*tg20⁰=1860н

Определяем скорость скольжения в передаче

Vs=105

Где ¹/c

Определяем угол трения между червяком и червячным колесом (из таблицы) с=1,5⁰

Определяем КПД передачи

Определяем необходимую поверхность охлаждения

, м²

Где, K_t - коэффициент теплопередачи корпуса, для чугунного корпуса K_t =10 ^вт/м²с

T_м - допускаемая температура масла

T_м =(70…80)⁰с

Т_в - температура окружающего воздуха, Т_в =20⁰с

Расчёт валов

Расчёт вала червячного колеса

Исходные данные

Крутящий момент: T₂=9.2*10⁵ н*мм

Делительный диаметр колеса: d₂=360 мм

Окружное усилие F₂=5111н

Осевое усилие F_a2=500н

Радиальное усилие F_r2=1860н

Наибольший диаметр червяка d_a1=96 мм

Длина ступицы полумуфты l_c=40 мм

Выбираем материал для изготовления вала - сталь 45 ГОСТ 1050-88 с нормализацией

Определяем длины расчётных участков вала

l₁?l_c/2+(30…40) мм=40/2+40=60 мм

l₂?d_a1+(40…50) мм=96+44=140 мм

Строим расчётные схемы вала в горизонтальной и фронтальной плоскостях. Расставляем все силы действующиена вал и определяем изгибающий момент от силы F_a2.

н*мм



Строим эпюру изгибающих и крутящего моментов

Горизонтальная плоскость

?_ma=0: B₁*l₂-F_r2*l₂/2-m=0

Н

?_mb=0: - A₁*l₂+F_r2*l₂/2-m=0

Н

Н*мм

Н*мм

Фронтальная плоскость

Н

Н*мм

Определяем диаметр выходного конца вала из условия прочности на кручение

, мм

- допускаемое напряжение на кручение, н/мм²

д_в - предел прочности, д_в=570 н/мм²

н/мм²

мм

Определяем диаметр вала под колесом

, мм

[д]=02*д_в=0,2*570=114 н/мм²

н*мм

н*мм

мм

Чтобы запас прочности был в пределах нормы, увеличим диаметры вала. Принимаем мм, мм, диаметр вала под подшипник мм.

Определяем запас прочности в опасном сечении (С-С)

Общий запас прочности



n_д - запас прочности по напряженности изгиба

n_ф - запас прочности по напряжениям кручения

;

Где, - предел выносливости материала вала на кручение и изгиб

н/мм²

н/мм²

- коэффициенты концентрации напряжений

- напряжения изгиба и кручения в рассчитываемом сечении

н/мм²

н/мм²

n=1.5…3 Условие выполняется

Определяем усилия, действующие на подшипники

 Н

Н

На этот же подшипник действует осевая нагрузка Fa₂=500 Н

Расчёт вала червяка

Исходные данные

Крутящий момент Н*мм

Делительный диаметр червяка мм

Окружное усилие Н

Осевое усилие Н

Радиальное усилие Н

Максимальный диаметр червячного колеса мм

Длина ступицы полумуфты мм

Червяк выполняем вместе с валом. Материал вала - Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

Определяем длины расчётных участков вала

мм

мм

Строим расчётные схемы вала в горизонтальной и фронтальной плоскостях

Определяем изгибающий момент от силы

Н*мм

Строим эпюры изгибающих и крутящего момента.

Горизонтальная плоскость

Н

Н*мм

Фронтальная плоскость

Н

Н

1385+475-1860=0

Н*мм

Н*мм

Определяем диаметры участков вала

Диаметр входного участка вала

мм

Диаметр вала под червяком

, мм

Принимаем: диаметр входного конца вала d=20 мм., диаметр вала под подшипниками d=40 мм., диаметр вала под червяком d=50 мм.

Определяем запас прочности в опасном сечении (сечении С-С)

Общий запас прочности

Прочность обеспечивается

Определяем усилия, действующие на подшипники:

На подшипники также действует осевая сила F_аi=5111 Н

Расчёт подшипников

Для вала колеса выбираем роликоподшипник радиально-упорные конические №7210 d=50 мм, D=90 мм, B=21 мм, С=52,9 кн С - динамическая грузоподъёмность подшипника

Определяем расчётную динамическую грузоподъёмность подшипника.

Где, x, y - коэффициенты радиальной и осевой нагрузок

V-коэффициент кольца, V=1

K_s-коэффициент, учитывающий характер нагрузки, K_s =1,2

K_t-температурный коэффициент, K_t =1

n-частота вращения подшипника, об/мин

L_h-желаемая долговечность подшипника, час

По грузоподъёмности подшипник подходит

Для вала червяка выбираем роликоподшипник конический радиально-упорный №7208

d=40 мм, D=80 мм, B=20 мм, С=42.4 кн

Выбранный подшипник подходит

Выбор муфты

На вал червяка выбираем муфту упругую пальцевую ГОСТ 21424-75 с диаметром под вал d=20 мм, T=63 Н*м.

На вал червячного колеса выбираем муфту упругую пальцевую ГОСТ 21424-75.

Расчёт шпоночных соединений

Для вала червяка. Шпонка под муфту.

d=20 мм, b=6 мм, h=6 мм, t1=3.5 мм, l=14 мм, Н*мм

Шпонки проверяют на смятие боковых поверхностей:

Где, T - крутящий момент, Н*мм

h, b-высота и ширина шпонки, мм

t1-глубина паза, мм

l-длина шпонки, мм (из стандартного ряда)

- допускаемое напряжение на смятие, н/мм²

Для вала червячного колеса.

Под червячное колесо

d=56 мм, b=16 мм, h=10 мм, t1=6 мм, l=80 мм, Н*мм

шпонка под муфту

d=45 мм, b=14 мм, h=9 мм, t1=5.5 мм, l=90 мм

Расчёт элементов корпуса

Рассчитываем толщину стенки редуктора

T₂-крутящий момент на колесе, Н*м

Принимаем S=8 мм.

Расстояние от стенки корпуса до колеса 8 мм., расстояние от дна корпуса до червяка 24 мм. Минимум.

Для того, чтобы входил червяк в корпус под подшипник вставляем стакан.

Выбираем стандартные крышки под подшипники: глухие: ГОСТ 18511-73 под червяк 21-80, под колёса 21-90.

Крышки торцевые с отверствием для манжетного уплотнения ГОСТ 18512-73

Под червяк: 21-80*40, для вала колеса 21-90*50

Выбираем манжеты резиновые армированные ГОСТ 8752*79. 1,1-40*60,1 и 1,1-50*70-1

Диаметры болтов выбираем:

для крышек подшипников: винт м8-6g*24.68.029 ГОСТ 11798-84.

Для крышки корпуса редуктора: винт м12-6g*30.68.029 ГОСТ 11738-84. для крышки маслосборника: винт м6-6g*14.48.029

Фундаментные болты м16.

Выбор посадок.

Для подшипников вала червяка:

Внутреннее кольцо Ш50 R6

Наружное кольцо Ш90 H7

Под колесо червячное Ш56

Под муфту тихоходного вала Ш45

Под муфту быстроходного вала Ш20

Выбор масла

Масло выбирается по скорости скольжения и контактным напряжениям. Выбираем масло И-Т-Д-100 ГОСТ 174794-87.

Уровень масла должен быть по центру роликов в подшипниках червяка. Минимальный уровень должен обеспечивать смазывание зацепления. Для контроля уровня масла ставим на редукторе стеклянный маслоуказатель.

Литература

1. Шейнблит А.Е «Курсовое проектирование деталей машин», м. «Высшая школа», 1991.

2. Детали машин. Методическая разработка по курсовому проектированию, Н.1989.

Размещено на Allbest.ru

...