Привод с червячной передачей

    З А Д А Н И  Е

    Спроектировать  привод. 

    В состав привода входят следующие передачи: 

1 - червячная передача. 
 
 

Мощность  на выходном валу Р = 4 кВт.

Частота вращения выходного  вала n = 74 об./мин. 

Коэффициент перегрузки Кп = 1,2.

Коэффициент годового использования Кг = 0,65.

Коэффициент использования в  течении смены  Кс = 0,7.

Срок  службы L = 5 лет.

Число смен S = 2.

Продолжительность смены T = 8 ч.

Тип нагрузки - переменный. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      

      

      
 
 
 
 
 

      

      
 
 
 

      

      

 

    Содержание

 

    

1. Введение

    Инженер-конструктор  является творцом  новой техники, и  уровнем его творческой работы в большей  степени опредеделяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.

    При выборе типа редуктора  для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать  множество факторов, важнейшими из которых  являются: значение и характер изменения  нагрузки, требуемая  долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.

    Из  всех видов передач  зубчатые передачи имеют  наименьшие габариты, массу, стоимость  и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.

    К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.

    Косозубые колеса применяют  для ответственных  передач при средних  и высоких скоростях. Объем их применения - свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев  требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.

    Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного  мышления, в том  числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя  аналоги. Для курсового  проекта предпочтительны  объекты, которые  не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.

          Существуют  различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с  прямыми зубьями  и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т. д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.

    При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть  стоимости изделия: в редукторах общего назначения - 85%, в дорожных машинах - 75%, в автомобилях - 10% и т. д.

    Поиск путей снижения массы  проектируемых объектов является важнейшей  предпосылкой дальнейшего  прогресса, необходимым  условием сбережения природных ресурсов. Большая часть  вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.

    Наиболее  полно требования снижения массы и  габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением.

 

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

    По  табл. 1.1[1] примем следующие  значения КПД:

- для закрытой червячной  передачи:  h₁ = 0,8 

    Общий КПД привода будет: 

    h = h₁ ^x ... ^x h_n ^x h_подш. ^{2 x} h_муфты ²

        = 0,8 ^x 0,99 ^{2 x} 0,98 ² = 0,753 

где h_подш. = 0,99 - КПД одного подшипника.

  h_муфты = 0,98 - КПД одной муфты. 

    Угловая скорость на выходном валу будет: 

    w_вых. = = = 7,749 рад/с 

    Требуемая мощность двигателя  будет: 

    P_треб. = =   =  5,312 кВт 

    В таблице 24.7[2] по требуемой  мощности выбираем электродвигатель 132S4 (исполнение IM1081), с  синхронной частотой вращения 1500 об/мин, с параметрами: P_двиг.=7,5 кВт. Номинальная частота вращения с учётом скольжения n_двиг. = 1440 об/мин, угловая скорость  

    w_двиг. = = = 150,796 рад/с. 

    Oбщее  передаточное отношение: 

    U = = = 19,46 

    Руководствуясь таблицами 1.2[2] и 1.3[2], для передач выбрали следующие передаточные числа: 

    U₁ = 20 

    Рассчитанные  частоты и угловые  скорости вращения валов  сведены ниже в  таблицу : 

 

    Мощности  на валах: 

P₁ = P_треб. ^x h_подш. =

       5,312 ^x 10 ^{6 x} 0,99 = 5258,88 Вт 

P₂ = P₁ ^x h₁ ^x h_подш. =

       5258,88 ^x 0,8 ^x 0,99 = 4165,033 Вт 

    Вращающие моменты на валах: 

T₁ = = = 34874,135 Н^xмм 

T₂ = = = 552391,645 Н^xмм

 

По таблице 24.7(см. приложение учебника Дунаева/Леликова) выбран электродвигатель 132S4 (исполнение IM1081), с синхронной частотой вращения 1500 об/мин, с мощностью P_двиг.=7,5 кВт. Номинальная частота вращения с учётом скольжения n_двиг. = 1440 об/мин. 

    Передаточные  числа и КПД  передач

 

    Рассчитанные  частоты, угловые  скорости вращения валов  и моменты на валах