Расчёт цилиндрического редуктора

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Редуктором называется устройство, состоящее из одной или нескольких передаточных пар, заключенных  в общий корпус и передающие вращающий момент. Редукторы бывают одноступенчатые, многоступенчатые и много – скоростные ( коробка передач).

      В зависимости от расположения валов редукторы разделяются на горизонтальные и вертикальные.

       Как любая передача редуктор  может выполнять следующие функции:

1. изменение частоты вращения рабочего органа;
2. изменение направления вращения рабочего органа
3. изменение частоты вращения рабочего органа при постоянной частоте вращения двигателя.

     Червячные  передачи применяют в случаях,  когда геометрические оси ведущего  и ведомого валов перекрещиваются.

      По форме червяка различают  передачи с цилиндрическими и  с глобоидными червяками. Первые, в свою очередь подразделяются на передачи  с архимедовыми, конволютными и эвольвентными червяками.

      Червячные передачи выполняют  в виде редукторов, реже – открытыми. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ  И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ   РАСЧЕТ. 
 

2.1. Определение  мощности двигателя  

                                               (1) [4] 

где - мощность на ведомом валу,  

                              (2) [4] 

       коэффициент полезного действия привода,

       - коэффициент полезного действия червячного редуктора,

       - коэффициент полезного действия винтового конвейера,

        - потери на трение в опорах каждого вала,  

 

 

принимаем по таблице П1. [4]  электродвигатель асинхронной серии, закрытые обдуваемые по ГОСТ 19523-81, A4112МА8, с частотой вращения

750 об/мин и скольжением 6,0%. Номинальная частота вращения об/мин 

Угловая  скорость двигателя 

 об/мин              (3) [4] 

по таблице  П2 диаметр выходного вала ротора мм 

2.2 Определение  передаточного числа 

                            (4) [4] 

3.РАСЧЕТ  РЕДУКТОРА 
 

1. Принимаем число витков червяка в зависимости  от передаточного числа: при u = 22,5 =2
2. Число зубьев червячного колеса

                                     (5) [4]

          принимаем стандартное значение  , табл 4.1 [4] 

При этом                                 (6) [4] 

Отличие от заданного 

                                      

по Гост 2144-76 допустимо отклонение  

3. Выбираем  материал червяка

Принимаем Сталь 45 с закалкой до твердости не менее НRC 45 с последующим шлифованием. Для венца червячного колеса принимаем бронзу БрА9Ж3Л ( отливка в песчаную форму). 

Предварительно  примем скорость скольжения в зацеплении .

Допускаемое контактное напряжение [ табл.4.9 [4]

Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной  работы  

                                       (7) [4]

где                                         (8) [4] 

,                                               (9) [4]

где  

                          (10) [4] 

  (11) [4] 
 

 

тогда МПа – по табл. 4.8 [4]  

                       (12) [4]

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=10 

3.4. Вращающий  момент на валу червячного  колеса 

(13) [4]

Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1,2 

5. Определяем  межосевое расстояние из условия контактной выносливости

 

 

              

принимаем  
 

6. Определяем  модуль

 

                                    (14) [4] 

Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения m=6,3мм и q = 10 

7. Межосевое расстояние при стандартных значениях  m и q

 

                     (15) [4] 

   

8. Основные размеры червяка.

 

     - делительный диаметр червяка 

                                                        (16) [4] 

• диаметр вершин витков червяка

 

                                          (17) [4]

• диаметр впадин витков червяка

 

                                    (18) [4] 

• длина нарезанной части шлифованного червяка

 

          (19) [4]

         

          принимаем   

       - делительный угол подъема витка (по табл.4.3 [4]): при и  

9. Основные  размеры венца червячного колеса:

 

       - делительный диаметр червячного  колеса  

                                           (20) [4] 

       - диаметр вершин зубьев червячного колеса 

                                       (21) [4] 

• диаметр впадин зубьев червячного колеса

 

                                 (22) [4] 

     
 
 
 

      -  наибольший диаметр червячного колеса 

                              (23) [4] 

      - ширина венца червячного колеса 

                                              (24) [4] 

10. Окружная  скорость червяка

 

                                          (25) [4] 

11. Скорость  скольжения

 

                                                 (26) [4]

      

      При этой скорости

      При скорости  приведенный коэффициент трения для безоловянной бронзы и шлифованного червяка (табл.4.4. [4]) и приведенный угол трения .

       КПД редуктора с учетом потерь  в опорах, потерь на разбрызгивание  и перемешивание масла 

          (27) [4] 

      По табл 4.7 [4] выбираем 7 степень точности передачи. В этом случае коэффициент динамичности =1,0.

       Коэффициент неравномерности распределения  нагрузки  

                                                                        (28) [4] 

       где  =86- коэффициент деформации червяка при q=10 и , по табл.

                         4.6 [4]

              х = 0,6 – вспомогательный коэффициент (при незначительных

                           нагрузках) 
 

                                                           (29) [4] 

        Коэффициент нагрузки 

                                                                (30) [4] 

         3.12 Проверяем контактное напряжение 
 

                                                                  (31) [4] 
 

            

       3.13. Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.

               Эквивалентное   число зубьев 

                                                        (32) [4] 

           Коэффициент формы зуба (табл.4.5 [4]) 

            Напряжение изгиба 

           (33) [4] 
 
 
 
 
 
 

4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЧЕРВЯКА И ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА 
 

      Крутящие моменты в поперечных  сечениях валов: 

      Ведомого (вал червячного колеса) 

       

      Ведущего (червяк) 

                                                  (34) [4] 

      витки червяка выполнены за  одно целое с валом 

      Диаметр выходного конца ведущего  вала по расчету на кручение при

       

                                                          (35) [4]

      Но для соединения его с  валом электродвигателя примем ;

      Диаметры подшипниковых шеек . Параметры нарезанной части

Для выхода режущего инструмента  при нарезании витков рекомендуется  участки вала, прилегающие к нарезке, про-тачивать до диаметра меньше .

     Длина  нарезанной части b1=112 мм.

     Расстояние  между опорами червяка прием  .

      Расстояние от середины выходного  вала до ближайшей опоры  . 
 
 
 
 
 

      Ведомый вал. 

                                                           (36) [4] 

     диаметры  подшипниковых шеек  диаметр вала в месте посадки

червячного колеса .

      Диаметр ступицы червячного колеса 

                                            (37) [4] 

     Принимаем 

     Длина  ступицы червячного колеса 

                                            (38) [4]