Компоновка редуктора привода двухстоечного кантователя

 

 

17.1 Расчет первой ступени редуктора [7].

 

Исходные данные для расчета первой ступени редуктора:

1. P₁ = 1, 5 кВт – входная мощность (электродвигателя).

2. P₂ = 1, 27 кВт – выходная мощность (электродвигателя).

3. Т₁ = 5, 03 Н·м – вращающий момент на приводном (быстроходном) червяке редуктора.

4. Т₂ = 68 Н·м – вращающий момент на червячном колесе быстроходной ступени (на выходе быстроходной ступени).

5. n₁ = 2850 об/мин – частота вращения на входе быстроходной ступени.

6. u = 18 – передаточное число быстроходной ступени редуктора.

7. n₂ = 2850/18 = 158, 3 об/мин – частота вращения на выходе быстроходной ступени.

 

Расчет.

Выбираем материал червяка: сталь 45 с закалкой до твердости не менее        HRC 45 и последующим шлифованием.

Выбираем по табл. 4.2.15 [7] материал венца червячного колеса при предварительно оцениваемой скорости скольжения:

 

 

Значит, выбираем бронзу оловянистую Бр010Ф1 для v_S > 5 м/c (σ _В = 275 МПа, σ _Т = 200 МПа).

Допускаемые контактные напряжения для HRC_Э червяка ≥ 45 и группы I материала колеса (Бр010Ф1):

 

 

где С_V – коэффициент износа материала колеса (приняли 0, 9);

    Z_Н – коэффициент долговечности (  ) (при ).

N_Hlim = 10⁷ – базовое число циклов, N_HE – эквивалентное число циклов.

 

 

где  – продолжительность работы передачи, ч;

    с = 1, 2, … – число зацеплений зуба за один оборот колеса;

     – коэффициент, учитывающий изменение нагрузки передачи в соответствии с циклограммой;

    q_Н = 6 – показатель степени кривой усталости при расчете на контактную выносливость.

Приняли Z_N = 1.

Тогда

 

 

Т.к. червяк может быть расположен вне масляной ванны, [σ _Н] уменьшаем на 15% и принимаем окончательно: [σ _Н] = 190 МПа.

Допускаемые изгибные напряжения для реверсивной передачи и группы I материала червячного колеса:

 

 

где Y_N – коэффициент долговечности.

 

                                   ,

 

где N_Flim = 10⁶ – базовое число циклов;

    N_FE – эквивалентное число циклов.

При N_Flim ≤ N_FE  Y_N = 1.

Приняли Y_N = 1.

Значит,

 

Расчет межосевого расстояния и выбор основных параметров передачи.

Ранее определили, что z₁ = 2 и z₂ = 36 – число зубьев червяка и червячного колеса быстроходной передачи (см. выше).

Расчетное межосевое расстояние, мм:

 

 

где к_Н = 1, 1 – коэффициент динамической нагрузки.

Предварительно принимаем коэффициент диаметра червяка .

 

Тогда,

 

Расчетный осевой модуль, мм:

 

 

По табл. 4.2.16 приняли стандартный модуль, наиболее близкий к расчетному: m = 3, 5 по ряду №2.

По табл. 4.2.17 выбираем коэффициент диаметра червяка q так, чтобы a_W = 0, 5·(q+z₂)·m было максимально близким к расчетному.

Приняли q = 9 при a_W = 78, 75 мм.

Расчетные контактные напряжения:

 

 

 

Проверка предварительно принятой скорости скольжения v_S:

 

 

где ;

   

Тогда,

 

Коррегирование червячного колеса:

коэффициент смещения колеса

 

Значит, окончательно принимаем a_W = 80 мм.

Размеры червяка:

d₁ = m·q = 3, 5·9 = 31, 5 (мм);

d_W1 = m·q = 3, 5·9 = 31, 5 (мм);

d_a1 = m·(q+2) = 3, 5·(9+2) = 38, 5 (мм);

d_f1 = m·(q-2, 4) = 3, 5·(9-2, 4) = 23, 1 (мм);

b₁ ≥ (11+0, 1·z₂)·m = (11+0, 1·36)·3, 5 = 51, 1 (мм).

Размеры червячного колеса:

d₂ = m·z₂ = 3, 5·36 = 126 (мм);

d_W2 = m·(z₂+2·x₂) = 3, 5·(36+2·0, 36) = 128, 52 (мм);

d_a2 = m·(z₂+2+2·x₂) = 3, 5·(36+2+2·0, 36) = 135, 52 (мм);

d_f2 = m·(z₂-2, 4+2·x₂) = 3, 5·(36-2, 4+2·0, 36) = 120, 12 (мм);

b₂ ≤ 0, 75·d_a1 = 0, 75·38, 5 = 29 (мм).

Проверка расчетных напряжений изгиба.

Окружная сила в зацеплении:

 

 

Удельная окружная динамическая сила:

 

где K_F = 1, 1.

Коэффициент формы зуба:

 

                   Y_F = f (Z_2E), Z_2E  = z₂/

 

Приняли Y_F = 1, 55 по табл. 4.2.20 [7].

Расчетные напряжения изгиба зуба червячного колеса:

 

 

Далее по аналогии с рис. 4.2.6 [7] вычерчиваем передачу №1 редуктора.

Жесткость и термообработка червяка.

Степень точности передачи = f (v_S): №8 (среднескоростная, со средними требованиями по шуму, габаритам и точности).

Твердость и термообработка червяка: допускается червяк с НВ ≤ 350, нешлифованный. Колесо нарезается шлифованной червячной фрезой. Рекомендуется обкатка под нагрузкой.

Прогиб червяка:

 

                            

 

 

                                    (принимается α = 20°)

                              

    Значит,

        

Вычерчиваем зацепление передачи №1.

Добавляем диаметр вала червяка 25 мм (по диаметру выходного вала ротора двигателя 22 мм).

По рис. 6.5.2 [7] определяем расстояние выходных концов вала: для                     d_В = 25 мм L = 50 мм в исполнении 1.

Диаметр вала червячного колеса приняли равным 80 мм из конструктивных соображений.

Длина ступицы червячного колеса L_СТ = (1, 4…1, 8)·d_В  = 1, 4·80 = 112 (мм).

с₁ = 3…5 мм.

с₂ = 5 мм.

h = 0, 8·h₁, где h₁ = f (D) = = f (62 мм) = 6 мм (подшипник под вал червяка выбрали роликовый конический однорядный №7605) [1].

h = 0, 8·6 = 4, 8 ≈ 5 мм.

h₄ = 5 мм (приняли конструктивно).

B = 24 мм.

h₅ = 5 мм (приняли конструктивно).

D = 62 мм (наружный диаметр подшипника).

h₃ = 8 мм (табл. 11.11.1) [7].

h₂ = h₁ = 6 мм.

δ = 0, 04·a_W + 3 = 0, 04·80 + 3 ≈ 8 (мм) – минимум по литейным требованиям.

с₅ = 1, 2·δ = 1, 2·8 = 9, 6 ≈ 10 (мм).

с₆ = (5…10)·m = 10·3, 5 = 35 (мм).

с₇ = 8 мм.

с = (1…1, 2)·δ = 1, 2·8 ≈ 10 мм.

s = k + δ + 6 = 24 + 8 + 6 = 38 (мм).

с₄ = (1, 2…1, 5)·δ = 1, 5·8 = 12 (мм).  

Размеры подшипника под вал червяка передачи №1:

d = 25 мм; D = 62 мм; B = 24 мм; R = 2 мм.

 

17.2 Расчет второй ступени редуктора.

 

Исходные данные для расчета второй ступени редуктора:

8. P₁ = 1, 5 кВт – входная мощность (условно с первой ступени редуктора).

9. P₂ = 1, 27 кВт – выходная мощность (условно на выходе второй ступени).

10. Т₁ = 68 Н·м – вращающий момент на тихоходном червяке редуктора.

11. Т₂ = 2040 Н·м – вращающий момент на червячном колесе тихоходной ступени (на выходе редуктора).

12.  n₁ = 158, 3 об/мин – частота вращения на входе тихоходной ступени.

13.  u = 4 – передаточное число тихоходной ступени редуктора.

14.  n₂ = 158, 3/40 = 4 об/мин – частота вращения на выходе тихоходной ступени.

 

Расчет.

Выбираем материал червяка: сталь 45 с закалкой до твердости не менее   HRC 45 и последующим шлифованием.

Выбираем по табл. 4.2.15 [7] материал венца червячного колеса при предварительно оцениваемой скорости скольжения:

 

 

Значит, выбираем серый чугун СЧ18 (σ _Н = 355 МПа, способ отливки – литье в землю).

Допускаемые контактные напряжения для HRC_Э червяка ≥ 45 и группы III материала колеса (CЧ18):

 

 

Т.к. червяк может быть расположен вне масляной ванны, [σ _Н] уменьшаем на 15% и принимаем окончательно: [σ _Н] = 142 МПа.

Допускаемые изгибные напряжения для реверсивной передачи и группы III материала червячного колеса:

 

 

где Y_N – коэффициент долговечности.

 

                                   ,

 

где N_Flim = 10⁶ – базовое число циклов;

    N_FE – эквивалентное число циклов.

При N_Flim ≤ N_FE  Y_N = 1.

Приняли Y_N = 1.

Расчет межосевого расстояния и выбор основных параметров передачи.

Ранее определили, что z₁ = 1 и z₂ = 28 – число зубьев червяка и червячного колеса тихоходной передачи (см. выше).

Расчетное межосевое расстояние, мм:

 

 

где к_Н = 1, 1 – коэффициент динамической нагрузки.

Предварительно принимаем коэффициент диаметра червяка .

 

Тогда,

 

Расчетный осевой модуль, мм:

 

 

По табл. 4.2.16 приняли стандартный модуль, наиболее близкий к расчетному: m = 14 по ряду №3.

По табл. 4.2.17 выбираем коэффициент диаметра червяка q так, чтобы                a_W = 0, 5·(q+z₂)·m было максимально близким к расчетному.

Приняли q = 12, 5 при a_W = 283 мм.

Расчетные контактные напряжения:

 

 

 

Проверка предварительно принятой скорости скольжения v_S:

 

 

где ;

   

Тогда,

 

Коррегирование червячного колеса:

коэффициент смещения колеса

 

Значит, окончательно принимаем a_W = 280 мм.

Размеры червяка:

d₁ = m·q = 14·12, 5 = 175 (мм);

d_W1 = m·q = 14·12, 5 = 175 (мм);

d_a1 = m·(q+2) = 14·(12, 5+2) = 203 (мм);

d_f1 = m·(q-2, 4) = 14·(12, 5-2, 4) = 141 (мм);

b₁ ≥ (8+0, 06·z₂)·m = (8+0, 06·28)·14 = 136 (мм).

Размеры червячного колеса:

d₂ = m·z₂ = 14·28 = 392 (мм);

d_W2 = m·(z₂+2·x₂) = 14·(28+2·0, 25) = 399 (мм);

d_a2 = m·(z₂+2+2·x₂) = 14·(28+2+2·0, 25) = 427 (мм);

d_f2 = m·(z₂-2, 4+2·x₂) = 14·(28-2, 4+2·0, 25) = 365 (мм);

d_ОМ2 = d_a2 + 2·m = 427 + 2·14 = 455 (мм);

b₂ ≤ 0, 75·d_a1 = 0, 75·203 = 152 (мм).

Проверка расчетных напряжений изгиба.

Окружная сила в зацеплении:

 

 

Удельная окружная динамическая сила:

 

где K_F = 1, 1.

Коэффициент формы зуба:  

 

                   Y_F = f (Z_2E), Z_2E  = z₂/

 

Приняли Y_F = 1, 8 по табл. 4.2.20 [7].

Расчетные напряжения изгиба зуба червячного колеса:

 

 

Далее по аналогии с рис. 4.2.6 [7] вычерчиваем передачу №2 редуктора.

Жесткость и термообработка червяка.

Степень точности передачи = f (v_S): №9 (низкоскоростная, кратковременно работающая, ручная с пониженными требованиями).

Твердость и термообработка червяка: допускается червяк с НВ ≤ 350, нешлифованный. Колесо нарезается любым способом.

Прогиб червяка:

 

                              

 

 

                                    (принимается α = 20°)

 

                              

    Значит,   

        

Вычерчиваем зацепление передачи №2 [7].

Добавляем диаметр вала червячного колеса 80 мм (конструктивно в соответствии с валом колеса из передачи №1). Подшипники для вала колеса: №2007116 [1].

Длина ступицы червячного колеса L_СТ = (1, 4…1, 8)·d_В  = 1, 8·80 = 144 (мм). Увеличили в дальнейшем до 252 мм конструктивно. Диаметр ступицы приняли 112 мм.

с₁ = 5 мм.

h = 10 мм

h₁ = 8 мм.

h₄ = 5 мм (приняли конструктивно).

B = 27 мм.

h₅ = 5 мм (приняли конструктивно).

D = 125 мм (наружный диаметр подшипника).

h₃ = 8 мм (табл. 11.11.1) [7].

h₂ = h₁ = 8 мм.

δ = 8 мм – минимум по литейным требованиям.

с₅ = 1, 2·δ = 1, 2·8 = 9, 6 ≈ 10 (мм).

с₆ = (5…10)·m = 60 мм.

с₇ = 5 мм.

с = 8 мм.

s = k + δ + 6 = 24 + 8 + 6 = 38 (мм).

с₄ = (1, 2…1, 5)·δ = 1, 5·8 = 12 (мм).  

Размеры подшипника под вал червяка передачи №2:

d = 80 мм; D = 125 мм; B = 27 мм; R = 2 мм.

Основные размеры червяка представлены на рис. 4, 5 и 6.

 

Рисунок 4 – Цилиндрический архимедов червяк	Рисунок 5 – Сечение червяка и колеса плоскостью, перпендикулярной к оси червяка

 

 

Рисунок 6 – Основные параметры червячной цилиндрической передачи, получаемые в результате прочностного расчета

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: