Расчет винтовой передачи червячного редуктора

 

Гайка винта установлена на двух упорных шарикоподшипниках.

Проверка долговечности подшипников.

Окружное усилие на червячном колесе, равном осевому усилию на червяк:

 

 

Окружное усилие на червяке, равное осевому усилию на колесе:

 

Радиальные усилия на колесе червяка:

 

 

Рис. 3. Усилия на червяке и опорные реакции.

Определяем реакции опор червяка (правую опору, воспринимающую внешнюю осевую нагрузку обозначаем цифрой «2»)

 

В плоскости YZ:

 

 

Проверка 

Определяем суммарные реакции по формуле:

 

 

В связи с тем, что в червячном зацеплении возникают значительные осевые усилия, примем радиально упорный подшипник, шариковый средней серии №36308 по ГОСТ 831-75 с параметрами:

d=30 мм, D=72 мм, в=Т=19 мм, С=26,9 кН.

Определяем осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников по формуле:

 

где  коэффициент осевого нагружения

Для подшипников шариковых радиально – упорных с углом , е=0,68:

 

 

Согласно формуле табл. 2 [2] имеем:

 

 

 

Рассмотрим левый (первый) подшипник с отношением:

 

Следовательно, осевую нагрузку не учитываем. Определяем эквивалентную нагрузку по формуле:

 

где  коэффициент, учитывающий вращение колец, при вращении

               внутреннего кольца, V = 1,0;

       коэффициент безопасности, согласно по табл. [2]

       температурный коэффициент, согласно по табл. [2]

Таким образом:

 

Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику. Рассмотрим правый (второй) подшипник с отношением

 

Так как отношение: поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учетом осевой:

 

где  x,y – коэффициент радиальной нагрузки, по табл. 7,3 [2] имеет вид

                 х=0,41; у=0,87.

 

Определяем расчетную долговечность в млн. оборотах или в часах по динамической грузоподъемности по формуле:

 

 

где  об/мин частота вращения червяка

Столь большая расчетная долговечность объясняется тем, что по условию монтажа диаметр выходного конца червяка, а следовательно и диаметр шейки был увеличен. Таким образом, расчет долговечности червячного вала домкрата и долговечность подшипников обеспечена.

Уточненный расчет червячного вала домкрата

Червячный вал проверять на прочность не следует так, как размеры его поперечных сечений принятые при конструировании после расчета геометрических характеристик, значительно превосходят те, которые могли быть получены расчетом на кручение. Напомним, что диаметр выходного конца получения при расчете на кручение 19,3 мм, а мы по соображениям конструктирования приняли его  . Следовательно произведён расчет   на жесткость (проверки стрелу прогиба червяка).

Определяем приведенный момент инерции поперечного сечения червяка:

 

Определяем стрелу прогиба по формуле:

 

Определяем допустимый прогиб по формуле:

 

Таким образом, жесткость обеспечена так, как

5.  Проверка прочности шпоночного соединения.

Произведем проверку шпонки, передающего вращающий момент оси червяка к муфте. Диаметр вала в этом месте d = 40 мм, сечение и длина шпонки по СТ С7В 189-75 глубина паза

Напряжение смятия и условие прочности:

 

Допускаемое напряжение смятия при стальной ступице:

Н/мм²

 

Таким образом, условие выполнено.

Проверка бронзовой гайки домкрата по допускаемому давлению [P] на поверхности кулачков.

 

 

где 

        допускаемое давление, для бронзовой гайки 

 

Таким образом, условие выполнено, жесткость кулачков на

давление обеспечено.  

Рис. 4 Шпоночное соединение

 

6.  Подбор муфты

Предлагаю использовать втулочно-пальцевую муфту типа МУВП. Она состоит из  ведущей и ведомой полумуфты в виде круглых дисков (1), которые своими ступицами (2) установлены на концах валов с использованием шпоночного соединения (3). Оба диска соединены болтами (4). В одном из дисков между болтом и отверстием вложены резиновые втулки (5). Резиновые втулки могут сглаживать вибрации и колебания, которые возникают на приводном валу и в некоторой степени компенсировать динамические нагрузки во время запуска и торможения. 

Важное преимущество муфт упругих втулочно-пальцевых — мягкость пуска. За счет обрезиненных пальцев МУВП плавно передает усилие от вала электродвигателя к валу редуктора. А также простота конструкции и низкая себестоимость по отношению к кулачково-дисковой муфте.

Пальцы вставляют в конические отверстия одной из полумуфт и затягивают гайками, что обеспечивает жесткое соединение этих деталей, момент вращения на первой полумуфту передается на вторую полумуфту через резиновые втулки.  

 

     Рис. 5 Устройство муфты МУВП.

 

7. Предохранительное устройство

Материал штифта – Сталь 5.

Расчет выполняется по следующему соотношению:

 

  отсюда , где

 

- число штифтов

- коэффициент неравномерности  распределения нагрузки

- коэффициент безопасности

- передаваемый крутящий  момент

- диаметр расположения  штифтов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Выбор смазки редуктора

Для уменьшения потерь мощности на трение и снижения интенсивности износа трущихся поверхностей, а также для предохранения их от заеданий, задиров, коррозии и лучшего отвода теплоты трущихся поверхностей деталей должны иметь надежную смазку.

В настоящее время в машиностроении для смазывания передач широко применят картерную систему. В корпус редуктора заливают масло так, чтобы венцы были в него погружены. При их вращении масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние стенки корпуса, откуда стекают в нижнюю его часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, которое покрывает поверхность расположенных внутри корпуса деталей.

Картерную смазку применяют при окружной скорости зубчатых колес и червяков от 0.3 до 12.5 м/с.

Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин.

Принцип назначения сорта масла следующий : чем выше окружная сила колеса, тем меньше должна быть вязкость масла, чем выше контактные давления в зубьях, тем большей вязкостью должно обладать масло. Поэтому требуемую вязкость масла определяют в зависимости от контактного напряжения и окружной скорости колес. Предварительно определяют окружную скорость, затем по скорости и контактных напряжениям находят требуемую кинематическую вязкость и марку масла.

По таблицам 11.1 и 11.2 /1, с. 148/ [3] выбираем масло U-T-C-320 ГОСТ 20799-88 в количестве пяти литров ( V = h·l·l = 45·420·162 ≈ 4.8 дм3 ≈ 5 л.).

Глубину погружения в масло деталей червячного редуктора при нижнем расположении червяка hн = (0.2…0.5) d1 .

 

 

 

9. Технология сборки редуктора

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов валов.

На валы закладывают шпонки и напрессовывают элементы передач редуктора. Мазеудерживающие кольца и подшипники следует насаживать, предварительно нагрев в масле до 80-100 градусов по Цельсию, последовательно с элементами передач. Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка крышки и корпуса спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу. После этого в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических прокладок, регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышку винтами. Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловой маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой, закрепляют крышку болтами. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе, устанавливаемой техническими условиями.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

При выполнении курсового проекта по "Деталям машин" были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловедение.

В ходе решения поставленной передо мной задачей, была освоена методика выбора элементов привода, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долгий срок службы механизма.

Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении, как курсовых проектов, так и дипломного проекта.

При расчете был выбран электродвигатель, который удовлетворяет заданные требования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1.   Чернавский С.А., Слесарев Г.А. «Проектирование механических передач»

      М., Машиностроение, 1984.

2.   Чернавский  С.А., «Курсовое проектирование деталей  машин» М.,

      Машиностроение, 1979.

3. Дунаев П.Ф. , Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.:

     Высшая школа, 1985 г.

4.  Анурьев В.И. справочник конструктора-машиностроителя. 1-3 том. М.:

     машиностроение, 1996.

5.  Романов  М. Я. «Сборник задач по деталям  машин» М., Машиностроение,

     1984.