1. 

2. 
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
3.1.          Принимаем число витков червяка в зависимости от передаточного числа: при u = 22,5  =2

3.2.          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
3.3.          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
3.5.          Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости
 

              

принимаем
3.6.          Определяем модуль
                                    (14) [4]
Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения m=6,3мм и q = 10
3.7.          Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q
                     (15) [4]
   

3.8.          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
3.9.          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]
3.10.      Окружная скорость червяка
                                          (25) [4]
3.11.      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]

   

     Принимаем
5.КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ КОРПУСА РЕДУКТОРА
     Толщина стенок корпуса и крышки:
                                         (39) [4]
      принимаем
                                                      (40) [4]
     Принимаем

     толщина фланцев корпуса и крышки
                                                                      (41) [4]
      Толщина нижнего пояса корпуса при наличии бобышек
                                       (42) [4]
       принимаем
       Диаметры болтов:

       Фундаментных

 

                   (43) [4]

        принимаем болты М20: диаметры болтов

6
. ПРОВЕРКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ
     Силы в зацеплении

     Окружная сила на червячном колесе, равная осевой силе на червяке

     

                                              (44) [4]
    окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе
                                                 (45) [4]

    радиальные силы на колесе и червяке
                                     (46) [4]
              

Условное обозначение Подшипника	d, мм	D,мм	В,мм	Т,мм	С,кН	е
46307	35	80	21		42,6	0,68
7211	55	100	21	23	65	0,41

     Вал червяка.
     Расстояние между опорами  Диаметр

     Реакции опор ( правую опору, воспринимающую внешнюю осевую силу

     , обозначим цифрой 2)

     в плоскости

     

                                                           (47) [4]

    в плоскости
                                                      (48) [4]
                                                                       (49) [4]
                                                       (50) [4]

    Проверка:                                 (51) [4]

    Суммарные реакции

                                        (52) [4]

                                     (53) [4]
    Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных подшипников
                                                                    (54) [4]

                                                                  (55) [4]
    где для подшипников шариковых радиально-упорных с углом                          

коэффициенте осевого нагружения  (табл.9.18 [4])

     Осевые нагрузки подшипников (табл.9.21 [4])

     Т.к.  тогда

     
      Рассмотрим левый подшипник.
      Отношение  осевую нагрузку не учитываем.

      Эквивалентная нагрузка

                                                              (56) [4]

      где - для винтовых конвейеров

              - при вращении внутреннего кольца

              - температурный коэффициент

     Долговечность определяем по более нагруженному подшипнику
      Рассмотрим правый подшипник
      Отношение                                                    (57) [4]

      Поэтому эквивалентную нагрузку определяем с учетом осевой
        (58) [4]

где  по табл.9.18 [4]

        Расчетная долговечность, млн.об.
                                                    (59) [4]

        Расчетная долговечность,ч
                                                                   (60) [4]
       Ведомый вал

       Расстояние между опорами

       В плоскости
       Н                                                           (61) [4]
       В плоскости
                                                                  (62) [4]
      
                                                                  (63) [4]
      
Проверка:                               (64) [4]

Суммарные реакции

                                   (65) [4]

                                 (66) [4]

Осевые составляющие радиальных реакций конических подшипников:

                                                 (67) [4]

                                                 (68) [4]

 где  коэффициент влияния осевого нагружения для подшипника 7211.

    Осевые нагрузки подшипников согласно табл. 9.21 [4] :



     Для правого подшипника отношение  поэтому при подсчете эквивалентной нагрузки осевые силы не учитываем.

      Эквивалентная нагрузка

                                                   (69) [4]

      В качестве опор ведомого вала применим подшипники  7211. Долговечность определим для левого подшипника как наиболее нагруженного. Для левого подшипника отношение

То учитываем осевую нагрузку, примем

                                            (70) [4]

        Расчетная долговечность

                                    (71) [4]

     Расчетная долговечность, ч

                                                        (72) [4]
7.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РЕДУКТОРА
       Для проектируемого редуктора площадь теплоотводящей поверхности 

А=0,7м²

       Определяем условие работы  редуктора без перегрева при продолжительной работе

                                                                    (72) [4]

где  для работы мощность на червяке

    Считаем, что обеспечивается хорошая циркуляция воздуха, принимаем коэффициент теплопередачи  
                                                      (73) [4]

    что допустимо и редуктор при работе не будет перегреваться.
8. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
    Рассмотрим участок вала передающий вращающий момент от вала червячного колеса к муфте.

    Диаметр выходного конца вала ,Сечение и длина шпонки

 

     Напряжение смятия

 

                   (74) [4]
9.УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ
     Проверяем стрелу прогиба червяка (расчет на жесткость)

Приведенный момент инерции поперечного сечения червяка

   (75)[4]

    стрела прогиба

                                         (76) [4]

      допускаемый прогиб

                                  (77) [4]

 

       Таким образом, жесткость обеспечена, так как


     Ведомый вал.

      Материал – Сталь 45 нормализованная:  

     Сечение А-А. диаметр вала в этом сечении 60 мм.

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки:

табл. 8.5 [4], масштабные факторы (табл.8.8 [4]), коэффициенты  ( стр. 163,164  [4])

     Крутящий момент

      Изгибающий момент            (78) [4]

      Изгибающий момент в вертикальной плоскости

                              (78) [4]

      Суммарный изгибающий момент в сечении А-А

                                           (79) [4]

      Момент сопротивления кручению при

                 (80) [4]

      Момент сопротивления изгибу (табл 8.5 [4])

                     (81)[4]

      Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

                                                  (82) [4]

      
    Амплитуда нормальных напряжений изгиба

     среднее напряжение

    Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

                                                           (83) [4]

    Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

                                               (84) [4]

    Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А

                                                           (85) [4]

    Сечение К-К

     Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (табл.8.7 [4])

 принимаем  

     осевой момент сопротивления

                                                                (86)[4]

     Амплитуда нормальных напряжений

                                                 (87) [4]

     Полярный момент сопротивления

                                                        (88) [4]

     Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

                                             (89) [4]

     Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

                                                                            (90) [4]

     Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

                                                (91) [4]
      Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения К-К

                                                            (100) [4]
      Сечение Б-Б

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки, согласно табл. 8.5 [4]:;

     Момент сопротивления сечения нетто при   

                                          (101) [4]

    Амплитуда нормальных напряжений изгиба

                                                               (102) [4]

     момент сопротивления кручению сечения нетто

                                                                      (103) [4]

     Амплитуда и среднее значение цикла касательных напряжений

                                                                (104) [4]

     Коэффициенты запаса прочности

                                                                                          (105) [4]

                                                                          (106) [4]

     Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б

                                                                   (107) [4]

      Сведем результаты проверки в таблицу

Сечение	А-А	К-К	Б-Б
Коэффициенты запаса S	10,1	3,78	4,23

                              10. ВЫБОР МУФТЫ.
     Типоразмер муфты выбирают по диаметру вала и по величине расчетного вращающего момента
                                                                                        (108) [4]

 где

к – коэффициент учитывающий условия эксплуатации привода, к=1,3 (табл.11.3 [4])
      
       Выбираем для наших условий работу муфту упругую втулочно-пальцевую ГОСТ 21424-75
11. ВЫБОР СОРТА МАСЛА
    Смазывание зацепления и подшипников производится разбрызгиванием

Жидкого масла. По таблице 10.9 [4] устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях  и скорости скольжения

Рекомендуется вязкость масла должна быть приблизительно равна . По таблице 10.10 [4] принимаем масло И-20А.
12.СБОРКА РЕДУКТОРА.
      Перед сборкой внутреннюю полость корпуса тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской. Сборку производят в соответствии  с чертежом общего вида. Начинают сборку с того, что на червячный вал надевают крыльчатки и шариковые радиально-упорные подшипники, предварительно нагрев их в масле до 80-100ºС. Собранный червячный вал вставляют в корпус.

      При установке червяка, выполненного за одно с валом, следует обратить внимание на то, что для прохода червяка его диаметр должен быть меньше диаметра для подшипников. В нашем случае наружный диаметр червяка

, а диаметр подшипников 46307 Д=80 мм.

        В начале сборки вала червячного колеса закладывают шпонку и напрессовывают колесо до упора в бурт вала, затем надевают распорную втулку и устанавливают роликовые конические подшипники, нагретые в масле. Собранный вал укладывают в основании корпуса и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка фланцев спиртовым лаком. Для центровки крышку устанавливают на корпус с помощью двух штифтов и затягивают болты.

        Закладывают в подшипниковые, сквозные крышки войлочные уплотнения и устанавливают крышки с прокладками.

         Регулировку радиально-упорных подшипников производят набором тонких металлических прокладок, устанавливаемых под фланцы крышек подшипников.

          Для регулировки червячного зацепления необходимо весь комплект вала с червячным колесом смещать в осевом направлении до совпадения средней плоскости колеса с осью червяка.

           Ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Заливают в редуктор масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с отдушиной.

            Собранный редуктор откатывают и испытывают на стенде.

    

    

         
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРВОУРАЛЬСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПО КУРСУ «ДЕТАЛИ МАШИН»
                                          Преподаватель                                 Сосунова Т.В.
                                          Студент группы
г.Первоуральск

2006год
ЗАДАНИЕ.
 Спроектировать одноступенчатый червячный редуктор  с нижним расположением червяка для привода к винтовому конвейеру. Редуктор нереверсивный, предназначен для длительной эксплуатации, работа в две смены. Валы установлены на подшипниках качения. Р=1,6 кВт, ω2=3,2 с