Проектируемый машинный агрегат служит приводом качающегося подъемника и может использоваться на предприятиях различного направления. Привод состоит из электродвигателя, вал которого через поклиновую ременную передачу соединен с ведущим валом червячного редуктора, ведомый вал червячного редуктора через упругую муфту с торообразной оболочкой соединяется со звездочкой тяговой цепи. Проектируемый привод работает в 2 смены в реверсивном режиме. Характер нагрузки - с малыми колебаниями.

1.2. Срок службы приводного устройства

Срок службы привода определяется по формуле

L_h = 365L_ГК_Гt_cL_cK_c

где L_Г = 5 лет – срок службы привода;

К_Г – коэффициент годового использования;

К_Г = 300/365 = 0,82

где 300 – число рабочих дней в году;

t_c = 8 часов – продолжительность смены

L_c = 2 – число смен

К_с = 1 – коэффициент сменного использования.

L_h = 365·4·0,82·8·2·1 = 19155 часа

С учетом времени, затрачиваемого на ремонт, профилактику и т.п., принимаем ресурс привода 16·10³ часов.

Таблица 1

Эксплуатационные характеристики машинного агрегата

Место установки	Lг	Lс	tс	Lh	Характер нагрузки	Режим работы
Заводской цех	5	2	8	21000	С малыми колебаниями	Реверсивный

2. Выбор двигателя, кинематический расчет привода

2.1. Определение мощности и частоты вращения двигателя

Требуемая мощность рабочей машины

Р_рм = Fv = 1,2·0,6 = 0,72 кВт

Частота вращения звездочки

n_рм = 6·10⁴v/zp = 6·10⁴·0,6/12·80 = 37,5 об/мин
Общий коэффициент полезного действия

η = η_рпη_чпη_пк²η_м,

где η_м = 0,98 – КПД муфты [1c.40],

η_чп = 0,80 – КПД закрытой червячной передачи,

η_pп

---

= 0,97 – КПД открытой ременной передачи,

η_пк = 0,995 – КПД пары подшипников качения,

η = 0,97·0,80·0,995²·0,98 = 0,757.

Требуемая мощность двигателя

Р_тр = Р_рм/η = 0,99/0,753 = 0,951 кВт.

Выбираем асинхронный электродвигатель 4АМ80А4УЗ:

мощность - 1,1 кВт,

синхронная частота – 1500 об/мин,

рабочая частота 1420 об/мин.

2.2. Определение передаточного числа привода и его ступеней

Общее передаточное число привода

u = n₁/n_рм = 1420/37,5 = 37,87

Принимаем для червячной передачи u₂= 20, тогда для открытой передачи

u₁= u/u₂= 37,87/16 = 2,36

2.3. Определение силовых и кинематических параметров привода

Числа оборотов валов и угловые скорости:

n₁ = n_дв =1420 об/мин

₁ =1420π/37,5 =118,96 рад/с

n₂ = n₁/u₁ =1420/2,36 =602 об/мин

₂=602π/37,5 = 50,84 рад/с

n₃ = n₂/u₂ =602/16 = 37,6 об/мин

₃= 37,6π/37,5 = 3,15 рад/с

Фактическое значение скорости вращения колонны

v = zpn₃/6·10⁴ =12·80·37,6/6·10⁴ = 0,602 м/с

Отклонение фактического значения от заданного δ = 0%

Мощности, передаваемые валами:

P₁ = P_тр = 951 Вт

P₂ = P₁η_рпη_пк = 951·0,97·0,995 = 917,85 Вт

P₃ = P₂η_чпη_пк = 917,85·0,80·0,995 =730 Вт

Крутящие моменты:

Т₁ = P₁/₁ = 951/118,96 = 7,99 Н·м

Т₂ = 917/50,84 = 18 Н·м

Т₃ =730/3,15 = 231,74 Н·м

Таблица 2

Силовые и кинематические параметры привода

Тип двигателя 4АМ80А4УЗ Pном = 951 кВт; nном = 1420 об/мин
Параметр	Передача		Параметр		Вал
	закрытая (редук-тор)	откры-тая			двигателя	редуктора		приводной рабочей машины
						быстро-ходный	тихо-ходный
Переда-точное число u	16	2,36		Расчётная мощность P, кВт		0,951	0,951	0,917	0,73
				Угловая скорость ω, 1/с		118,96	118,96	50,84	3,15
КПД η	0,80	0,97		Частота вращения n, об/мин		1420	1420	602	37,6
				Вращающий момент T, H*м		7,99	7,99	18	231,74

---

3. Выбор материалов червячной передач и определение допускаемых напряжений

Принимаем, согласно рекомендациям, для червяка сталь 45 с закалкой до твердости > HRC45.

Ориентировочное значение скорости скольжения:

v_s = 4,2u₃10^-3M₂^1/3 = 4,316,03,1510^-3231,74^1/3 = 1,3 м/с,

при v_s < 5 м/с рекомендуется бронза БрА10Ж4Н4, способ отливки – центробежный:

• 
  _в = 700 МПа
  
• 
  _т = 460 МПа.
  

Использование в качестве материала червячного колеса чугуна, приводит к большому значению межосевого расстояния (а_w = 160 мм) и высокому значению критерий технического уровня редуктора (γ > 0,2).

Допускаемые контактные напряжения:

[]_H = 250 – 25v_s = 250– 251,30 = 217,5 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба при реверсивной передаче:

[]_F = 0,16_вK_FL,

где К_FL – коэффициент долговечности.

K_FL = (10⁶/N_эН)^1/9,

где N_эН – число циклов перемены напряжений.

N_эН = 573₂L_h = 5733,1421000 = 3,810⁷.

K_FL = (10⁶/3,810⁷)^1/9 = 0,668

[]_F = 0,167000,668 = 75 МПа.

Таблица 3.1

Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка стали	Термообработка	σв	σ-1	[σ]Н	[σ]F
			Н/мм2
Червяк	45	Закалка > HRC45	780	335
Колесо	Сборное: венец – БрА10Ж4Н4		700	460	217,5	75

4. Расчет закрытой червячной передачи

Межосевое расстояние

= 61(231,74·10³/217,5²)^1/3 =103,5 мм

принимаем а_w = 100 мм

Основные геометрические параметры передачи

Модуль зацепления:

m = (1,51,7)a_w/z₂,

---

где z₂ – число зубьев колеса.

При передаточном числе 20,0 число заходов червяка z₁ = 2, тогда число зубьев колеса:

z₂ = z₁u = 216,0 = 32

m = (1,51,7)100/32 = 4,695,31 мм,

принимаем m = 5,0 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

q = (0,2120,25)z₂ = (0,2120,25)32 = 6,88

принимаем q = 8

Коэффициент смещения

x = a/m – 0,5(q+z₂) = 100/5,0 – 0,5(8+32) = 0

Фактическое значение межосевого расстояния:

a_w = 0,5m(q+z₂+2x) = 0,55,0(8+32 – 20) = 100 мм

Делительный диаметр червяка:

d₁ = qm =85,0 = 40 мм

Начальный диаметр червяка

d_w1 = m(q+2x) = 5(8-2·0) = 40,0 мм

Диаметр вершин витков червяка:

d_a1 = d₁+2m = 40+25,0 = 50 мм.

Диаметр впадин витков червяка:

d_f1 = d₁ – 2,4m = 40 – 2,45,0 = 28 мм.

Длина нарезной части червяка:

b₁ = (10+5,5|x|+z₁)m + C = (10+5,50+12)5,0+0 = 60 мм.

при х < 0  С = 0.

Делительный угол подъема линии витка:

 = arctg(z₁/q) = arctg(2/10) = 11,08º

Делительный диаметр колеса:

d₂ = mz₂ = 5,032 = 160 мм.

Диаметр выступов зубьев колеса:

d_a2 = d₂+2m(1+x) = 160+25,0(1+0) = 170 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса:

d_f2 = d₂ – 2m(1,2 – x) = 160 – 25,0(1,2 – 0) = 148 мм.

Наибольший диаметр зубьев колеса:

d_am2 = d_a2+6m/(z₁+2) = 170+65,0/(2+2) = 178 мм.

Ширина венца колеса:

b₂ = 0,355a_w = 0,355100 = 36 мм

Угол обхвата червяка венцом колеса 2δ:

sin δ = b₂/(d_a1-0,5m) = 36/(50-0,55,0)=0,76

Фактическое значение скорости скольжения

v_s = u₂d₁/(2000cos) = 163,1540/(2000cos14,03º) = 1,03 м/с

Уточняем значение допускаемого контактного напряжения

[]_H = 250 – 25v_s = 300 – 251,03 = 224,3 МПа.

Коэффициент полезного действия червячной передачи

 = (0,950,96)tg/tg(+)

где  = 2,50º - приведенный угол трения.

 = (0,950,96)tg11,08º/tg(11,08º+2,50º) = 0,77.

Силы действующие в зацеплении

Окружная на колесе и осевая на червяке:

F_t2 = F_a1 = 2Т₂/d₂ = 2231,710³/160 = 2897 H.

Радиальная на червяке и колесе:

F_r1 = F_r2 = F_t2tg = 2897tg20 =1054 H.

Окружная на червяке и осевая на колесе:

F_t1 = F_a2 = 2M₁/d₁ = 21810³/40 =900 H.

Расчетное контактное напряжение

_Н = 340(F_t2K/d₁d₂)^0,5,

где К – коэффициент нагрузки.

Окружная скорость колеса

v₂ = ₃d₂/2000 = 3,15160/2000 = 0,25 м/с

---

при v₂ < 3 м/с  К = 1,0

_Н = 340(28971,0/40160)^0,5 = 228,8 МПа,

перегрузка (228,8 – 228,3)100/224,3 = 2% < 5%.

Расчетное напряжение изгиба для зубьев колеса

_F = 0,7Y_F2F_t2K/(b₂m),

где Y_F2 – коэффициент формы зуба колеса.

Эквивалентное число зубьев колеса:

z_v2 = z₂/(cos)³ = 32/(cos11,08º)³ = 33,86  Y_F2 = 1,64.

_F = 0,71,6428971,0/(365,0) = 18,47 МПа.

Условие _F < []_F = 75 МПа выполняется.

Так как условия 0,85<_H < 1,05[_H] и _F < [_F] выполняются, то можно утверждать, что устойчивая работа червячной закрытой пере­дачи обеспечена в течении всего срока службы привода.

Таблица 4

Параметры червячной передачи, мм

Проектный расчёт
Параметры	Значение	Параметры		Значение
Межосевое расстояние aw	100	Ширина зубчатого венца колеса b2		36
Модель зацепления m	5,0	Длина нарезной части червяка b1		60
Коэффициенты диаметра червяка q	8	Диаметры червяка: делительный d1 начальный dw1 вершин витков da1 впадин витков df1		40,0 40,0 50,0 28,0
Делительный угол витков червяка γ, град.	11,08
Угол обхвата червяка 2δ, град.	100	Диаметры колеса: делительный d2=dw2 вершин зубьев da2 впадин зубьев df2 наибольший dам2		160,0 170,0 148,0 178,0
Число витков червяка z1	2
Число витков колеса z2	32
Проверочный расчёт
Параметры		Допускаемые значения	Расчётные значения		Примечание
КПД η		0,80	0,77		3,75%
Контактные напряжения σH, H/мм2		228	224		2%
Напряжения изгиба σF, H/мм2		75	18,5		75,4%

---

Смотрите также файлы

• 1 Стартап жобаа аржыны Мемлекеттік олдаулардан Инвестор тарту арылы.docx

• Внутренняя политики Михаила Федоровича Романова.docx

• Отчет по лабораторной работе 5.docx

• Архитектурностроительный.docx

• Поэтому стендовым испытаниям должны подвергаться лишь те узлы, механизмы и системы, к которым предъявляются высокие требования надежности, а затраты на испытание экономически обоснованы.docx