Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
окружная сила колеса (осевая сила червяка), рис.37,б,
, Н;
радиальная сила в зацеплении (рис.37,в)
, Н,
где = 20°.
Рис.37. Схема сил, действующих в червячном зацеп лении
16. Определить данные для проверки червяка на жесткость:
суммарная поперечная нагрузка на червяка ;
расстояние между опорами червяка мм;
минимальный момент инерции в сечении , мм2;
прогиб вала , мм, где МПа.
17. Проверить вал червяка на жесткость по условию :
- если "нет", то перейти к блоку 17 (см. п.18),
- если "да", то перейти к блоку 18 (см. п.19).
18. По ГОСТ 2144-76(в СНГ действует ГОСТ 2144-93) (см. табл. 25) выбрать увеличенный q и расчет повторить с блока № 6.
19. Провести расчет червячного редуктора на нагрев масла:
а) уточнить к.п.д. передачи по формуле
,
где - см. п.7; - приведенный угол трения, определяемый экспериментально (табл. 29);
б) определить температуру нагрева масла в червячном редукторе:
С - без искусственного охлаждения;
С - охлаждение вентилятором,
где - мощность на червяке; А - поверхность охлаждения корпуса (табл. 30); - коэффициент теплоотдачи (большее значение – при хороших условиях охлаждения); - коэффициент теплоотдачи при обдуве вентилятором, на саженным на вал червяка (табл. 31);
в) максимально допустимую температуру нагрева масла принять С;
Таблица 29
Экспериментальные значения приведенного угла трения
|
Скорость скольжения , м/с |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3 |
4 |
7 |
10 |
15 |
|
|
БрОЦС БрОФ (БрОНФ) |
3º10 |
2º30 |
2º20 |
2º00 |
1º40 |
1º30 |
1º20 |
1º00 |
0º55 |
0º50 |
|
|
БрАЖ(Н) БрОМЦ |
3º40 |
3º10 |
2º50 |
2º30 |
5º20 |
2º00 |
1º40 |
1º30 |
1º20 |
1º10 |
Таблица 30
Площадь А поверхности охлаждения червячного редуктора
в зависимости от межосевого расстояния а
|
а, мм |
80 |
100 |
125 |
140 |
160 |
180 |
200 |
225 |
250 |
280 |
|
А,м2 |
0,19 |
0,24 |
0,36 |
0,43 |
0,54 |
0,67 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
Коэффициент при обдуве вентилятором
|
Частота вращения вала , об/мин |
750 |
1000 |
1500 |
3000 |
|
Коэффициент теплоотдачи |
17 |
21 |
29 |
40 |
г) проверить редуктор на нагрев по условию :
- если "нет", то перейти к блоку 19. Рассмотреть возможные конструктивные доработки червячного ре дуктора с целью увеличения поверхности охлаждения или интенсивнос ти охлаждения масла. Повторить тепловой расчет - блок 18;
- если "да", то расчет червячной передачи закончен.
4.1.2. Конструкция червячных колес
Червячные колеса по условиям работы изготавливают составными: центр колеса - из стали, реже из серого чугуна, а зубчатый венец - (бандаж) - из антифрикционного материала (рис. 38). Бронзовый ве нец
|
а) |
б) |
- штамп. уклон , но не менее 10 мм. для посадок H7/r6 |
Риc. 38. Конструкции червячных колес со штампованной или кованой ступицей: а - бронзовый венец запрессован на сту пицу и закреплен винтами; б - бронзо вый венец залит на ступицу, на ободе которой есть углуб ления
установлен на центр с натягом по посадке: H7/p6; H7/r6; H7/s6. Эту конструкцию рекомендуется применять для передач с относитель но невысоким тепловыделением, так как при значительной разнице в коэффициенте линейного расширения у бронзы и стали или чугуна при высокой температуре натяг уменьшается и надежность соединения сни жается. Для предотвращения осевого взаимного смещения венца и сту пицы червячного колеса в стыкуемые поверхности ввертывают винты с последующим срезанием головок (см. рис. 38,а).
В серийном и массовом производстве применяют биметаллическую конструкцию червячного колеса, бронзовый венец которой отлит в форму с предварительно вставленным в него центром. Для гарантии от смещения венца на заливаемой поверхности центра выполняют пазы различной формы (см. рис. 38,б).
4.1.3. Конструкция червяков
червячных передач
Червяк в большинстве случаев делают за одно целое с валом. Витки червяка могут быть нарезаны на токарном станке, если (рис. 39,а,б) или получены фрезерованием, если (рис.39,в).
Рис.39. Конструирование червячного вала: а) ; б) ;
в) ;
Одним из основных требований является конструктивное обеспе чение высокой жесткости червяка. С этой целью расстояние между опорами стараются сделать как можно меньшими. Диаметр вала червя ка в ненарезанной части назначают таким, чтобы обеспечить, по воз можности, свободный выход инструмента при обработке витков и необ ходимую величину упорного заплечика для подшипника.
При относительно малом диаметре червяк приходится выполнять по рис.39,в. В этом случае высоту упорного заплечника в местах установки подшипников согласуют с наружным диаметром червяка.
4.1.4. Допуски формы и расположения поверхностей
для деталей червячной передачи
Правила выполнения чертежей цилиндрических червяков и червяч ных колес устанавливаются ГОСТ 2403-75. Этот стандарт определяет правила указания на чертежах параметров зубчатых венцов. Другие данные, необходимые для изготовления этих деталей, приводятся на чертеже в соответствии с требованиями ЕСКД.
На изображении цилиндрического червяка (рис. 40) указывают: диаметр вершин витка , длину нарезной части червяка по верши нам , размеры фасок С на концах витка, шероховатость боковых по верхностей витков .
|
Рис.40. Параметры зубчатых венцов червячной передачи, указыва емые на чертежах |
На изображении червячного колеса (рис.40) указывают: диаметр вершин зубьев , ширину зубчатого венца , расстояние от базового торца Т до средней торцовой плоскости колеса , наи больший диаметр, радиус поверхности вершин зубьев R, размеры фасок С или радиусы притупления торцовых кромок зубьев, шерохова тость боковых поверхностей зубьев.
4.1.5. Корпусные детали
червячных редукторов
Форму и размеры корпусных деталей определяют при компоновке редукторов; корпусные детали червячных редукторов конструируют в двух исполнениях: при небольших межосевых расстояниях мм корпуса делаются неразъемными, при мм - разъемными.
В разъемных корпусах линию разъема делают по линии оси вала червячного колеса. В неразъемных корпусах необходимо предусмот реть возможность сборки редуктора, т.е. боковые крышки необходимо выполнить такого диаметра, через которые может войти внутрь редук тора червячное колесо.
В зависимости от расположения червяка относительно колеса чер вячные редукторы выполняются с нижним, боковым и верхним располо жением червяка. Нижнее расположение червяка обычно применяется при скорости скольжения м/с. Что касается размеров элемен тов самого корпуса редуктора, то при его конструировании можно пользоваться рекомендациями, которые приведены для корпуса зубча того цилиндрического горизонтального редуктора (см. рис.19). Допус ки формы и расположения элементов корпусных деталей см. на рис.24.
4.2. Система смазки
Выбор сорта масла для червячных передач основывается на ско рости скольжения в паре и ее нагруженности (табл. 32).
Таблица 32
Рекомендуемые сорта смазочных масел для червячных передач
(ГОСТ 17479-87)
|
Контактные напряжения , МПа |
Скорость скольжения , м/с |
||
|
до 2 |
2…5 |
более 5 |
|
|
до 200 |
ИТД-220 |
ИТД-100 |
ИТД-80 |
|
200 … 250 |
ИТД460 |
ИТД-220 |
ИТД-100 |
|
более 250 |
ИТД-680 |
ИТД-460 |
ИТД-220 |
Основной принцип подбора вязкости масла такой же, как и для зубчатых цилиндрических редукторов; с увеличением скорости сколь жения вязкость масла уменьшается, а с увеличением нагруженности вязкость увеличивается.
Для червячных редукторов применяют следующие способы подвода и нанесения смазочного материала: циркуляционное, погружением, масляным туманом.
|
D |
D1 |
D2 |
D3 |
Dy |
d |
d1 |
d2 |
d3 |
L |
L1 |
L2 |
l |
l1 |
b |
|
|
|
|
М12х1,5 |
10,5 |
19,6 |
11,8 |
6 |
8 |
8 |
6 |
7 |
18 |
9 |
26 |
10 |
15 |
3 |
66 |
74 |
17 |
Рис. 41. Конструкция заборного устройства для циркуляционной системы смазки: 1 – штуцер концевой, сталь 35; 2 – корпус заборника, сетка – латунь; 3 – диск, Ст. 3; труба 8х16 ГОСТ 8734-75, сталь 10; 5 – труба 8х10 ГОСТ 8734-75, сталь10 |
Циркуляционный способ смазки применяется при верхнем распо ложении червяка и в том случае, когда необходимо обеспечить ох лаждение редуктора за счет смазочного материала, охлаждаемого в специальных радиаторах. В этом случае при помощи специального заборника (рис. 41) масло нагнетается в систему и затем подается к поверхностям трения.
Рис.42. Смазывание червячной
передачи с помощью разбрызгивателя 1 (2 – уровень масла)
При картерном способе смазки для нижнего расположения червяка выбирают такой уровень масла, что бы его витки были погружены в мас ло на глубину . При этом допус тимо, чтобы нижние шарики или ро лики подшипников вала были погру жены до середины. Иногда невозмож но поднять уровень масла настолько, чтобы витки червяка в него погрузились (см. рис. 39,в). В этих слу чаях применяют разбрызгивающие кольца (рис.42), в которых смазка сбрасывается центробежной силой на зубья червячного колеса.
При верхнем расположении чер вяка червячное колесо должно быть погружено на глубину не менее чем на 2mx. Однако в тяжело нагру женных редукторах допускают увеличение уровня масла до уровня оси червячного колеса. Контроль за уровнем масла осуществляется уст ройствами, аналогичными приведенным выше для цилиндрических ре дукторов (см.рис.25, 26).
4.3. Система охлаждения
При работе червячных передач потерянная мощность на трение в зацеплении и подшипниках, а также на размешивание и разбрызги вание масла переходит в теплоту, которая нагревает масло, а оно через стенки корпуса передает эту теплоту окружающей среде. Если отвод тепла недостаточен, то передача перегревается. При перегре ве смазочные свойства масла резко ухудшаются: его вязкость падает. Возникает опасность заедания, это может привести к выходу из строя самой передачи.
Тепловой расчет червячной передачи при установившемся режиме работы производится на основе теплового баланса, т.е. равенства тепловыделений теплоотдачи и теплоотдачи .
По условию теплового баланса температура масла в корпусе червячной передачи при непрерывной работе должна сохранять нера венство (см. § 4.1, п.19,г).
Значение зависит от марки масла. Обычно принимают .
Если при расчете окажется, что , то необходимо либо увеличить поверхность охлаждения, применяя охлаждающие ребра, либо применить искусственное охлаждение (рис. 43), которое может осуществляться: а) обдувом корпуса воздухом с помощью вентилято ра, насаженного на вал червяка; б) охлаждением масла водой, про ходящей через змеевик (рис. 43,а); в) применением циркуляционной системы смазки со специальным холодильником (рис. 43,б).
Рис.43. Схемы искусственного охлаждения червячных пере дач:
1 – насос; 2 - фильтр; 3 - холодильник
5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЕРЕДАЧ С ГИБКОЙ СВЯЗЬЮ
5.1. Конструирование ременных передач
В настоящее время в машиностроении получили наибольшее рас пространение передачи клиновыми (нормального и узкого сечения) и поликлиновыми ремнями. Скорость клиновых ремней не должна превы шать 25-30 м/с, а поликлиновых ремней – 40 м/с. При одинаковых га баритных размерах передача узкими клиновыми ремнями в 1,5-2 раза выше по тяговой способности, чем передача клиновыми ремнями нормального сечения.
Согласно ГОСТ 1284.3-96, расчет клиновых ремней сводится к под бору типа и числа ремней. Основным расчетом ремней считается рас чет по тяговой способности.
Расчет ремней на долговечность проводится как проверочный.
5.1.1. Описание схемы алгоритма расчета
ременных передач (рис. 44)
Исходные данные (получены из кинематического расчета привода):
- мощность на ведущем валу;
- частота вращения ведущего вала, об/мин;
U - передаточное число ременной передачи.
Рис.44. Блок-схема расчета клиноременной передачи
1. По табл. 33 выбрать сечение ремня в зависимости от крутя щего момента на ведущем валу:
, Нмм.
Таблица 33
Рекомендуемые пределы моментов и минимально
допустимые диаметры шкивов при выборе ремней
|
Сечение ремня |
, Нмм |
, мм |
Сечение ремня |
, Нмм |
, мм |
|
Клиновые нормального сечения |
Клиновые узкие |
||||
|
О |
До 30103 |
63 |
УО |
До 150103 |
63 |
|
А |
15103…60103 |
90 |
УА |
90103…400103 |
90 |
|
Б |
50103…150103 |
125 |
УБ |
300103…2106 |
140 |
|
В |
120103…600103 |
200 |
УВ |
Свыше 1,5106 |
224 |
|
Г |
450103…2,4106 |
355 |
Поликлиновые |
||
|
Д |
1,6106…6106 |
500 |
К |
до 40103 |
40 |
|
Е |
Свыше 4106 |
800 |
Л |
18103…400103 |
80 |
|
М |
Свыше 130103 |
180 |
2. Выбрать диаметр меньшего шкива. С целью повышения ресурса работы передачи рекомендуется устанавливать меньший шкив расчет ного диаметра (см. табл. 33) из стандартного ряда: 63,71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800,2000,2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000.
3. Определить диаметр большого шкива . Значение округлить до ближайшего стандартного значения.
4. Уточнить передаточное число с учетом относительного скольжения
.
Определить расхождение от заданного : .
5. Провести сравнение :
- если "нет", то перейти к блоку № 3 и выбрать другое значение из стандартного ряда;
- если "да", то перейти к следующему блоку.
6. Определить ориентировочное значение межосевого расстояния , где выбирается по табл.34 в зависимости от передаточного числа .
Значение коэффициента с
|
U |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
c |
1,5 |
1,2 |
1 |
0,95 |
0,9 |
0,85 |
7. Определить ориентировочное значение длины ремня
.
По ГОСТ 1284.1-89, ГОСТ 1284.2 – 89, ГОСТ 1284.3 - 96 для ремней нормального сечения, по PTM51-15-15-70 для ремней узкого сечения и по РТМ 38-40528-74 для поликлиновых ремней выбрать ближайшее стандартное значение ремня (рис.45).
|
Ряд расчетных длин ремней, мм: 400;(425); 450(475); 500(530); 360(600); 630; (б70); 710; (750); 800, (850); 900; (950); 1000; (1060);1120(1180); 1250; (1320); 1400; (1500); 1600; (1700) 1800; (1900); 2000; (2120); 2240; (2360); 2500; (2650); 2800; (3000); 3150 (3350); 3550; (3750); 4000; (4250); 4500 (4750); 5000; (530О); 5600, (6000); 6300; (6700); 7100 Размеры в скобках использовать в технически обоснованных случаях |
Размеры в миллиметрах
|
Обозначение сечения |
Расчетная ширина lp |
Ширина W |
Высота |
Расчетная длина |
f |
|
|
наименьшая |
наибольшая |
|||||
|
О |
8,5 |
10 |
6 |
400 |
2500 |
1 |
|
А |
11 |
13 |
8 |
500 |
4000 |
1 |
|
Б |
14 |
17 |
10,5 |
800 |
6300 |
1 |
|
В |
19 |
22 |
13,5 |
1800 |
10600 |
1 |
|
Г |
27 |
32 |
19 |
3150 |
15000 |
1 |
|
Д |
32 |
38 |
23,5 |
4500 |
16000 |
2 |
|
Е |
42 |
50 |
30 |
6300 |
18000 |
2 |
Рис. 45. Ремни клиновые приводные кордотканевые по ГОСТ 1234.1-80
8. Уточнить межосевое расстояние
,
где ;
9. Определить скорость ремня
, м/с, здесь в м.
10. Определить число пробегов ремня в секунду
, здесь в м.
11. Осуществить проверку ременной передачи на долговечность по числу пробегов , где =10С-1:
- если "нет", то перейти к блоку № 8 и увеличить длину ремня по стандарту;
- если "да", то перейти к следующему блоку.
12. Определить угол обхвата ремнем малого шкива:
.
13. Провести проверку :
- если "нет", то необходимо применить устройства, увеличивающие угол обхвата, например натяжной ролик;
- если "да", то перейти к следующему блоку.
14. Определить окружную силу на шкивах
, Н.
15. Определить ориентировочное значение числа устанавливаемых ремней:
для клиновых ремней по выражению
;
для поликлиновых ремней определяется число ребер ремня по выраже нию
,
где - допустимое полезное напряжение; - площадь поперечного сечения ремня (табл. 35); - полез ное напряжение ремня, МПа:
для нормальных клиновых и поликлиновых ремней
;
для узких клиновых ремней
,
где - частота пробегов ремня (см. § 5.1, п.10);
- ширина ремня по нейтральному слою (см.табл.35);
- коэффициент влияния передаточного числа (табл.36);
- скорость ремня, м/с (см. § п.9);
- коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность (табл. 37);
- коэффициент режима работы (табл.38). Перегрузка при пуске определяется как (см. гра фик нагрузки в задании, рис.1).
Таблица 35
Размеры приводных клиновых и поликлиновых ремней
|
Параметры ремня |
Тип ремня |
||||||
|
Нормальное сечение |
|||||||
|
О(Z) |
А(A) |
Б(B) |
В(C) |
Г(D) |
Д(E) |
Е |
|
|
А1,А10,мм2 |
47 |
81 |
138 |
230 |
476 |
692 |
1172 |
|
bh,мм |
8,5 |
11 |
14 |
19 |
27 |
32 |
42 |
|
кг/м |
0,06 |
0,10 |
0,18 |
0,30 |
0,60 |
0,90 |
1,52 |
|
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
|
Параметры ремня |
Тип ремня |
||||||
|
Узкие |
Поликлиновые |
||||||
|
УO(SPZ) |
УА(SPA) |
УБ(SPB) |
УВ(SPC) |
К(J) |
А(L) |
М(K) |
|
|
А1,А10,мм2 |
56 |
95 |
158 |
278 |
54 |
291 |
954 |
|
bh,мм |
8,5 |
11 |
14 |
19 |
2,4 |
4,8 |
9,5 |
|
кг/м |
0,07 |
0,12 |
0,2 |
0,37 |
0,09 |
0,45 |
1,6 |
|
6 |
6 |
12 |
12 |
36 |
20 |
20 |
Примечание. В скобках указано обозначение ремня по ISO
Таблица 36
Коэффициенты влияния передаточного числа
|
U |
U |
U |
|||
|
1,02…1,05 |
1,02 |
1,16…1,2 |
1,07 |
1,51…2,0 |
1,12 |
|
1,06…1,1 |
1,04 |
1,21…1,3 |
1,09 |
2,1 и выше |
1,14 |
|
1,11…1,15 |
1,06 |
1,31…1,5 |
1,11 |
Коэффициент
|
0,64 |
80 |
0,83 |
120 |
0,95 |
160 |
1,10 |
200 |
|
0,69 |
90 |
0,86 |
130 |
0,98 |
170 |
1,15 |
210 |
|
0,74 |
100 |
0,89 |
140 |
1,00 |
180 |
1,20 |
220 |
|
0,79 |
110 |
0,92 |
150 |
1,05 |
190 |
Таблица 38
Коэффициент режима работы
|
Характер нагрузки |
Перегрузки при пуске, % |
|
|
Спокойная |
до 120 |
1,0 |
|
Умеренные колебания |
до 150 |
0,9 |
|
Значительные колебания |
до 200 |
0,8 |
|
Неравномерная ударная |
до 300 |
0,7 |
В ГОСТ I284.3-80 и РТМ 38.40545-79 учитывается, что в много ручьевых передачах нагрузка распределяется по ремням неравномерно. Поэтому вводят коэффициент числа ремней (табл.39). Тогда окон чательно число ремней
.
Значение z округлить до целого числа в большую сторону.
Коэффициент
|
2…3 |
4…6 |
Более 6 |
|
|
0,95 |
0,9 |
0,85 |
91