Пример 3 Привод к винтовому конвейеру
|
Исходные данные |
Вариант 1 |
|
Мощность на тих. валу, кВт |
4 |
|
Угловая скорость вала, c-1 |
7,75 |
|
Коэффициент перегрузки, Кпер |
1,2 |
|
Срок службы в годах |
7 |
|
Число смен работы за одни сутки |
3 |
Выбор электродвигателя и кинематический расчет
Примем предварительно КПД червячного редуктора (нереверсивный) с учетом пояснений к формуле (4.14) [1] 0,8.
Требуемая мощность
электродвигателя
.
По табл. П1 приложения
по требуемой мощности
выбираем электродвигатель 4А112М4У3:
трехфазный короткозамкнутый серии 4А,
закрытый, обдуваемый, с синхронной
частотой вращения 1500 об/мин, с мощностью
кВт и скольжением 3,7 %. Номинальная
частота вращения
об/мин, угловая скорость
рад/с.
По табл. П2 приложения диаметр выходного конца вала ротора
мм.
Передаточное число (равное передаточному отношению)
.
По ГОСТ 2185-66 принимаем u=20, тогда угловая скорость червячного колеса
рад/с
и
об/мин.
Вращающий момент:
на валу червячного колеса
Н·м.
на червяке (на ведущем валу)
T1
=
Нмм.
Проектный расчет редуктора
2.1. Выбор числа заходов червяка
Число заходов червяка z1 принимаем по ГОСТ 2144-76 в зависимости от передаточного числа: при u=20 принимаем z1=2 ([1] с. 55).
Число зубьев z2=z1u=2·20=40.
Принимаем z2=40 (табл. 4.1 [1]).
При этом
.
По ГОСТ 2144-76 допустимо отклонение 4 %.
2.2. Выбор материала
Выбираем материал червяка и венца червячного колеса.
Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и с последующим шлифованием.
Так как к редуктору не предъявляются специальные требования, то в целях экономии принимаем для венца червячного колеса бронзу БрА9ЖЗЛ (отливка в песчаную форму).
Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении vs5 м/с, тогда при длительной работе допускаемое напряжение [H] = 155 МПа. Допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы [0F] = KFL[0F]. В этой формуле KFL = 0,543 при длительной работе (tч = tгод∙ 300 ∙ tсмен ∙ 7 = 7 ∙ 300 ∙ 3 ∙ 7 = 44100 ч) , когда число циклов нагружения зуба N>25·107; [0F] = 98 МПа – по табл. 4.8 [1];
[0F] = 0,543·98 = 53,3 МПа.
2.3. Расчет межосевого расстояния
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка по ГОСТ 2144-76 q = 10.
Вращающий момент на валу червячного колеса 517 Нм.
По техническому заданию коэффициент перегрузки Kпер = 1,2.
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости ((4.19) [1]):
Модуль
мм.
Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.2 [1]) стандартные значения m = 8 мм и q = 10 мм.
Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q
мм.
2.4. Основные размеры червяка
Делительный диаметр червяка
мм.
Диаметр вершин витков червяка
мм.
Диаметр впадин витков червяка
df1 = d1 – 2,4m = 80 – 2,4 8 = 60,8 мм.
Длина нарезанной части шлифованного червяка (см. (4.7) [1])
b1 (11 + 0,06z2)m +25 = (11 + 0,06 40)8 + 25 = 132,2 мм.
Принимаем b1 = 132 мм.
Делительный угол подъёма витка (по табл. 4.3 [1]) : при z1 = 2 и
q = 10, = 1119.
2.5. Основные размеры венца червячного колеса
Делительный диаметр червячного колеса
d2 = z2m = 40 8 = 320 мм.
Диаметр вершин зубьев червячного колеса
da2 = d2 + 2m = 320 + 2 8 = 336 мм.
Диаметр впадин зубьев червячного колеса
df2 = d2 – 2,4m = 320 – 2,4 8 = 300,8 мм.
Наибольший диаметр червячного колеса
мм.
Ширина венца червячного колеса (см. (4.12) [1])
b2 0,75da1 = 0,75 96 = 72 мм.
Окружная скорость червяка
м/с.
По табл. 4.7 [1] выбираем 7-ю степень точности передачи.
Скорость скольжения
м/с.
При этой скорости [H] 149 МПа (см. табл. 4.9 [1]).
Отклонение
;
к тому же межосевое расстояние по
расчету было полученоaw
= 180 мм, а после выравнивания m
и q
по стандарту было увеличено до aw
= = 200 мм, т.е. на 10 %, и пересчет aw
по формуле (4.19) [1] делать не надо, необходимо
лишь проверить Н.
Для этого уточняем КПД редуктора (см.
(4.14)[1]).
При скорости S = 6,15 м/с приведенный коэффициент трения для безоловянной бронзы и шлифованного червяка (см. табл. 4.4 [1])
f’ = 0,020. 1,5 = 0,3 и приведенный угол трения ’ = 143’.
КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемешивание масла
