Проектирование червячной передачи с разработкой методики преподавания в техникумах

Примем предварительно КПД червячного редуктора с учетом пояснений к

формулам (4.14.[11]) ((0,8

Требуемая мощность электродвигателя

[pic]

По таблице П1 приложения [11] по требуемой мощности Ртр=6,25 кВт

выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4 А закрытый

обдуваемый синхронной частотой вращения 1500 об/мин 4А112 М4УЗ, с

параметрами мощности двигателя Пдв=5,5кВт и скольжении 3,7%. Номинальная

частота вращения Пдв=1500-0,037х1500=444 об/мин, угловая скорость

[pic]

По таблице П2 [11]

диаметр выходного конца вала ротора dдв=32 мм.

Передаточное число (равное передаточному отношению )

(равное передаточному отношению)

[pic]

2. Расчет редуктора

Число витков червяка Z, принимаем в зависимости от передаточного

числа: при u=18?05 принимаем z1=2 (ст.с.55 [11])

Число зубьев червячного колеса

Z2=Z, U=2х18,05=36,1

Принимаем стандартное значение Z2/Z1=40/2

Выбираем материал червяка и венца червяного колеса. Принимаем для

червяка сталь 45 с закальной до твердости не менее MRC 45 и последующим

шлифованием.

Так как к редуктору не предъявляются специальные требования, то в

целях экономии принимаем для веща червяного колеса брощу Бр А9ЖЗЛ (отливка

в песчанную форму).

Предварительно примем скорость скольжения в зацеплении (s(5м/с Тогда

при длительной работе допускаемое контактное напряжение

[Th]=155Мпа(табл.49[11]). Допускаемое напряжение изгиба для

нереверсивной работы [(ок]=КFL[(ок]’. В этой формуле КFL=0,543 при

длительной работе, когда число циклов напряжения зуба N( > 25(107;

[(ок]’=98Мпа- по табл. 4,8 [11];

[(ок] =0,543(98=53,3Мпа

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=10.

Вращающий момент на валу червячного колеса

[pic]

Принимаем предварительно коэффициент нагрузки К=1,2

Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости

(формула (4.19) [11]

[pic]

Модуль

m=2aw/z2+q=2[190/40+10=7,6

Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.2.[11]) стандартные значимые m=8 мм и

q=10.

Межосевое расстояние при стандартных значимых при стандартных значимых m

и q

aw=m(q+z2)/2=8(10+40)/2=200 мм

Основные размеры червяка:

делительный диаметр червяка:

d1=qm=10x8=80мм

диаметр вершин витков червяка:

df1=d1-2,4m=80-2,4x8=60,8

длина нарезанной части шлифованного червяка (формула (4.7.[11]

b1((11+0,06z2)m+25=(11+0,06x40)8+25 132,2 мм

принимаем в1=132 мм

делительный угол подъема витка ( (по таблице 4.3. [11]): при z1=2 и q=10

(=11019’.

Основные размеры венца червячного колеса:

делительный диаметр червячного колеса

d2=z2m=40x8=320мм

диаметр впадин зубьев червячного колеса

df2=d2-2,4 m=320-2,4x8=300,8 мм

наибольший диаметр червячного колеса

daM2(da2+6m/z1+2=336+6x8/22+2=348 мм

ширина венца червячного колеса (формула (4.12.)[11]

b2(0,75da1=0,75x96=72мм

окружная скорость червяка

V1=(Gn1/60=3,14x80x10-3x1444/60=6,06 м/с

Скорость скольжения

V3=V1/cos(=6,06/cos 11019’=6,15 м/с

при этой скорости [Гн](149Мпа (табл. 4.9. [11])

Отклонение 155-149/149х100%=4%

к тому же межосевое расстояние по расчету было получено aw=190 мм, а после

выравнивание m и q по стандарту было увеличено до aw=200 мм, т.е. на 5%, и

пересчет aw (по формуле 4.19. [11]) делать не надо, необходимо лишь

проверить Гн. Для этого уточнения КПД редуктора (формула (4.14)[11]):

При скорости Vs=6,15 приведенный коэффициент трения для безоловянной

бронзы и шлифованного червяка (табл. 44[11]) f’=0,020х1,5=0,03 и

приведенный угол трения р’=1043’.

КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызчивание и

перемешивания масла

[pic]

По таблице 4.7[11] выбираем 7-ю степень точности передачи. В этом случае

коэффициент динамичности Кv=1,1

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки (формула (4.26)

[11]) :[pic]

где коэффициент деформации червяка при q=10 и z=2 по таблице 4.6. [11] (=86

Примем вспомогательный коэффициент х=0,6 ( незначительные

колебания нагрузки, с.65 [11])

[pic]

Коэффициент нагрузки

[pic]

Проверяем контактное напряжение (формула (4.23)[11]):

[pic]

Результат расчета следует признать удовлетворительный , так как

расчетное напряжение ниже допускаемого на 8% (разрешается на 15%).

Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб.

Эквивалентное число зубьев

[pic]

Коэффициенты формы зуба по таблице 4.5. [11] YF=2,24

Напряжение изгиба (формула 4.24.) [11]

[pic]

что значительно меньше вычисленного выше [(OF]=53,3 Мпа

3. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и

червячного колеса

Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

водяного (вал червячного колеса)

Тк2=Т2=597(103Нмм;

ведущего (червяк)

[pic]

Витки червяка выполнены за одно целое с валом (рис.22.)

Рис.2.2. Червяк

Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кругление при

[(K]=25МПа

[pic]

Но для соединения его с валом электродвигателя примем dB1=dдв=32мм;

диаметр подшипниковых шеек dП1=45мм. Параметры нерезанной части

:df1=60,8мм ; d1=80мм; и da1=96 мм. Для выхода режущего инструмента при

нарезании витков рекомендуется участки вала, прилегающие к нарезке,

протачивать до диаметра меньше df1

Длина нарезанной части b1=132мм.

Расстояние между опорами червяка примем [pic]

Расстояние от середины выходного конца до ближайшей опоры f1=90мм.

Ведомый вал (рис.2.3.)

Диаметр выходного конца

[pic]

Принимаем dB2=48мм

Диаметры подшипниковых шеек dn2=55мм, диаметр вала в месте посадки

червячного колеса dk2=60мм

Диаметр ступицы червячного колеса dcm2=(1,6:1,8)dk2=(1,6:1,8)60=96:108

Принимаем dcm2=100мм

Длина ступицы червячного колеса

[pic]

рис.2.3. Расчетная схема вала червячного колеса

4. Конструктивные размеры корпуса редуктора (см.рис.10.17,10.18 и

табл.10.2 и 10.3 [11])

Толщина стенок корпуса и крышки: (=0,04а+2=0,04(200+2=10,00мм,

принимаем (=10мм;(

(1=0,032к+2=0,032(200+2=8,64мм, принимаем (1=10мм

Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки

в=в1=1,5(=1,5(10=15мм

Толщина нижнего пояса корпуса при наличии бобышек

р1=1,5(=1,5(10=15мм;

р2=(2,25:2,75) (=(2,25:2,75)10=22,5:27,5

принимаем р2=25мм.

Диаметры болтов:

фундаментальныхd1=(0,003:0,036)a +12=(0,03:0,036)200+12=18:19,2мм

принимаем болты с резьбой М20: диаметры болтов d2=16мм и d3=12мм

2.5. Проверка долговечности подшипников

Силы в зацеплении (рис.2.4.):

окружная сила на червячном колесе, равная осевой силе на червяк,

[pic]

рис.2.4. Силы в червячном зацеплении и опорные реакции

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе,

FT1=Fa2=2T1/d1=(2(36,5(103)/80=912Н;

При отсутствии специальных требований червяк должен иметь правое

направление витков.

Радиальная сила на колесе и червяка

F22=F21=Ft2tg( =3737(tg200=1360Н

Направление сил представлены на рис . ; опоры , воспринимающие

внешние осевые силы, обозначим цифрами «2» и «4».

Расстояние между опорами [pic] диаметр d1=80мм.

Реакции опор (правую опору , воспринимающую внешнюю осевую силу Fa1,

обозначим цифрой «2»): в плоскости xz

Rx1=Rx2=Ft1/2=912/2=456Н.

В плоскости yz:

[pic]

Суммарные реакции [pic]

Осевые составляющие радиальных реакций шариковых радиально-упорных

подшипников по формуле (9,9)[11]

[pic]

где для подшипников шариковых радиально-упорных с углом (=260

коэффициент осевого нагружения е=0,68 (табл.9.18[11].

Осевые нагрузки подшипников (табл.9.21). В нашем случае S1S4-S3; тогда Pa3=S3=657H

Pa4=S3+Fa=657+912=1569H

Для правого ( с индексом “3”) подшипника отношение Ра3/P23

=657/1930=0,34e коэффициенты Х=0,4 и Y=1,459 (cм. табл.9.18

и П700)=4342u=4,34кU

Расчетная долговечность по формуле (9.1)[11], млн.об.

[pic]

где С=65(с.375[11])

Расчетная долговечность , ч [pic]ч

где n=80 об/мин-частота вращения вала червячного колеса.

3. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

Зубья червячного колеса являются расчетным элементом зацепления, так

как они имеют меньшую поверхностную и общую прочность, чем витки червяка.

Зубья червячных колес рассчитывают на контактную выносливость и на

выносливость при изгибе ; расчет на контактную выносливость должен

обеспечить не только отсутствие выкрашивания рабочих поверхностей зубъев,

но и задирале рабочих поверхностей зубьев.

3.1. Расчет на контактную выносливость

Расчет ведут как проектировочный, проектировочный , определяя

требуемое межосевое расстояние по формуле (4.19[11]):

[pic][pic][pic]

где Z2-число зубьев червячного колеса=40; q-коэффициент диаметра

червяка=10 по ГОСТ 2144-76 (табл.4.2.[11]); Т2-вращающий момент на валу

червячного колеса=597(103Нмм (с.23); к-коэффициент нагрузки=1,2

Тогда

[pic]

После определения аW cледует найти модуль зацепления из

соотношения

[pic]

Полученное значение модуля округляют до ближайшего (табл.4.2. [11]).

Округление модуля повлечет за собой изменение межосевого расстояния.

Принимаем модуль зацпления m=8 мм.

После выбора стандартных значений m и q получали межосевые

расстояние

[pic]

При стальном червяка и червячном колесе, изготовленном из чугуна или

имеющим бронзовый венец, допускаемое напряжение равно:

[pic]

где (Н и [(Н] - в Мпа; аW- в мм; Т2- в Н.мм

[pic]

где [(H]=149МПа

3.2. Расчет на выносливость при изгибе

Расчет зубьев червячного колеса на выносливость по напряжением

изгиба выполняют по формуле:

[pic]

где YF- коэффициент формы зуба по таблице 4,5[11] =2,24; (F-расчетное

напряжение изгиба;Т2К-расчетный момент на валу червячного колеса; b2-ширина

венца колеса=72vv (cм. с.25).

В связи с этим санитарные нормы устанавливают допустимую

температуру кабинета ( не ниже 16-200С).

Воздух кабинета загрязняется пылью. К учебным помещением

предъявляются определенные санитарно-гигиенические требования.

В кабинете деталей машин должна ежедневно проводиться влажная

уборка . Необходимо систематически вытирать пыль с парт, шкафов ,

подоконников, имеющихся моделей , механизмов, стендов. Преподаватель

должен заботиться о притоке свежего воздуха в кабинет.

[pic]

что значительно ниже допускаемого [(F]=53,3МПа[pic]

Сборочный чертеж выполняется в двух проекциях. Желательный масштаб

1:1. Но так как полученные в результате расчета значения не позволяют

выполнить чертеж в масштабе 1:1, то принимается масштаб 1:2.

1. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАБИНЕТУ ДЕТАЛИ МАШИН

1.1. Микроклимат

Большое внимание на самочувствие и работоспособность учащихся

оказывает микроклимат кабинета, который определяется температурой

воздуха., его составом и давлением , относительной влажностью ,

скоростью движения воздушных потоков.

В состав атмосферного воздуха входит азот (78,08%), кислород

(20,95%), углекислый газ (0,003), аргон и другие газы (0,94%).

Кроме того, в состав воздуха входят водяные пары, пыль и другие

примеси.

Самочувствие учащихся зависит от температурного режима. При

повышении температуры окружающего воздуха (свыше 220С) учащиеся быстро

утомляются, расслабляется организм.

В кабинете а также должны быть расстения. Растения имеют не только

эстетическое значение, но и экологическое. Они поглащают углекислый газ и

выделяют кислород.

1.2. Вентиляция

Вентиляция -это регулируемый воздухообмен в помещении. Вентиляцией

называют также устройства , которые создают этот воздухообмен. По

способу перемещение воздуха в кабинете размещают естественную и

механическую вентиляцию. Иногда принимают смешанную вентиляцию.

Естественная вентиляция подразделяется на аэрацию и проветривание.

Механическая вентиляция в зависимости от направления движения воздушных

потоков может быть вытяжной. По времени действия вентиляция делится на

постоянно действующую и аварийную.

В кабинете деталей машин достаточно использовать естественную

вентиляцию. При естественной вентиляции воздух поступают в кабинет

удаляется из него под воздействием ветра.

Расчет вентиляции начинают с определении воздухообмена для

данного помещения. При этом учитывают климатическую зону, время года,

наличные пыли, вредных паров, образование влаги, избыточное

тепловыделение, ядовитые газы.

Кабинет деталей машин, как и любой другой кабинет, независимо от

наличия вентиляционных устройств должен иметь в оконных проемах

открывающиеся фрамучи или другие устройства для проветривания.

Отопительные системы бывают центральные и местные. В системах

центрального отопления энергия вырабатывается за пределания отапливаемых

помещений, а затем рапределяется по системе труб между потребителями.

Центральное отопление в зависимости от теплоносителя бывает водяным ,

воздушным, паровым. В качестве местного отопления используют гозавое и

электрическое. В помещениях для обогрева устанавливают отопительные

приборы.

Тип прибора зависит от системы отопления : при воздушном

отоплении-это колооиферы, в системах водяного отопления-радиаторы,

конвекторы, гладкие и ребристые трубы.

В настоящее время для поддержания комфортных условий более

широко используют кондицинирование. Системой кондицирования называют

совокупность технических средств, служащих для перемещения и распределения

воздуха, а также для автоматического регулирования его параметров. Системы

кондиционирования включают средства для очистки от пыли, для нагрева,

охлаждения и увлажнения воздуха , автоматического регулирования его

параметров, контроля и управления.

1. СИСТЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО И ИСКУСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

1. 1. Системы освещения

Кабинет деталей машин, расстановка в нем оборудования и механизмов

должны удовлетворять требованиям санитарных норм.

Кабинет должен быть светным, теплым сухим. Он может располагаться

на любом этаже.

Хорошее освещение- одно из важнейших требований безопасности

жизнедеятельности.

При недостаточном освещении зрительное восприятия снижается,

развивается близорукость , появляются болезни глаз и головные боли. Из-за

постоянного напряжения зрения наступает зрительное утопление. При

недостаточном освещении учащиеся наклоняются к оборудованию , например

при выполнении лабораторных работ., вследствие чего возрастает опасность

несчастного случая. Длительная работа при высокой освещенности может

привести к светоболезни.

Применяют три вида освещения : естественное, искусственное

и смешанное.

Естественное освещение, создаваемое природными источниками света,

имеет высокую биологическую и гигиеническую ценность и оказывает

сильное воздействие на психику человека. Освещенность помещений

естественным светом зависит от светового климата данной местности,

ориентации окон, качества и содержания оконных стекон, окраски стен,

глубины помещения , а также предметов закрывающих свет.

Естественное освещение кабинета осуществляется через световые полмы

и может быть выполнено в виде бокового, верхнего или комбинированного.

Боковое освещение происходит через окна в наружных стенах, верхние

-через световые фонари, располагаемые в прикрытиях, комбинированное

-через окна и световые фонари.

Применение одной из трех перечисленных систем естественного

освещения зависит от назначения и размеров помещения, от требований к

освещению , а также от расположения помещения в плане здания.

Естественную освещенность внутри помещения оценивают коэффициентом

естественного освещения (КЕД) е

Ев

е = ------ 100%

Ен

где Ев- освещенность внутри помещения, лк; Ен-одновременная освещенность

рассеянным светом сранужи , лк.

Наилучшим винтом естественного освещения для учебных помещений

является боковое левостораннее освещение с применением солнцезащитных

устройств.

При недостаточном естественном освещении устраивают искусственное

освещение , которое подразделяются на рабочее , аварийное и охранное.

Рабочее освещение может быть общим и местным. Искусственное освещение

нормируется в пределах от 5 до 5000 лк. в зависимости от назначения

помещений. Важным гигиеническим требованием является защита глаз от

слепящего действия. света, что достигается применением соответствующей

осветительной арматуры и нормированием высоты подвеса и яркости

светильников. Наименьшая высота подвеса для ламп мощностью более 3м от

уровня пола.

Аварийное освещение предусматривается на случаи внезапного

отключения рабочего освещения. Оно необходимо для вывода людей из

помещения.

Охранное освещение предусматривается для ограничения опасных

участков.

Комбинированное освещение-это сочетание общего и местного общения.

Применение открытых ламп опасно, поэтому их используются дополнительной

арматурой (затемнители, абажуры), которая защищает глаза от изменений

яркости источника света.

Выбор источника света определяется электрическими , световыми,

цветовыми характеристиками, размером и формой колб, экономичностью.

Расчет мощности осветительной установки для создания заданной

освещенности при заданном числе и мощности ламп на уровне рабочей

поверхности производят по световому потоку или силе света. Для

ориентировочных расчетов используют метод рассчета освещенности по

удельной мощности. Этот метод основан на определении по светотехническим

справочником удельной мощности осветительной установки и числа

светильников.

Требуемую мощность лампы определяют по формуле

Pn=Pуд(s/n

где Pn-мощность одной лампы, Вт; Pуд-удельная мощность, Вт/м2; S- площадь

помещения , м2; n-число светильников.

Искусственное освещение создают с помощью осветительных собой в

общем случае сочетание источника света, осветительной арматуры и опоры.

Источник света является устройством для превращения какого-либо вида

энергии в оптическое излучение. По природе различают два вида оптического

излучения: тепловое и люменесцентное. Тепловое оптическое излучение

возникает при нагреве тел, на этом принципе основаны лампы накаливания (АН)

и галогеновые лампы накаливания (ГЛН), последние кроме тела накала имеют

галогены; образующиеся на стенке колбы. Люминесцентное оптическое

излучение создается в газоразрядных лампах в результате электрического

разряда в газах, парах или их смесях.

1.2. Размещение осветительных приборов

Размещение осветительных приборов влияет на экономичность и качество

освещения, а также на удобство их эксплуатации. При размещении

светильниками к высоте подвеса (=a/h рожает осветительную систему и

увеличивает неравномерность освещения.

При размещении светильников общего равномерного освещения

рекомендуется принимают расстояние от крайних рядов светильников до стен

(0,25...0,3) а

Рекомендуемые схемы установки световых приборов для создание

общего равномерного освещения показаны на рис.2.1.

а) б)

Рис.2.1. Схемы размещения светильников :

а-параллельное; б- “шахматное”

1.3. Расчет освещения по методу светового потока

Метод светового потока позволяет обеспечить среднего

освещенность поверхности с учетом всех падающих на нее прямых и

отраженных потоков света. Переход от средней освещенности к

минимальной осуществляют приближению . В соответствии с этими

особенностями метод применяют для расчета общего равномерного освещения

горизонтальных поверхностей. Необходимый поток лампы

Ф=ЕukAz/((N), (2.1)

где Еu-нормируемая освещенность,лк; k--коэффициент запаса; А-освещаемая

площадь,м2; (-коэффициент использования светильников, определяемый по

индексу помещения и i и коэффициентом отражения потока (n, (c, пола (p; z-

коэффициент минимальной освещенности. Приближению при освещении

светильниками, расположенными по вершинам квадратных полей, принимают

Страницы: 1, 2, 3, 4