Курсовая работа: Проектирование мотор-редуктора

Курсовая работа: Проектирование мотор-редуктора

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Филиал СЕВМАШВТУЗ государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный морской технический университет в г. Северодвинске

Факультет кораблестроения и океанотехники

Кафедра судостроительного производства

Курсовой проект

по дисциплине Детали машин

Тема: Проектирование мотор-редуктора

г.Северодвинск 2011 год

Введение

Мотор-редуктор представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). Мотор-редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением (с полым валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами приводов различных назначений, размеров и мощностей. Мотор редуктор, как универсальный элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.

Наибольшее распространение в промышленности получили планетарные и цилиндрические мотор-редукторы, выполненные по соосной схеме взаимного расположения электродвигателя и выходного вала, а также червячные мотор-редукторы с расположением электродвигателя под 90 град. к выходному валу. К мотор-редукторам общемашиностроительного применения относят: цилиндрические мотор-редукторы, планетарные мотор-редукторы, спироидные мотор-редукторы, червячные и цилиндрическо-червячные мотор-редукторы, волновые мотор-редукторы, мотор-редукторы специального назначения. Область применения: cредства автoматизации и системы управления, устройства регулирования, автoматические и автоматизированные системы управления, следящие мини-приводы, cредства обработки и представления информации, специальные инструменты, медицинская техника.

Такие механизмы пригодны для использования в умеренных климатических условиях, при установке в помещении или на открытом воздухе под навесом. В стандартном исполнении они грунтуются краской методом окунания, а затем покрываются сине-серой алкидной эмалью воздушной сушки. Имеются также и специальные покрытия.

Для экстремальных условий и установки на открытом воздухе имеется окраска для всемирного использования.

Верхняя предельная температура 105 K (при температуре охлаждающей среды +40°C), Максимальная допустимая непрерывная температура 155°C.

Червячный редуктор - это особой вид редуктора по типу передачи (наряду с зубчатыми и гидравлическими) с червячным профилем резьбы.

Червячный редуктор применяется при передаче движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним из существенных преимуществ червячных редукторов является возможность получить большое передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких сотен в специальных редукторах).

Данные редукторы обладают высокой плавностью хода и бесшумностью в работе и самоторможением при определенных передаточных числах, что позволяет исключать из привода тормозные устройства.

Есть различные варианты данных механизмов, например, одноступенчатые универсальные, двухступенчатые, трех, одноступенчатые с расположением червяка над колесом и глобоидные, а также с различными параметрами: Ч-100, Ч-160, 2Ч-40, 2Ч-50, 2Ч-63, 2Ч-80, РЧУ-125 и т.д.

Червячной передачей называется механизм, служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Обычно червячная передача состоит из червяка и сопряженного с ним червячного колеса. Угол скрещивания осей обычно равен 90°; неортогональные передачи встречаются редко. Червячные передачи относятся к передачам с зацеплением, в которых движение осуществляется по принципу винтовой пары. Поэтому червячные передачи относят к категории зубчато-винтовых.

Обычно ведущее звено червячной передачи — червяк, но существуют механизмы, в которых ведущим звеном является червячное колесо.

Достоинства червячных передач: компактность конструкции и возможность получения больших передаточных чисел в одноступенчатой передаче (до U = 300 и более); высокая кинематическая точность и повышенная плавность работы; малая интенсивность шума и виброактивности; возможность обеспечения самоторможения.

Недостатки червячных передач: значительное геометрическое скольжение в зацеплении и связанные с этим трение, повышенный износ, склонность к заеданию, нагрев передачи и сравнительно низкий КПД (от η = 0,5 до 0,95); необходимость применения для ответственных передач дорогостоящих и дефицитных антифрикционных цветных металлов. Указанные недостатки ограничивают мощность червячных передач (обычно до 60 кВт).

Червячные передачи находят широкое применение, например, в металлорежущих станках, подъемно-транспортном оборудовании, транспортных машинах, а также в приборостроении.

Целью данного курсового проекта является проектирование мотор-редуктора на основании комплексного технического задания. Привод включает в себя электродвигатель, соединенный при помощи жесткой муфты с червячным одноступенчатым редуктором.

Червячный одноступенчатый редуктор предназначен для передачи мощности между валами электродвигателя и исполнительного механизма.

1 Задание на проектирование

Разработать конструкцию и выпустить конструкторскую документацию на мотор-редуктор. Исходные данные для проектирования – в табл. 1.1 и 1.2.

Мотор-редуктор состоит из электродвигателя и редуктора, выполненные в одном блоке. Частота вращения выходного вала – постоянная. Соединение валов электродвигателя и входного вала редуктора – жесткая муфта. Редуктор закрытого типа, корпус должен иметь лапы для крепления к раме. Компоновочная схема мотор-редуктора и описание требований к нему – в табл. 1.2.

Таблица 1.1 Исходные данные для проектирования

Таблица 1.2 Компоновочная схема мотор-редуктора

мотор редуктор вал подшипник

2. Предварительные расчеты и анализ работы мотор-редуктора

2.1 Срок службы привода

Срок службы (ресурс) :

часов,

где    L – срок службы привода, 9 лет;

 – количество рабочих дней в году,  = 250 рабочих дней (при пятидневной рабочей неделе);

 – количество смен, = 2 смены;

 – продолжительность смены,  = 8 часов.

2.2 Выбор электродвигателя

2.2.1 КПД редуктора

,

где    – КПД червячной передачи (предварительный);

 – КПД одной пары подшипников.

2.2.2 Требуемая мощность электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя:

 кВт;

2.2.3 Подбор электродвигателей

По табл. приложений 1,3 [1] выбираем электродвигатели серии 4А с кВт. Данные заносим в таблицу 2.1:

Таблица 2.1 Параметры выбранных электродвигателей

2.2.4 Передаточное число привода

Передаточное число привода для каждого варианта электродвигателя:

,

где     – частота вращения выходного вала мотор-редуктора.

;                                      ;

;                                     .

Оптимальное передаточное число червячной передачи лежит в диапазоне 14…63. Все варианты попадают в указанный диапазон. Больше подходит 1 вариант, так как электродвигатель 4АМ112M2 обладает меньшими габаритами и массой.

2.2.5 Уточнение параметров мотор-редуктора

Уточненный КПД червячной передачи:

Уточненный КПД редуктора:

.

Уточненная мощность па выходном валу мотор-редуктора:

 кВт;

2.3 Расчет кинематических и силовых параметров привода

2.3.1 Частота вращения и угловая скорость вала электродвигателя

об/мин;  сек-1.

Частота вращения быстроходного вала редуктора совпадает с частотой вращения вала электродвигателя:

об/мин;  сек-1.

Частота вращения тихоходного вала редуктора (выходного вала мотор-редуктора):

об/мин;  сек-1.

2.3.2 Мощность на валу электродвигателя

кВт.

Мощность на быстроходном валу редуктора (с учетом потерь на трение в подшипниках вала):

 кВт.

Мощность на выходном валу (с учетом потерь на трение в червячной передаче и подшипниках вала):

 кВт.

2.3.3 Вращающий момент на валу электродвигателя

 Н∙м.

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора:

 Н∙м.

Вращающий момент на тихоходном (выходном) валу:

 Н∙м.

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.2:

Таблица 2.2 Кинематические и силовые параметры привода

3. Проектирование червячной передачи

3.1 Исходные данные для проектирования

·  Вращающий момент на колесе 898,66 Н∙м;

·  Частота вращения колеса =50 об/мин;

·  Передаточное число =58;

·  Время работы передачи (ресурс) =36000 ч;

·  Условия работы: небольшие динамические нагрузки, нереверсивная передача.

3.2 Предварительные расчеты

3.2.1 Предварительная скорость скольжения

м/сек

3.2.2 Выбор материала червячной пары

По рекомендациям п. 3.6.1 [3], с учетом предварительной скорости скольжения =12,59 м/сек, выбираем материал венца червячного колеса из группы I – бронза Бр010Ф1. Учитывая мелкосерийное производство, выбираем литье в песчаные форму. По табл. 3.1 [3] прочностные характеристики для бронзы Бр010Ф1: =215 МПа, =135 МПа.

По рекомендациям п. 3.6.2 [3], с учетом материала венца червячного колеса выбираем материал червяка – сталь 40ХН с поверхностной закалкой до твердости 48…53 HRC с последующей шлифовкой. Степень точности изготовления червяка – 8.

3.2.3 Выбор типа червяка

По рекомендациям п. 3.2 [3], с учетом характера передачи и передаваемой мощности (свыше 2 кВт), выбираем эвольвентный червяк ZJ.

3.3 Допускаемые напряжения

3.3.1 Допускаемые контактные напряжения (для группы I)

 МПа.

Допускаемое напряжение  (МПа) при числе циклов перемены напряжений, равном 107:

= 0,9*215=193,5МПа

Коэффициент 0,9 – для червяков с твердыми (45 HRC) шлифованными и полированными витками,

Коэффициент долговечности:

,

Суммарное число циклов перемены напряжений при постоянном режиме нагружения:

106,

Коэффициент  учитывает интенсивность изнашивания материала колеса. Его принимают в зависимости от скорости  скольжения, для м/с, .

3.3.2 Допускаемые изгибные напряжения

Эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5