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带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

时间:2020/1/13 19:39:56   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:3   评论:0

一、设计任务

    设计题目:用于胶带输送机的传动装置的一级蜗杆减速器传动装置。

    传动装置如图所示:

带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

1—滚筒               5—联轴器    

  2—链                 6—电动机

  3—减速器             7—滑动轴承

  4—滚动轴承

    电动机通过联轴器与蜗杆减速器相连,经蜗轮轴与链轮联接,再由链传动驱动滚筒上的胶带工作,工作滚筒的圆周力F=2100N,带速V=0.6m/s,滚筒直径D=320mm,滚筒长度L=450mm,工作年限为8年,工作班制为2班制,工作环境清洁,载荷平稳,小批生产。

二、电动机的选择

1、选择电动机的类型

    按已知条件选用Y系列全封闭自扇式笼型三相异步电动机。

2、选择电动机容量

    电动机所需功率为      Pd=Pw/带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

    工作机所需工作功率为:Pw=FV/1000=(1600×0.45)/1000=0.72(KW)

    传动装置的总传动效率为:带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

    按表1-2确定各部分效率为:弹性联轴器带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.992滚动轴承传动效率(一对)带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.99,开式链传动带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.92,蜗杆带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.8,卷筒传动效率带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.96

代入得:              带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.992×0.992×0.92×0.8×0.96=0.687

电动机所需功率        Pd=Pw/带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=10.72/0.687≈1.048(KW)

因载荷平稳,电动机额定功率Pde应略大于Pd即可,由表14-1选得Y系列电动机额定功率Pde为2.2KW

3、确定电动机转速

    输送机卷筒的转速为    nw=(60×1000V)/带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计D

=(60×1000×0..45)/(3.14×250)

=38.22r/mi

    链传动比常用范围i1=2~3.5,蜗杆传动i2=5~80

    故电动机转速的范围为:nd=(2×5~3.5×80)×38.22

=382.2~10701.6r/min

    选用同步转速1500r/min,从其重量、价格以及传动比等考虑,选用Y90L1-4

三、运动参数的计算

(一)传动装置的总传动比及各级传动比分配

1、传动装置的总传动比

    由前面计算得输送机卷筒的转速nw=38.22r/min

    总传动比               i总=nm/nw=1400/38.22=36.63

2、分配各级传动比

    取蜗杆减速器的传动比为15,则链传动的传动比

i12=i总/15=36.63/15=2.442

(二)计算传动装置的运动参数和动力参数

O轴-电动机轴:

 Po=Pd=1.048(KW)

    No=nm=1400r/min

    To=9550Po/no=(9550×1.048)/1400=7.367N·m

1轴-高速轴:  

 P1= Po带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计= 1.408×0.992×0.99=1.029带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计KW

n1=no=1400r/min

T1=9550P1/n1=9550×1.029/1400=7.02N·m

2轴-低速轴   

 P2=P1带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=1..029×0.8=0.82KW

    n2=n1/i12=1400/15=93.33r/min

    T2=9550P2/n2=9550×0.82/93.33=83.9N·m

3轴-滚筒轴   

 P3=P2带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计= 0.82×0.92×0.96×0.99=0.71KW

    n3=n2/i01=38.22r/min

    T3=9550P3/n3=9550×0.71/38.22=177.4N·m

    将计算的运动参数和动力参数列表:

带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计轴名                参    数

0轴

1轴

2轴

3轴

r/min

1400

1400

93.33

38.22

输入功率KW

1.048

1.029

0.82

0.71

输入转矩N·m

7.367

7.02

83.9

177.4

传动比i

15

2.442

效率带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

0.992

0.99

0.8

0.96

0.92

   可选用三相异步电动机型号Y90L1-4,

四、传动零件的设计计算

(一)链传动设计

1、选择链轮齿数z1,z2

    假定链速v=0.6~3m/s,选取小链轮齿数z1=21;

    从动链轮齿数z2=iz1=2.442×21=51

2、计算功率Pca

    由表查得工作情况系数KA=1,

    故Pca=KAP带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=1×1.048=1.048KW       

3、确定链条链节数Lp

    初定中心距ao=30p,则链节数为

Lp=2a/p+(z带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计+z带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计)/2+p/a带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计[(z带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计-z带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计)/2带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=2×30p/p+(21+51)/2+p/40p[(51-21)/2带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]2   节=96.3节,取Lp=97节

4、确定链条的节距p

    按小链轮转速估计,链工作在功率曲线顶点左侧时,可能出现链板疲劳破坏。查得小链齿数系数Kz=(z1/19)1.08=(21/19)带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=1.11;KL=(Lp/100)0.26=(1.02)带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=1.005;选取单排链,查得多排链系数Kp=1.0,故得所需传递的功率为

Po=Pca/KZKLKp=1.048/(1.11×1.005×1)=0.939KW

    根据小链轮转速n1=94.67r/min及功率Po=0.72KW,选链号为6B单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。

    再由表查得链节距p=9.525mm。

5、确定链长L及中心距a

L=LpP/1000=97×9.525/1000=0.924m

a=p/4[(Lp-z1/2-z2/2)+带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]

=(9.525/4)×[(97-39)+带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

=279.77mm

中心距减小量

△a=(0.002~0.004)a=(0.002~0.004)×279.77mm

   =0.560~1.120mm

实际中心距

a′=a-△a==279.77mm-(0.560~1.120)mm=156.67~313.34mm

取a′=320mm

6、验算链速

v=n1Z带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计p/(60×1000)=93.33×21×9.525/(60×1000)=0.31m/s

7、验算小链轮毂孔dk

    查得小链轮毂孔许用最大直径dmax=47mm,大于电动机轴径D=38mm,故合适。

8、作用在轴上的压轴力

    Fp=KFpFe

    有效圆周力    Fe=1000P/v=1000×1.048/0.31=3380N

    按水平布置取压轴力系数KFp=1.15,故

    Fp=1.15×3380=3887N

(二)蜗轮蜗杆的计算

1、选择蜗杆传动类型

    根据GB/T10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。

2、选择材料

    蜗杆传动传递的功率不大,速度只是中等,故蜗杆用45钢;因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45~55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。

3、按齿面接触疲劳强度进行设计

    根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行计算,再较核齿根弯曲疲劳强度。

传动中心距    a≥带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

1)确定作用在蜗轮上的转矩T2

    按z1=2,估取效率带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.8,则

    T2=9.55×106P2/n2=9.55×106×1.048×0.8/93.33N·mm=85789N·mm

2)确定载荷系数K

    因工作载荷稍有波动,故取载荷分布不均系数K带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=1.15;选取使用系数KA=1;由于转速不高,冲击不大,可取动载系数KV=1.05;则

K=KA·K带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计·KV=1.15×1×1.05=1.21

3)确定弹性影响系数ZE

    因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,

故ZE=160MPa1/2。

4)确定接触系数Z带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计

    先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.35,查得Z带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=2.9

5)确定许用接触应力[带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计H]

    蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模制造,蜗杆螺旋齿面硬度≥45HRC,可查得蜗轮的基本许用应力[带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计H]1=268MPa

应力循环次数  

            N=60jn2Lh=60×1×93.33×38400=2.15×108

寿命系数    KHN=带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.6815

则          [带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计H]=KHN·[带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计H]1=0.6815×268MPa=183MPa

6)计算中心距

a≥带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计mm=87.4mm

取中心距a=100mm,因i=15,故取模数m=5mm,蜗杆分度圆直径d1=45mm。

这时d1/a=0.45,查得接触系数Z′带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=2.7,因为Z′带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计,因此以上计算结果可用。

4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸

1)蜗杆

    轴向齿距Pa=15.708mm;直径系数q=9;齿顶圆直径da1=55mm;齿根圆直径df1=32.5mm;分度圆导程角带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=12.52880;蜗杆轴向齿厚sa=7.8540mm。

2)蜗轮

蜗轮齿数z2=31;变位系数x2=0;

验算传动比i=z2/z1=31/2=15.5,这时传动比误差为(15.5-15)/15=3.3%,是允许的。

蜗轮分度圆直径   d2=mz2=5×31mm=155mm

蜗轮喉圆直径     da2=d2+2ha2=(155+2×5)mm=165mm

蜗轮齿根圆直径   df2=d2-2hf2=155-2×6.25=142.5mm

蜗轮咽喉母圆半径 rg2=a-0.5da2=100-0.5×165=17.5

5、较核齿根弯曲疲劳强度

带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=(1.53KT2/d1d2m)YFa2Y带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计≤[带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]

当量齿数  zv2=z2/cos3带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=31/(cos12.52880)3=33.33

根据x2=0,zv2=33.33,可查得齿形系数YFa=2.52。

螺旋角系数  带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=1-带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计/140O=1-12.5288O/140O=0.9105

许用弯曲应力   [带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]=[带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计·KFN

查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力[带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]′=56MPa

寿命系数 

  KFN=带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=0.551

[带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计]=56×0.551MPa=30.856Mpa

 带式传动装置中的单级蜗杆减速机设计=[1.53×1.05×85789/(45×155×5)]×2.52×0.9105MPa=104.4MPa

弯曲强度是满足的。

6、精度等级公差和表面粗糙度的确定

考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T10089—1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度,侧隙种类为c,标注为8c  GB/T10089—1988。


标签:蜗杆减速机 


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