Проектирование механического привода шнекового питателя с повышенной триботехнической надежностью

1 Введение
2 Анализ существующих конструкций привода
2.1 Общие сведения о приводах
2.2 Обзор основных схем редукторов
3 Обоснование выбора структурной схемы привода
с учетом специфики работы
3.1 Описание существующей конструкции и условий
работы привода
3.2 Пути повышения надежности привода
3.3 Предлагаемая структурная схема привода
4 Выбор электродвигателя и расчеты кинематических
характеристик привода
4.1 Определение потребляемой мощности привода
4.2 Определение потребной мощности электродвигателя
4.3 Определение предполагаемой частоты вращения вала
электродвигателя
4.4 Определение общего передаточного числа привода
и разбивка его по ступеням
4.5 Определение мощности на валах, частоты вращения
валов и крутящих моментов на валах
5 Расчеты зубчатых передач редуктора с учетом
их триботехнических особенностей
5.1 Расчет червячной передачи
5.2 Расчет закрытой цилиндрической прямозубой передачи
6 Компоновка и конструирование редуктора
6.1 Выбор конструкции редуктора
6.2 Предварительная компановка редуктора
6.3 Проектирование валов редуктора
6.4 Проверочные расчеты валов на усталостную прочность
6.5 Подбор и расчет подшипников
6.6 Расчет шпоночных соединений
6.7 Проектирование корпуса редуктора
7 Тепловой расчет и расчет системы смазки
7.1 Тепловой расчет редуктора
7.2 Расчет системы смазки
8 Расчет фрикционной предохранительной муфты
9 Определение стоимости изготовления привода
9.1 Определение затрат на изготовление редуктора
9.2 Определение затрат на изготовление рамы привода
9.3 Определение затрат на изготовление фрикционной муфты
9.4 Определение затрат на сборку привода
9.5 Определение стоимости изготовления привода
10 Безопасность жизнедеятельности
10.1 Актуальность проблемы
10.2 Анализ возможных опасных факторов и средства
обеспечения безопасности при эксплуатации привода
10.3 Предложения по обеспечению безопасных условий труда
и снижению травматизма
10.4 Расчёт освещения на участке для обеспечения
оптимальных условий труда
10.5 Характеристика предприятия как источника загрязнения
10.6 План мероприятий по уменьшению вредного воздействия
загрязняющих веществ (ЗВ) на окружающую среду
10.7 Федеральный Закон об охране окружающей среды
Литература

а) б)
Рисунок 2.13 – Трехступенчатые коническо – цилиндрические редукторы:
а) горизонтальный; б) с вертикальным валом – конической шестерней
2.2.5 Червячные редукторы
Одноступенчатые редукторы с горизонтальным расположением валов могут быть выполнены с нижним расположением червяка в соответствии с рисунком 2.14,а и с верхним расположением червяка в соответствии с рисунком 2.14, б. При окружных скоростях червяка до 4-5 м/с следует отдавать предпочтение редукторам с нижним расположением червяка, при котором обеспечиваются лучшие условия смазки. При окружных скоростях больше 5 м/с из-за возрастания потерь на размешивание масла применяют редукторы с верхним расположением червяка. В таких передачах ухудшаются условия теплоотдачи в смазку, требуются специальные устройства для смазки подшипников червяка, при редких включениях смазка успевает стечь с зубьев колеса, и движение начинается при недостаточной смазке.
Редукторы с вертикальным расположением вала колеса (рисунок 2.14 в) или вала червяка (рисунок 2,14 г) применяют сравнительно редко, когда это требуется по условиям компоновки машины. Передачи с вертикальными червяками обычно применяют с фланцевым креплением электродвигателя на верхней части корпуса редуктора. Такой привод занимает меньшую площадь. Условия смазки зацепления неблагоприятные. Червячные редукторы с вертикальным расположением вала колеса используются для привода вертикальных валов. Конструкция их отличается более сложными уплотнениями.
Червячные одноступенчатые редукторы применяются при передаточных отношениях от 8 до 63, максимум до 80. Большие передаточные отношения возможны, но встречаются редко из-за неблагоприятных условий компоновки (слишком большие расстояния между опорами червяка).
В зависимости от взаимного расположения выходных концов валов одноступенчатые червячные редукторы изготовляются по четырем вариантам сборки.
Конструктивное оформление корпусов бывает двух видов – неразъемный и разъемный в плоскости сечения тихоходного вала. Обычно неразъемные корпуса изготавливают при межосевом расстоянии аw <160мм.
Особенностью червячной передачи является ее значительный нагрев при работе. Поэтому корпуса редукторов могут изготавливаться оребренными. Так же может применяться искусственный обдув корпуса, что обеспечивает более благоприятный тепловой режим работы.

а) б)

в) г)
Рисунок 2.14 - Кинематические схемы червячных редукторов:
а) с нижним расположением червяка; б) с верхним расположением червяка; в) с вертикальным расположением вала колеса; г) с вертикальным расположением вала червяка
Червячные редукторы с вертикально расположенным червяком встречаются редко, а потому их схема не приведена.
В отношении схем с нижним и с верхним расположением червяка можно отметить, что о первой лучше условия смазки зацепления, во второй — меньшая вероятность попадания в зацепление металличеckих частиц— продуктов износа. В конечном счете, выбор той или другой схемы обычно диктуется удобством компоновки привода в целом.
В связи со сравнительно невысоким к. п. д. редукторов с цилиндрическими червяками применение их для передачи больших мощностей нецелесообразно. Практически максимальная мощность, для передачи которой предназначен редуктор, не превышает 40—50 кВт и лишь в виде редкого исключения до 150 кВт.
К недостаткам червячных передач можно отнести:
а) низкий КПД, вследствие повышенного трения скольжения витков червяка по зубьям колеса;
б) необходимость применения для венцов червячных колёс дорогостоящих антифрикционных материалов.
На рисунке 2.15 показан внешний вид и конструкция червячного редуктора.

а) б)
Рисунок 2.15 – Червячный редуктор:
а) внешний вид; б) редуктор в разобранном состоянии
2.2.6 Цилиндрическо - червячные, червячно - цилиндрические и двухступенчатые червячные редукторы
Введение цилиндрической пары в качестве быстроходной ступени дает возможность увеличить передаточное число редуктора в 2 – 3 раза, без увеличения габаритов и массы редуктора. Так же цилиндрическая пара дает возможность при одном и том же передаточном числе ступеней увеличить число заходов червяка и, как следствие, повысить КПД редуктора. Кинематическая схема цилиндрическо-червячного редуктора с горизонтальным расположением вала червяка представлена на рисунке 2.16,а.
Цилиндрическо-червячные редукторы с вертикальным расположением вала червяка, в соответствии с рисунком 2.16,б, требуют меньшие установочные площади в цехах. Электродвигатель здесь устанавливают обычно фланцевый.

а) б)
Рисунок 2.16 – Схемы цилиндрическо – червячных редукторов:
а) горизонтальное расположение вала червяка; б) вертикальное расположение вала червяка
К недостаткам такой схемы относят усложнение системы смазки цилиндрической пары, а так же применение дополнительных уплотнительных устройств опоры червяка.
В червячно-цилиндрическом редукторе червячная пара располагается в качестве быстроходной ступени, что значительно увеличивает скорость скольжения между витками червяка и зубьями колеса. Как следствие – увеличение КПД редуктора. Так же положительным качеством такого размещения является то, что венец червячного колеса менее нагружен, имеет малые размеры и обычно изготавливается и оловянистой бронзы. На рисунке 2.17 показана кинематическая схема червячно – цилиндрического редуктора.
Рисунок 2.17 – Схема червячно – цилиндрического редуктора
Передаточные числа редукторов этих типов принимают до 150, а в отдельных случаях - до 250, на практике используют диапазон передаточных чисел 40—80.
Иногда, для привода тихоходных машин, требуются особо большие передаточные отношения. Это может быть обеспечено двухступенчатыми червячными редукторами, в которых передаточное отношение достигает 4000. Кинематическая схема такого редуктора показана на рисунке 2.18. Промышленные редукторы имеют передаточные числа в пределах 80—2500, на практике обычно используют U = 150 - 400.
Рисунок 2.18 – Схема червячного двухступенчатого редуктора
Размещение обеих ступеней червячных передач в одном корпусе редуктора нерационально. Наилучшая компоновка получается из двух одноступенчатых редукторов, когда быстроходный редуктор насажен своим полым тихоходным валом на шлицевой конец червяка тихоходного редуктора и закреплен от проворота. Такой вариант значительно технологичнее и дешевле, так как позволяет использовать серийные одноступенчатые редукторы.
28