【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 螺旋傳動(dòng)部分計(jì)算 螺桿直徑的計(jì)算 2 []Fpd hp?? 式（ ） 表 31 滑動(dòng)螺旋副許用比壓 [P] 螺桿材料 螺母材料 許用比壓 速度范圍 鋼 青銅 18—25 低速 鋼 鋼 —13 低速 鋼 鑄鐵 13—18 鋼 青銅 11—18 取鋼 —青銅螺旋副 [p]=20Mpa， f=~，最大負(fù)載 F=25000N， 代入式（ ）得 : 2 mm? 根據(jù)梯形螺紋國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，取螺紋為 Tr 30 6? 其基本參數(shù)為： 螺桿外徑： 30d mm? ， 中徑： 2227d D mm?? ， 螺桿小徑： 3 23d mm? ， 螺母小徑： 1 24D mm? ， 螺母大徑： 4 31D mm? ， 螺距： 6p mm? 螺紋部分強(qiáng)度計(jì)算 梯形螺紋牙型角 30??? 當(dāng)量摩擦角 a r c ta n a r c ta n[ / c os( / 2) ] 5vv ff ???? ? ? 將螺紋部分展開，其受力圖如圖 31 所示， 7 圖 31 26a r c ta n a r c ta n 4 .127pd ?? ??? ? ? 作用在螺母上的扭矩 12/2T Qd? 2ta n ( ) / 2vFd??? ? ? ? 54059 N mm?? 螺桿受力如圖 32 所示，由圖可知，螺桿上與螺母旋合處扭矩最大，且 m a x 1 54059T T N m m? ? ? 圖 32 根據(jù)第四強(qiáng)度理論，得：螺桿危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力 22m a x334( ) 3 ( )0 . 2v TFdd? ??? 22334 2 5 0 0 0 5 4 0 5 9( ) 3 ( )2 3 0 . 2 2 3???? ? 8 ? 表 32 螺桿與螺紋牙強(qiáng)度 項(xiàng)目 許用應(yīng)力 Mpa 螺桿強(qiáng)度 [][]3~5s?? ? []s? 為屈服極限 螺紋牙強(qiáng)度 材料 剪切 []? 彎曲 min[]? 鋼 []? （ 1~） []? 青銅 3040 40—60 鑄鐵 40 45—55 耐磨鑄鐵 40 50—60 蝸桿材料為 45 號(hào)鋼，由表 32 可知，它的許用應(yīng)力為 [][]3~5s?? ? = 3603~5 =120~72Mpa []v??? ，滿足要求。 自鎖條件：26a r c ta n a r c ta n 4 .127pd ?? ??? ? ? v? 符合自鎖條件。 電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式是根據(jù)電源種類、載荷性質(zhì)和工作條件來(lái)選擇的。三相異步電機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、成本低、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以電機(jī)選擇為三相異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適將直接影響到電動(dòng)機(jī)的工作性能和經(jīng)濟(jì)性能。如果選用額定功率小于工作機(jī)所要求的功率 ,就不能保證工作機(jī)正常工作 ,甚至使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞 ,如果選用額定功率大于工作機(jī)所需要的功率 ,則電動(dòng)機(jī) 價(jià)格高 ,功率未得到充分的利用 ,從而增加電能的消耗 ,造成浪費(fèi)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 ,由于螺旋起重機(jī)載荷不變或很少變化 ,并且傳遞功率較小，故只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率 edP 等于或梢大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率 dP ,即 edP ? dP 。這樣電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱 ,一般不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱平衡計(jì)算 和校核啟動(dòng)力矩。 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題： 9 （ 1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，制動(dòng)反轉(zhuǎn)等要求選擇電動(dòng)機(jī)類型。 （ 2）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率并確定冷卻方式。多選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般 — ，過(guò)大的備用功率會(huì)使電機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因?qū)⒆儔?，并使按電?dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)局校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。 根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件的溫度，濕度，灰塵，雨水，瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式 ，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。 （ 3）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。 （ 4）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。除此之外選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性，設(shè)備的供貨情況，備品備件的通用性，安裝檢測(cè)的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格，建設(shè)費(fèi)用，運(yùn)行和維修費(fèi)用，生產(chǎn)過(guò)程中，前，后電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 Pd=aFv?1000 式中： F 為輸送機(jī)主軸牽引力，公斤 此處 F = 噸； v 為起重速度， m/s 此處 v=； a? 為電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主運(yùn)動(dòng)端物體的總效率。 傳動(dòng)效率 傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘積 ,即 ? = 1? 178。 2? 178。 3? ? n? 其中 :分別為每一傳動(dòng)副 ,每對(duì)軸承 ,每個(gè)連軸器的效率 .傳動(dòng)副的效率數(shù)值可按下列選取 ,軸承及連軸器效率的概略值為 : 滾動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承 彈性連軸器 齒輪連軸器 萬(wàn)向連軸器 10 箱體推力軸承電機(jī)蝸輪 聯(lián)軸器螺桿η 4η 2η 1η 2η 3蝸桿 圖 33 螺旋起重機(jī)傳 動(dòng)示意圖 該設(shè)計(jì)中根據(jù)要求選擇滾子軸承效率 2? =；蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率 3? =；聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 4? =； 螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)效率： 62500022111 ?????? ???? TFpnTFv 總效率為 ? = 1? 178。 22? 178。 3? 178。 4? = 2 ???? 電機(jī)功率為： dP = ??? ??aFv ? kw 確定電機(jī)轉(zhuǎn)速 螺母轉(zhuǎn)速 ??? pvn轉(zhuǎn) /min 蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)比為 15~60，則，電機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 nin ad ??39。39。 =（ 15~60） ? =1250~5000 轉(zhuǎn) /min 同一功 率的同一類型電動(dòng)機(jī)可以有幾種同步轉(zhuǎn)速供選擇。高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)的極數(shù)少，外形尺寸小、重量輕、價(jià)格低，但傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及尺寸大，增大了減速器的成本和制造成本。低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則正好相反，因此應(yīng)全面分析比較其利弊，合理選定其功率。 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常采用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 和 1000r/min 左右的電動(dòng)機(jī)，沒有特殊說(shuō)明，不選用低于 750r/min 的電動(dòng)機(jī)。在此，自己綜合考慮，選用 1390r/min 的電動(dòng)機(jī)。 由查表可以看出， Y28024 型三相異步電動(dòng)機(jī)符合自己的需要，因此就選用該電動(dòng)機(jī)。 11 Y28024 型三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)見表 3 34。 表 33 Y28024 型三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 kw 轉(zhuǎn)速 r/min 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最小轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 效率 Y28024 1390 75% 表 34 Y28024 型三相異步電動(dòng)機(jī)的尺寸參數(shù) 中心高 H 外形尺寸 L179。 (AC/2+AD) 179。 HD 底腳安裝尺寸 A179。 B 地腳螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸 D179。 E 裝鍵部位尺寸 F179。 GD 80 285179。 179。 170 125179。 100 10 19179。 40 8179。 27 圖 34 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 材料的選擇 考慮到蝸桿傳動(dòng)難于保證高的接觸精度，滑動(dòng)速度由較大，以及蝸桿變形等因素，故蝸桿、蝸輪不能都用硬材料制造，其中之一（通常是蝸輪）應(yīng)該用減磨性良好的軟材料來(lái)制造。 蝸輪材料主要有以下幾種： （ 1）鑄錫青銅 適用于 Vs=12m/s~26m/s 和持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，離心鑄造的可得到致密的細(xì)晶粒組織，可取大值，沙型鑄造的取小值。 12 （ 2）鑄鋁青銅 適用于 Vs=10m/s 的工況，抗膠合能力差，蝸桿 硬度應(yīng)不低于 45HRC。 （ 3）鑄鋁黃銅 點(diǎn)蝕強(qiáng)度高，但磨損性能差，宜用于低滑動(dòng)速度場(chǎng)合。 （ 4）灰鑄鐵和球墨鑄鐵 適用于 Vs=2m/s 的工況，前者表面經(jīng)硫化物處理有利于減輕磨損，后者若與淬火蝸桿配對(duì)能用于重載場(chǎng)合。直徑較大的蝸輪常用鑄鐵。 蝸桿材料按材料分有碳鋼和合金鋼。蝸輪直徑很大時(shí)，也可采用青銅蝸桿，蝸輪則用鑄鐵。按熱處理不同分可分為硬面蝸桿和調(diào)質(zhì)蝸桿。在要求持久性高的動(dòng)力傳動(dòng)中，可選用滲碳鋼淬火，也可選用中碳鋼表面或整體淬火以得到必要的硬度，制造時(shí)必須磨削。用氮化鋼滲氮處理的蝸桿可以不磨削，但 需要拋光。只有在缺乏磨削設(shè)備時(shí)才選用調(diào)質(zhì)蝸桿。受短時(shí)沖擊載荷的蝸桿，不宜用滲碳鋼淬火，最好用調(diào)質(zhì)鋼。鑄鐵蝸輪與鍍鉻蝸桿配對(duì)時(shí)，有有利于傳動(dòng)的承載能力和滑動(dòng)速度。 綜合考慮，在本設(shè)計(jì)中選擇蝸輪材料為減磨性較好的鑄鋁青銅，蝸桿材料為 45 號(hào)鋼。 蝸輪蝸桿傳動(dòng)基本尺寸 螺母轉(zhuǎn)速 1n =蝸輪轉(zhuǎn)速 2n ，即 ?? nn 轉(zhuǎn) /min， 蝸桿轉(zhuǎn)速 3n =電機(jī)轉(zhuǎn)速 4n ，即 139043 ??nn 轉(zhuǎn) /min， 要求傳動(dòng)比 ??? nni 表 35 鋼蝸桿和青銅蝸輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù) v? 及當(dāng)量摩擦角 v? Vs(m/s) v? v? Vs(m/s) v? v? ~ 5176。 41’~ 6176。 51’ ~ 2176。 20’ ~2176。 50 ~ 4176。 30’ ~5176。 10 ~ 2176。 00’~2176。 30 ~ 3176。 40’ ~4176。 20 ~ 1176。 40~2176。 20’ ~ 3176。 10’ ~3176。 40 3 ~ 1176。 30~2176。 0’ ~ 2176。 20’ ~3176。 10 4 ~ 1176。 20~1176。 40’ 當(dāng)量摩擦系數(shù) 設(shè) smsmvs /6~/3? ，查表 35，取大值 , ?? vv ?? ，在參考文獻(xiàn) [1]圖 的 ?i 線上選取一點(diǎn)，查得： ),2(11,]/[ 103 ??? zad ?，且設(shè)定 85.?? ， 蝸輪轉(zhuǎn)矩： mmNTT /212 ??? ?， 使用系數(shù)： 查表 36 得： ?ak ， 13 表 36 使用系數(shù) KA 動(dòng)力機(jī)工作特性 工作機(jī)工 作特性 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 = 轉(zhuǎn)速系數(shù)： )18( 812 ??? ?nzn， 彈性系數(shù)：根據(jù)蝸輪副材料查表 37 得 MpazE 147? ， 壽命系數(shù)：設(shè)機(jī)器使用壽命 hLh 10000? ，則壽命系數(shù) 6 ??? hh Lz 接觸系數(shù)：由參考文獻(xiàn) [1]圖 線查得 ??z 接觸疲勞極限：查參考文獻(xiàn)表 37 得 MpaH 265lim ?? 表 37 蝸輪材料 力學(xué)性能和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 蝸輪材料 力學(xué)性能 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) b? S? HB S? 310?E EZ limH? limF? maxfv Mpa Mpa % Mpa Mpa Mpa Mpa m/s 鑄錫青銅 220 130 80 3 147 265 115 12 330 170 90 4 147 425 190 26 鑄錫青銅 鑄錫青銅 240 120 70 12 152 350 165 12 270 140 80 7 152 430 190 26 鑄鋁青銅 490 180 100 13 164 250 400 10 14 續(xù)表 37 蝸輪材料 力學(xué)性能 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) b? S? HB S? 310?E EZ limH? limF? maxfv Mpa Mpa % Mpa Mpa Mpa Mpa m/s 鑄鋁青銅 540 200 110 15 164 265 500 10 鑄鋁青銅 630 250 157 16 164 550 270 10 700 300 160 13 164 660 377 10 鑄鋁青銅 670 310 167 18 164 250 402 10 750 400 185 5 164 265 502 10 注：表中每項(xiàng)第一行為砂型鑄造，第二項(xiàng)為離心鑄造 接觸疲勞最小安全系數(shù)： 取 ?HS 中心距： 3 2limm in2 )(HHhn