1.3 Кинематический расчет привода
Кинематический расчет привода включает определение передаточного отношения привода и ступеней; частоты и угловых скоростей вращения валов.
Передаточное отношение (число) привода
i = и = nэ/nвых = 1500/20 = 75.
Принимаем передаточное отношение (число) червячной передачи (быстроходной ступени)
i = и1 = 30.
Тогда передаточное отношение (число) цилиндрической передачи (тихоходной ступени)
i2 = и2 = и/и1 = 75/30 = 2,5.
Частота вращения валов:
входного n1 = nэ = 1500 об/мин;
промежуточного n2 = n1/и1 = 1500/30 = 50 об/мин;
выходного n3 = nвых = n2/и2 = 50/2,5 = 20 об/мин.
Угловые скорости вращения валов:
входного
ω1
=
промежуточного
ω2
=
выходного
ω3 =
ωвых
=
1.4 Силовой расчет привода
Силовой расчет привода заключается в определении вращающих моментов на валах:
на выходном валу: Твых= Т3 = Рвых/ω3 = 1,8·103/2,1 =857 Н·м;
на промежуточном валу: Т2 = Т3/и2η2 = 857(2,5·0,97) = 353 Н·м;
на входном валу: Твх = Т1 = Т3/иη = 857/(750·0,78) = 14,6 Н·м.
Результаты общего расчета привода приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты общего расчета привода
Наименование параметров и размерность |
Обозначение |
Величина |
Мощность электродвигателя, кВт Требуемая мощность электродвигателя, кВт |
Рэ Рэ.тр = Рвх |
2,5 2,3 |
КПД привода |
η |
0,78 |
Передаточное число привода: червячной передачи (1 ступени) цилиндрической передачи (2 ступени) |
и и1 и2 |
75 30 2,5 |
Частоты вращения валов, мин-1 (об/мин): вала электродвигателя (входного вала) промежуточного вала редуктора выходного вала редуктора |
nэ = n1 n2 n3 = nвых |
1500 50 20 |
Угловые скорости вращения валов, рад/с: вала электродвигателя (входного вала) промежуточного вала редуктора выходного вала редуктора |
ω3 = ω1 ω2 ω3 |
157 5,7 2,1 |
Вращающие моменты на валах, Н·м: на входном валу на промежуточном валу на выходном валу |
Т1 Т2 Т3 |
14,6 353 857 |
Диаметр вала электродвигателя, мм |
dэ |
38 |
Ресурс работы, час |
t |
30000 |
2. Расчет цилиндрической прямозубой передачи
(тихоходной ступени)
2.1 Расчетная схема. Исходные данные
Расчетная схема цилиндрической передачи приведена на рисунке 2.
Рис. 2
Расчетная схема цилиндрической передачи
Исходные данные для расчета берутся из общего расчета привода:
вращающий момент на выходном валу Твых = Т3 = 857 Н·м;
передаточное число и = 2,5;
ресурс работы t = 30000 часов.
2.2 Выбор материала и термической обработки зубчатых колес
Материалы для изготовления зубчатых колес подбирают по таблице 16 [11]. В зависимости от условий эксплуатации, требований к габаритам передачи, технологии изготовления и с учетом экономических показателей применяют как среднеуглеродистые, так и высоколегированные стали с различными вариантами термообработки (улучшение, закалка ТВЧ, цементация).
Чем выше твердость рабочей поверхности зубьев, тем выше допускаемые контактные напряжения [σ]Н и тем меньше размеры передачи, но сложнее технология изготовления колес и выше стоимость.
Для предотвращения заедания рабочих поверхностей твердость материала шестерни (меньшего колеса), как показывает практика, должна выше твердости колеса при одной и той же марке материала.
Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем широко применяемые не дорогие материалы (таблица 16): для колеса – сталь 40Х, термическая обработка (ТО) – улучшение, твердость поверхности зубьев 235…262 НВ; для шестерни – сталь 40Х, (ТО) – улучшение, твердость поверхности зубьев 269…302 НВ.