7. Проверочный расчет передачи на контактную прочность зубьев ее колеса

где,  номинальное контактное напряжение, возникающее в полюсе зацепления передачи при действии номинальной нагрузки, МПа

 коэффициент учитывающий упругие свойства материалов червяка и зубчатого венца червячного колеса, МПа

МПа

 угол зацепления зубьев колеса в его среднем сечении, для архимедовых червяков

 коэффициент, учитывающий основные углы червячного зацепления

где,  угол подъема витков червяка на его начальном цилиндре

 угол охвата зубом колеса витка червяка

,

где  наружный диаметр венца червячного колеса

 ширина зубчатого венца червячного колеса

,при

, принимаем

 номинальное окружное усилие на червячном колесе

 коэффициент нагрузки контактными напряжениями

 коэффициент, учитывающий динамичность приложения нагрузки в зацеплении

 коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий

 коэффициент деформации червяка

 отношение средневзвешенного крутящего момента к номинальному

_{Перегруз составляет 4.8% что находится в пределах допустимого. Определяем скорость скольжения}

м/с;

м/с

8. Уточнение кпд червячной передачи и требуемой мощности двигателя

где,  КПД червячного зацепления при ведущем червяке

где,  приведенный угол трения витков червяка по зубьям колеса

9. Проектировочный Тепловой расчёт червячной передачи

Определяем необходимую для работы передачи без перегревания масла площадь поверхности теплоотдачи её корпуса:

Где A – площадь поверхности теплоотдачи корпуса передачи

( ), под которой понимается площадь поверхности корпуса, изнутри омываемая маслом, смазывающим зацепление червячной пары, а снаружи – свободно циркулирующим воздухом (при установке передачи на бетонное основание из этой площади исключается площадь днища корпуса)

 КПД червячной передачи без потерь на привод вентилятора

 допускаемая температура для масла, смазывающего червячное зацепление

Площадь поверхности теплоотдачи, которую может обеспечить при естественном охлаждении без применения рёбер корпус передачи с межосевым расстоянием, ориентировочно составляет:

Таким образом ориентировочный тепловой расчёт показал, что для эффективного охлаждения редуктора будет достаточно того отвода тепла, который происходит через контакт масла и стенки редуктора.

10. Определение состовляющих усилия зацепления червячной передачи

Окружная сила на червяке F_t1, равная осевой силе на колесе F_a2:

Окружная сила на колесе равна осевой на червяке:

Радиальные силы:

11. Выбор типа и способа смазки червячного зацепления

В соответствии с принятым положением червяка, заданным типом производства выбираем следующий способ смазки червячного зацепления – погружением. Тип смазки выбираем в зависимости от требуемой вязкости масла, значение которого выбирается в зависимости от параметра =112.661 , при таком значении необходимая вязкость масла должна быть 11Cтс. Принимаем масло ИГП-114.

12. Расчёт цепной передачи

Мощность на малой звездочке Р₁= 5,5 кВт; частота вращения малой звездочки n₁= 58.2 мин^-1; передаточное число u= 2; характер нагрузки – легкие толчки; угол наклона линии центров передачи к горизонту – 0⁰.

1. Назначаем число зубьев меньшей звездочки z₁ в зависимости от передаточного числа u. Причем желательно применение нечетного числа зубьев звездочки, особенно z₁ что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному износу передачи.

При u= 2.1 принимаем z₁= 27.

Рис. 1. Цепная передача

2. Определяем число зубьев большей звездочки z₂ из условия

z₂ = u·z₁ < z_{2 max} = 120

Имеем z₂ = 2 · 27 = 54. Принимаем нечетное число z₂ = 53.

3. Уточняем передаточное число

u = z₂ / z₁ = 53/27 = 1,96.

4. Назначаем шаг цепи по условию р < р_max,

где р_max – наибольший рекомендуемый шаг цепи, определяют в зависимости от n₁ и z₁.

При n₁ = 58.2 мин^-1 и z₁ = 27 р = 44,45 мм по ГОСТ 13568-75.

5. Определяем среднюю скорость цепи

м/с

6. Рассчитываем окружное усилие

F_t = P₁ ·10³ / v = 5,5 ·10³ / 1,165 = 4721 H

7. Найдем разрушающую нагрузку цепи

F_разр = (K_g ·F_t + F_ц + F_f )·[S],

где К_g – коэффициент динамической нагрузки, выбираемый в зависимости от характера нагрузки; К_g = 1,2.

F_ц = q_m·v² – натяжение цепи от действия центробежных сил на звездочках.

F_ц = q_m·v² = 7.51,165²= 11 Н

Здесь q_m – масса 1 м длины цепи, принимаемая по ГОСТ 13568-75, кг/м; v – средняя скорость цепи, м/с;

F_f = 9.81К_f · a´·q_m – натяжение цепи от провисания холостой ветви, Н.

F_f = 9.81К_f · a´·q_m= 9.81·9.81·6·7.5 =4,3 кН.

Здесь К_f – коэффициент провисания, зависящий от угла наклона линии центров передачи к горизонту и стрелы провисания цепи f.Так как силы F_ц мал по сравнению с F_t, то с достаточной степенью точности ими можно пренебречь.Допускаемый коэффициент запаса точности [S], выбираем в зависимости от n₁ и р. При n₁ = 58.2 мин^-1, р = 44,45 мм имеем [S] = 7.

Тогда F_разр = (1,2·4721 + 11 + 4300) ·7 = 69833 Н.

По ГОСТ 13568–75 принимаем цепь с [F_разр] ≥ F_разр.

При F_разр= 69833 Н назначаем цепь ПР-44.45-172.4, имеющую принятый шаг р= 44.45 мм и разрушающую нагрузку 172.4 кН.

8. Проверяем давление в шарнирах цепи:

q = F_t / A ≤ [q],где F_t – окружное усилие,

А – проекция опорной поверхности шарнира цепи на диаметральную плоскость, мм²

Для приводных роликовых цепей

А = d·В, где

d – диаметр валика цепи, мм; В – длина втулки шарнира цепи, мм;

Для выбранной цепи ПР-44.45-172.4 имеем d = 12.7 мм; В = 34 мм;

А= 12.7·34= 472 мм²

Допускаемое давление

[q] = [q₀]/K_э,

где [q₀] – допускаемое давление в шарнирах цепи, полученное при испытаниях передачи в средних условиях эксплуатации, принимают в зависимости от шага р и частоты вращения n₁.

При р = 44.45 мм, n₁ =58.2 мин^-1 имеем [q₀] = 35 МПа.

Коэффициент, учитывающий различие условий эксплуатации и типовых условий испытаний цепей

К_э = К_q ·К_a ·К_θ· К_рег· К_см < З

где К_q – коэффициент динамической нагрузки, для заданного характера нагрузки, К_q = 1,2;

К_а – коэффициент межосевого расстояния а, т.к. особых требований к габаритам передачи не предъявляется, то принимаем рекомендуемый диапазон а = (30…50)·р, тогда К_а = 1;

К_θ – коэффициент наклона передачи к горизонту, т.к. θ = 0⁰<60⁰, то К_θ =1;

К_рег – коэффициент регулировки передачи, предполагая, что регулировка передачи производится не будет, принимаем К_рег⁼ 1,25

К_см – коэффициент смазки:

Принимая периодическую смазку цепи, имеем К_см = 1,5.

Тогда К_э = 1,2·1·1·1,25·1,5 = 2,25 < 3, то есть находится в рекомендуемых пределах.

Таким образом, давление в шарнирах цепи

q = 4721 / 472 = 10 МПа < [q] = 35 / 2,25= 15.5 МПа

Следовательно, данная цепь проходит по значению давления в шарнирах.Таким образом, принимается цепь ПР-44.45-172.4 по ГОСТ 13568-75

9. Определяем межосевое расстояние передачи.

Так как к габаритам передачи не предъявляются жесткие требования, то межосевое расстояние выбираем в пределах a = (30... 50)·р.

Принимаем а = 50·р = 50 ·44,45 = 1333.5 мм.

10. Длина цепи, выраженная в числах звеньев цепи:

=192

Принимаем L_р=480 звеньев.

Четное число звеньев позволяет не принимать специальные соединительные звенья, кроме этого, в сочетании с нечетным количеством зубьев звездочек способствует более равномерному износу элементов передачи.

11. Для обеспечения долговечности цепи должно соблюдаться условие

е = z₁· n₁ / (15·L_p ) ≤ [e]

где е – число ударов цепи в секунду; [е] - допускаемое число ударов в секунду в зависимости от шага р.

При выбранном р = 44,45 мм имеем [е] = 15,

тогда е = (27·58.2)/(15·192) =0.2 < [е] = 15, то есть цепь будет иметь достаточную долговечность.

12. Уточняем межосевое расстояние

Для получения нормального провисания холостой ветви цепи, необходимого для нормальной работы передачи, расчетное межосевое расстояние уменьшают на Δа= (0,002...0,004)·а= (0,002…0,004)·631,6= 1,26…2,53 мм.

Принимаем монтажное межосевое расстояние передачи

13. Оценим возможность резонансных колебаний цепи

где q_m – масса 1 м длины цепи, кг/м; для принятой цепи q_т= 1 кг/м.

Следовательно, резонансные колебания цепи отсутствует.

14. Определяем нагрузку на валы передачи.

С достаточной степенью точности можно принимать, что нагрузка на вал направлена по линии центров передач и составляет F_цеп = 1,15 · F_t для передач с углом наклона к горизонту θ ≤ 60°,

тогда F_цеп = 1,15 · 4721 = 5430 Н.

15. Определяем диаметры делительных окружностей звездочек

D₀ = р / sin(π / z);

D₀₁ = 44,45 / sin(π / 27) = 404 мм;

D₀₂ = 15,875/ sin(π / 53) = 804 мм.

16. Убедимся в правомочности допущения F_ц = 0; F_f = 0.

F_ц = q_m·v² = 7.51,165²= 11 H

что составляет менее 5% от F_t = 4721 H