2.2 Расчет клиноременной передачи

Исходные данные: передаваемая мощность , частота вращения ведущего шкива , передаточное отношение , вращающий момент , скольжение ремня .

В зависимости от частоты вращения и передаваемой мощности принимаем клиновой ремень сечением Б.

Диаметр меньшего шкива определим по формуле:

,

.

Диаметр большего шкива рассчитаем через передаточное отношение :

Полученное значение принимаем из стандартного ряда по ГОСТ 17383-73[5]:d₂ = 450 мм.

Уточним передаточное отношение:

Тогда угловая скорость 1-го вала

.

Расхождение с первоначальными расчетами составит:

что менее допустимого.

Межосевое расстояние а_р назначим из интервала :

где .

.

Выберем предварительно значение, близкое к : .

Расчетную длину ремня найдем по формуле:

и округлим до стандартного ближайшего значения L = 2000 мм. Уточненную величину межосевого расстояния а_р с учетом стандартной длины ремня L вычислим как:

.

.

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,01L=0,01∙2000=20 мм для облегчения надевания ремней на шкивы и увеличения его на 0,025L=0,025∙2000=50 мм для натяжения ремней.

Коэффициент режима работы С_р=1,0 , учитывающий условия

эксплуатации передачи.

- коэффициент, учитывающий влияние длинны ремней на их количество;

Угол обхвата меньшего шкива рассчитаем по формуле:

Коэффициент C_α=0,95˚, учитывает влияние угла обхвата при α=162˚99’. Коэффициент C_Z = 0,90, учитывающий число ремней в передаче (предположительно 3 - 5).

Определим число ремней в передаче по формуле (Р_о=2,33 кВт ):

Примем Z = 2

Рассчитаем натяжение ветви клинового ремня по формуле:

,

Где скорость: V = 0,5∙ω_o∙d₁ = 0,5∙75,36∙0,14 = 5,27 м/с

Θ = 0,18 - учитывает влияние центробежных сил. Тогда:

F₀= [(850∙3,87∙1∙0,93)/(2∙5,27∙0,95)] + 0,18∙(5,27)² = 236 H;

Вычислим величину усилий на валах по формуле:

F_B= 2∙F₀∙z∙sin (α₁/2) = 2∙138,4∙2sin(162˚99’/2) = 531,2 H;

Ширина шкивов:

.

2.3.1 Выбор материала для зубчатых колёс

При расчёте зубчатых колёс редуктора на прочность необходимо предварительно выбрать материалы, из которых будут изготовлены шестерня и колесо, и определить величину допускаемых напряжений для них. Так как при передаче движения зубья шестерни чаще входят в контакт, чем зубья колеса (z₁,<z₂), их твёрдость и прочность должны быть несколько выше, что обеспечит равнопрочность передачи.

Для рассматриваемого варианта выберем низколегированную сталь 40Х ГОСТ 4543 - 71. Для шестерни, предполагая, что её диаметр меньше 120 мм, предел прочности σ_B= 590 МПа, σ_т= 880 МПа, твёрдость по Бринеллю НВ= 260, термообработка - улучшение. Для зубчатого колеса диаметром в 4 раза больше, чем шестерня (u=2,00), эти показатели соответственно равны σ_B= 830, σ_т = 540 МПа, НВ = 245.

2.3.2 Определение допускаемых напряжений

Для расчета зубьев на контактную прочность и изгиб необходимо определить значения допускаемых напряжений :

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов. Для углеродистой и легированной стали при использовании термообработки для шестерни – 2∙270 + 70 = 610 МПа, для колеса - 2∙245 + 70 = 560 МПа.

Коэффициент долговечности K_HL учитывает отличие действительного числа циклов нагружения N_не от базового N_ho= 10:

При расчете передачи, предназначенной эксплуатации, когда принимают . Если , определяют его действительные значения, но при этом для колес из закаленной стали , для колес из нормализованной и улучшенной стали . Допустимый коэффициент запаса при объемной закалке зубьев принимают равным 1,1 - 1,2 при других видах поверхностного упрочнения - 1,2 - 1,3. Для нашего условия примем равным 1,3.

Тогда для шестерни

,

а для колеса

Расчетное допускаемое напряжение определяется по формуле

при соблюдении условия

.

В данном расчете это условие соблюдено.

Определим допускаемые нормальные напряжения по формуле

где

Коэффициент учитывает влияние двустороннего приложения нагрузки. При одностороннем приложении , при двустороннем - 0,8.

Коэффициент учитывает долговечность передачи:

где m - показатель радикала (т - 6 для колес, подвергнутых цементации, объемной или поверхностной закалке); – базовое число; - действительное эквивалентное число циклов.

При коэффициент . Коэффициент учитывает способ получения заготовки для нарезанных колес, паковок и штамповок , для проката , для литых заготовок .

В данной ситуации при числе циклов больше базового, односторонней нагрузке и штампованных заготовках из стали 40Х определим допускаемые напряжения.

Для шестерни:

для колеса:

.