11 Розрахунок на міцність зубчатих коліс коробки швидкостей

Зубці зубчатих коліс коробки швидкостей розраховують на згинання та зминання. Отримане в результаті розрахунків більше значення модуля округляють до найближчого більшого стандартного значення.

Для зменшення кількості розрахунків прородимо розрахунок найбільш навантаженої передачі. Проаналізувавши визначення крутних моментів на валах можна зробити висновок, що найбіль навантаженою парою є z₁₅/z₁₆=26/64, яка передає крутний момент 1921 Нм. За цією передачею ведемо подальші розрахунки.

Для забезпечення міцності всіх інших зубчатих пар коробки швидкостей їх модуль приймається рівним розрахованому для найбільш навантаженої пари з конструктивних мміркувань.

Модуль зубчатих бколіс за умови згинання:

де m – модуль, мм;

k – коефіцієнт навантаження k = 1;

z – число зубів зубчатого колеса z = 26;

 – коефіцієнт ширини зуба  = 10;

y – коефіцієнт форми зуба y = 0,25;

_и – допустиме напруження згинання _и = 220 Мпа для сталі 40Х.

Модуль зубчатих бколіс за умови зминання:

_пов – допустиме напруження зминання _и = 1200 Мпа для сталі 40Х.

Міжвісьова відстань визначається за формулою:

 мм.

де m – модуль зубчатих коліс, мм;

z_ – сумарна кількість зубців передачі, z_ = 90.

Оскільки прийнято єдине значення z для всіх пар зубчатих коліс, то міжвісьова відстань є константою.

Визначаємо ширину зубчатого вінця коліс за формулою:

 мм.

де  – коефіцієнт ширини зубчатого вінця,  = 10 мм.

Визначаємо геометричні розміри зубчатих коліс коробки швидкостей за формулами:

• діаметр ділильного кола

• діаметр вершин зубів

• діаметр впадин зубів

Результати розрахунків зводимо до табл. 11.1

Таблиця 11.1 – Геометричні розміри зубчатих коліс коробки швидкостей

	z1	z2	z3	z4	z5	z6	z7	z8	z9	z10
z	35	55	40	50	45	45	60	30	30	60
D, мм	175	275	200	250	225	225	300	150	150	300
Da, мм	185	285	210	260	235	235	310	160	160	310
Df, мм	165	265	190	240	215	215	290	140	140	290

Продовження табл. 11.1

	z11	z12	z13	z14	z15	z16	z17	z18	z19	z20
z	22	68	26	64	26	64	45	45	37	53
D, мм	110	340	130	320	130	320	225	225	185	265
Da, мм	120	350	140	330	140	330	235	235	195	275
Df, мм	100	330	120	310	120	310	215	215	175	255

12 Розрахунок шпиндельного вузла

12.1 Розрахунок на точність ШВ

Точність ШВ визначається радіальним биттям переднього кінця шпинделя.

Допустиме радіальне биття шпинделя δ=1 мкм []. Відхилення від круглості обробленого вробу δ_кр=1 мкм.

Визначаємо допустиме переміщення передньої опори (рисунок 8.1)

.

Рисунок 12.1 - Схема розрахунку точності шпинделя

Допустиме переміщення задньої опори

.

12.2 Розрахунок ШВ на міцність

Вихідні дані: крутний момент на шпинделі М_кр=1829 Нм, ділильний діаметр зубчатого колеса d=300 мм, розрахункову схему наведено на рисунку 12.2.

Розраховуємо окружну та радіальну сили в зубчатому зачепленні:

Н;

Н.

Розраховуємо величини складових сили різання:

складова P_z була розрахована попередньо, і складає P_z=7313 Н;

складова P_y розраховується за співвідношенням

Н.

Рисунок 12.2 - Розрахункова схема

Знаходимо реакції опор від дії окружних сил:

, звідки

Н.

;

Н.

Знаходимо реакції опор від дії радіальних сил:

, звідки

Н.

;

Н.

Складаємо рівняння згинаючих моментів та розрховуємо їх числові значення (рисунок 12.2):

Визначаємо сумарний згинаючий момент (рисунок 12.2):

.

Визначаємо приведений момент (рисунок 12.2):

,

де α - коефіцієнт, що враховує різницю в характеристиках циклів напружень згину і кручення, α= 0,58 (розраховано в розділі 7.4).

Визначаємо розрахунковий діаметр шпинделя в точці з найбільшим значенням приведеного моменту

мм.

Розрахований діаметр шпинделя є мінімально допустимим при даному навантаженні.