III. Расчет зубчатых колес редуктора

Выбираем материалы для зубчатых колес такие же, как в § 12.1. Для шестерни сталь 45, термообработка — улучшение, твердость НВ 230; для колеса сталь 45, термообработка — улучшение, твердость НВ 200.

Допускаемое контактное напряжение для косозубых колес из указанных материалов [σ_н] = 410 МПа.

Примем такой же, как и ранее, коэффициент ширины венца ψ_ba=0,4

Коэффициент K_Hβ, учитывающий неравномерность распреде­ления нагрузки по ширине венца, примем по табл. 3.1. Не­смотря на симметричное расположение колес относительно опор (см. рис. 12.13), примем знамение этого коэффициента, как в случае несимметричного расположения колес, так как со стороны клиноременной передачи действует сила давления на ведущий вал, вызывающая его деформацию и ухудшающая контакт зубьев: K_Hβ = 1,25.

Мощность на валу барабана (он же ведомый вал редуктора) Р_б = P₂ = 11,1 кВт (см. рис. 12.13 и пункт I расчета). Найдем вращающий момент на этом валу

Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев по формуле (3.7)

где К_а = 43 - для косозубых колес; и = 5 - принято ранее для рассматриваемого редуктора.

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 a_w = 280 мм (см. с. 36).

Нормальный модуль

т„ = (0,01 0,02)a_w = (0,01 ÷ 0,02)280 = 2,8 ÷ 5,6 мм;

принимаем по ГОСТ 9563 — 60 т_п = 3,5 мм.

Примем предварительно угол наклона зубьев β= 10°

Число зубьев шестерни [см. формулу (3.12)]

;

принимаем z₁ =26. Тогда z₂ = z₁u = 26·5 = 130. Уточняем значение угла наклона зубьев:

угол β=12° 50’.

Основные размеры шестерни и колеса.

Диаметры делительные

Проверка

Диаметры вершин зубьев

d_a1 =d₁+ 2m_n = 93,3 + 2·3,5 = 100,3 мм;

d_а2 =d₂ + 2m_n = 466,7 + 2·3,5 = 473,7 мм.

Ширина колеса b₂ =ψ_baa_w = 0,4·280 = 112 мм.

Ширина шестерни b₁ = b₂ + 5 мм = 117 мм.

Коэффициент ширины шестерни по диаметру

Окружная скорость колес

Степень точности передачи: для косозубых колес при ско­рости до 10 м/с следует принять 8-ю степень точности.

Коэффициент нагрузки

По табл. 3.5 при ψ_bd = 1,25, твердости НВ < 350 и несим­метричном расположении колес (учет натяжения клиноремен-ной передачи) коэффициент К_Hβ ≈ 1,165.

По табл. 3.4 при v = 1,52 м/с и 8-й степени точности коэффициент K_Hα ≈1,065.

По табл. 3.6 для косозубых колес при скорости менее 5 м/с коэффициент K_Hv = 1,0.

Таким образом, К_н = 1,165 • 1,065 • 1,0 = 1,242.

Проверяем контактные напряжения по формуле (3.6):

что менее [σ_H] = 410 МПа. Условие прочности выполнено.

Силы, действующие в зацеплении:

окружная

радиальная

осевая F_a = F_t tgβ = 7280 tg 12°50' ≈ 1610 H.

Проверим зубья на выносливость по напряжениям изгиба [см. формулу (3.25)]:

Коэффициент нагрузки K_F = K_FβK_Fv (см. с. 42).

По табл. 3.7 при ψ_bd = 1,25, твердости НВ < 350 и несим­метричном расположении зубчатых колес относительно опор коэффициент K_Fβ ≈1,32.

По табл. 3.8 для косозубых колес 8-й степени точности и скорости до 3 м/с коэффициент K_Fv; =1,1.

Таким образом, K_F = 1,32 1,1 = 1,45.

Коэффициент, учитывающий форму зуба, Y_F зависит от эквивалентного числа зубьев z_v [см. пояснения к формуле (3.25)];

у шестерни z_vl =

у колеса z_v2 =

Коэффициенты Y_F1 = 3,84 и Y_F2 = 3,60 (см. с. 42). Определяем коэффициенты Y_β и K_F2 [см. пояснения формуле (3.25)]:

где средние значения коэффициента торцового перекрытия = 1,5; степень точности п = 8.

Допускаемое напряжение при проверке на изгиб определяют по формуле (3.24):

По табл. 3.9 для стали 45 улучшенной предел выносливости при отнулевом цикле изгиба =1,8 НВ.

Для шестерни = 1,8-230 = 415 МПа;

для колеса = 1,8-200 = 360 МПа

Коэффициент безопасности [S_F] = [S_F]'[S_F]" [см. пояснения к формуле (3.24)].

По табл. 3.9 [S_F]'= 1,75 для стали 45 улучшенной; коэф­фициент [S_F]" = 1 для поковок и штамповок. Следовательно, [S_F] = 1,75.

Допускаемые напряжения:

для шестерни

для колеса

Проверку на изгиб следует проводить для того зубчатого колеса, для которого отношение меньше. Найдем эти отношения :

для шестерни

для колеса

Проверку на изгиб проводим для колеса [см. формулу (3.25)]:

Условие прочности выполнено.