6.2. Расчет на прочность цилиндрических зубчавых передач

Расчету подлежат все одиночные зубчатые передачи, а в групповых передачах - более нагруженные, т.е. передающие больший крутящий момент.

При большом перепаде передаточных отношений в группе передач с одинаковым модулем в менее нагруженных передачах (например, в ускоряющих) следует скорректировать ширину зубчатых колес в сторону уменьшения.

В соответствии с ГОСТ 21354-75 производится расчет на контактную выносливость активных поверхностей зубьев и расчет зубьев на выносливость при изгибе.

Предварительно определяется ориентировочное значение модуля по напряжениям изгиба по приведенной на рис. 6.2. номограмме или проектировочным расчетом на выносливость зубьев при изгибе по формуле:

(6.6)

где K_m - вспомогательный коэффициент, для прямозубых передач K_m = 14 ;

T_iF - исходная рaсчетная нагрузка (передаваемый крутящий момент), Нм (кгс · м);

K_FB - коэффициент, унитывающий распределение нагрузки по ширине венца;

Y_F1 - коэффициент, учитывающий формулу зубы;

z₁ - число зубьев шестерни;

_Bd - вспомогательный параметр;

_FP1 - допускаемое напряжение, МПа (кгс/мм²).

При определении модуля по формуле (6.6) необходимые для расчета данные берут из ГОСТ 21354-75. Допускаемые напряжения при предварительном расчете модуля по номограмме следует брать из табл.6.1.

Следует обравить внимание на особенность выбора расчетной нагрузки (крутящего момента) при расчете зубчатых передач и уточненном раечете валов универсальных металлорежущих станков.

При большом диапазоне регулирования R_n частоты вращения шпинделя определние крутящего момента M по минимальному числу оборотов шпинделя приведет к увеличению габаритов коробки, так как размеры шестерен и других деталей зависят от М. Поэтому для определения крутящего момента M в коробках скоростей универсальных станков в качестве расчетного числа оборотов Пр берут не минимальное число оборотов n_min , а расчетное

(6.7)

и по нему рассчитывают крутящий момент (или по ГЧВ расчетная ступень

z_p = z / 4 + 1 , (6.8)

т.е. первая ступень второй четверти снизу). В этом случае на трех четвертях диапазона регулирование чисел оборотов будет осуществляться с постоянной мощностью, а на одной четверти нижних чисел оборотов - с постоянным моментом M (рис.6.3), который ограничивается не мощностью электродвигателя, а прочностью или долговечностью деталей привода. Как видно из ГЧВ (рис.6.4) расчетным числом оборотов для вала V будет не 80 об/мин, а n_p = 160 об / мин.

Расчет модуля шестерни в групповой передаче между валами IV и V следует определять при n_p = 400 об / мин.

Такое ограничение крутящего момента следует считать целесообразным еще и потому, что в средних условиях эксплуатации 80...90% машинного времени станки общего назначения работают с потреблением мощности N < 0,5 N_ном и на нижнюю четверть диапазона приходится лишь 5...10% машинного времени [6].

В пояснительной заииске приводится расчет одной групповой передачи на контактную выносливость и на выносливость зубьев при изгибе, а результаты расчета всех других передач, приводятся в виде табл.6.2.

Диаметры и длины ступиц зубчатых колес в коробке скоростей можно определить по номограмме (Рис. 6.5).