
- •2 Выбор электродвигателя
- •2.1 Определяем требуемую мощность на ведомом валу привода (на валу рабочей машины) по формуле [1]:
- •2.2 Определяем требуемую мощность на валу электродвигателя по
- •5 Расчет передач составляющих привод
- •5.1.6 Допускаемое среднее давление в шарнирах цепи , мПа [1]:
- •5.1.7 Шаг цепи определяется по формуле [1]:
- •5.1.23 Проверка цепи по допускаемой частоте вращения.
- •5.1.24 Нагрузка на вал от цепной передачи fв, н:
- •5.1.25 Звездочки приводных роликовых цепей.
5.1.25 Звездочки приводных роликовых цепей.
Рис.2.Схема звёздочки
5.1.26. Определяем диаметр выходного конца вала (диаметр отверстия в ступице звездочки).
dв1=36 мм.
dв2=
Для
валов из конструкционных углеродистых
сталей
≤15-20
МПа.
Принимаем =18 МПа.
dв2=
=63,16
мм.
Принимаем dв2=63 мм.
5.1.27 Диаметр делительной окружности d, мм.
d1=
=
=24,57мм;
d
2=
=
=267,14
мм.
Где d1-диаметр ведущей звездочки;
d 2- Диаметр окружности выступов d с, мм.
d
с1=t·(0,5+ctg
)=19,5·(0,5+ctg
)=24,7
мм;
d
с2=t·(0,5+ctg
)=19,5·(0,5+ctg
)=21,08
мм.
5.1.28 Диаметр окружности впадин di, мм.
di= d1-2r ;
где r-радиус впадин, мм;
r=0,5025· d1+0,05
d1-диаметр ролика, мм. d1=11,91 мм.
r=0,5025· 11,91+0,05=6,03 мм.
di1=24,57-2·6,03=12,51 мм;
di2=267,14-2·6,03=255,08 мм.
5.1.29 Ширина зуба звездочки b, мм.
b =0,93·ВВН-0,15
где ВВН-внутренняя ширина цепи, мм. ВВН=12,7 мм.
b =0,93·12,7-0,15=11,661 мм.
5.1.30 Расстояние от вершины зуба до линии центров дуг закругления h, мм.
h =0,8· d1=0,8·11,91=9,528 мм.
5.1.31 Радиус закругления зуба R, мм.
R=1,7· d1=1,7·11,91=20,247 мм.
5.1.32 Диаметр ступицы.
dст=1,5-2,0dв
где dв-диаметр выходного конца вала, мм
dст=1,7·63,16 =107.372мм
5.1.33 Длина ступицы L, мм.
L=(1,6-1,8)· dв
L=1,7·63,16 =107.372мм;
5.1.34 Диаметр обода наибольший d0, мм.
d0=t·ctg180/z-1,3b
d0=19,5·7,9-1,3·11,661 =138.89мм
5.1.35 Толщина обода δ0, мм.
δ0=0,6· b=0,6·11,661=6,996 мм.
5.2 Расчет закрытой зубчатой передачи. Uз.п.=2
Исходные данные:
L=2,5
года. Зубчатые колеса расположены у
середины пролета. Вращающий момент на
валу шестерни Т2=
кН·м;
вращающий момент на валу шестерни
Т1=
кН·м;
частота вращения n2
=
,
n1
= 487,5
;
передаточное отношение i=3,362.
Рисунок . –схема передачи:
1-шестерня; 2-колесо.
5.2.1 Выбор материала для изготовления зубчатых колес.
Материал колеса: Сталь 45 термообработка-улучшение. Твердость поверхности НВ=235…262
НВ1=
=248,5
Предел прочности σв = 780 МПа, предел текучести σт = 540 МПа;
Материал шестерни: Сталь 40, термообработка-нормализация. Твердость поверхности НВ2=179…207
НВ2=
=193
Предел прочности σв = 580 МПа, предел текучести σт = 340 МПа.
5.2.2 Допускаемые контактные напряжения [σН]2, МПа.
[σН]2
=
σHolim2 – предел контактной выносливости зубьев, МПа;
SH – коэффициент запаса прочности.
Для зубчатых колес с поверхностным упрочнением зубьев- SH=1,2
σHolim2 =2HB+70=2·193+70=456 МПа
[σН]2
=
= 380 МПа
5.2.3 Допускаемые напряжения изгиба [σF], МПа:
[σF]=
σF0lim1 – предел выносливости зубьев при изгибе при «отнулевом» (пульсирующем) цикле нагружений, МПа;
SF – коэффициент запаса прочности.
σF0lim1= 1,75НВ=1,75·248,5=434,9 МПа,
SF =1,7
σF0lim2=1,75·193=337,7 МПа
[σF]1=
= 255,82 МПа
[σF]2=
= 198,64 МПа
5.2.4 Расчетная нагрузка с учетом режима работы зубчатых передач.
5.2.5Определяем расчетный вращающий момент на контактную прочность, Т̒Рн, Н·мм .
Т̒Рн=ТmaxkНДk̒H=
·1·1,25=0,7113
Н·мм
где Тmax – наибольший момент нормально протекающего технологического процесса, Н·мм; Тmax=Т2
kНД –коэффициенты контактной и изгибной долговечности. Принимаем kНД=1;
k̒H –коэффициенты нагрузки.
Принимаем kНД=1 ввиду наложенного ограничения.
k̒H= k̒Hv× k̒Hβ× k̒Hα=1,1·1,036·1,1=1,25
где k̒Hv – коэффициенты динамичности;
k̒Hβ – коэффициенты концентрации нагрузки;
k̒Hα– коэффициенты неравномерности распределения нагрузки между зубьями.
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями k̒Hα=1,1 при ориентировочной окружной скорости:
V̒=
·
=
·
=2,3
м/с
где Ψва-коэффициент ширины колеса по межосевому расстоянию;
-коэффициент,
учитывающий способ термической обработки.
Обработка У1+Н2(У2). Принимаем =15.
kНβ= kоНβ(1-X)+X≥1,1
kНβ=
1,24·(1-0,85)+0,85=1,036. Принимаем kНβ=1,1.
Начальный коэффициент нагрузки kоНβ=1,24
при
=Ψва·
=0,4·
=0,6
,
≤350.
Коэффициент режима Х=0,2+
·0,8=0,85
согласно графику нагрузки.
Коэффициент динамичности k̒Hv=1,10 при окружной скорости V̒=2,29 м/с, ≤350 и 9-ой степени точности изготовления.
5.2.4 Определяем расчетный вращающий момент на изгибную прочность Т̒PF, Н·мм.
Т̒PF=ТmaxkFДk̒F= ·1·1,309=0,7448 Н·мм
где Тmax – наибольший момент нормально протекающего технологического процесса, Н·мм;
kFД –коэффициенты контактной и изгибной долговечности. Принимаем kFД=1;
k̒F –коэффициенты нагрузки.
Принимаем kFД=1 ввиду наложенного ограничения.
k̒F= k̒Fv× k̒Fβ× k̒Fα=1,19·1,1·1=1,309
где k̒Fv – коэффициент динамичности;
k̒Fβ – коэффициент концентрации нагрузки;
k̒Fα – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями.
k̒Fα=1 при 9-ой степени прочности.
k̒Fβ = kоFβ(1-X)+X≥1,1
k̒Fβ = 1,24·(1-0,85)+0,85=1,036. Принимаем k̒Fβ =1,1
Начальный
коэффициент нагрузки kоFβ=1,24
при
=Ψва·
=0,4·
=0,6,
≤350.
Коэффициент режима Х=0,2+
·0,8=0,85
согласно графику нагрузки.
k̒Fv=1,19 при окружной скорости V̒=2,3 м/с, ≤350 и 9-ой степени точности изготовления.
5.3 Проектный расчет передач на контактную прочность.
5.3.1 Межосевое расстояние a̒ω , мм.
a̒ω – главный параметр, обеспечивающий контактную прочность
a̒ω=
(u+1)
где К- расчетный коэффициент: для косозубых передач К=270
a̒ω
=(2+1)×
= 182,31 мм
По ГОСТ 2185-66 принимаем aω=180 м
5.3.2 Ширина венца колеса b2 ,мм
b2=ψва· aω=0,4·180=72 мм
5.3.3 Ширина венца шестерни b1 ,мм
b1=1,12·b2=1,12·72=80,64 мм
Принимаем b1=81 мм.
5.3.4 Модуль зацепления нормальный mH , мм
mH=(0,01…0,02)aω=(0,01…0,02)·180=1,8…3,6 мм
Принимаем mH=3 мм из единого ряда
5.3.5 Суммарное число зубьев Z∑
Угол
наклона зубьев βmin=arcsin
= arcsin
=8,390
Z∑=
=
=119
5.3.6 число зубьев шестерни Z1
Z1=
>Z1min=
=39,6
Принимаем Z1=40
Z1min=
=
=17,56
5.3.7 Число зубьев колеса Z2
Z2= Z∑- Z1=119-40=79
5.3.8 Уточнение угла наклона зубьев β,град
β=arccos
=arccos
= arcos(0,99)=7⁰4´
5.3.9 Фактическое передаточное число Uф
Uф
5.3.10 Диаметры делительной окружности шестерни d1 и колесаd2 ,мм
d1=
=
=121,007
мм
d2=
=
=238,99
мм
aω=0,5·(d1+d2)=0,5·(121,007+238,99)=179,99 мм=180 мм.
5.3.11 Диаметры вершин зубьев шестерни dа1 и колеса dа2 , мм
при х1=х2=0
dа1=d1+2 ·mH=121,007+2·3=127,007 мм
dа2=d2+2·mH=238,99+2·3=244,99 мм
5.3.12 Диаметры впадин зубьев шестерни df1 и колеса df2 ,мм.
при х1=х2=0
df1=d1-2,5·mH=121,007-2,5·3=113,507 мм
df2=d2-2,5·mH=238,99-2,5·3=231,49 мм
5.3.13 Окружная скорость в зацеплении V при частоте вращения валов n1 и n2 ,мин-1.
n1=487,5
мин-1,
n2=
=
=246,84мин
-1
V1=
=3,09 м/с
V2=
=
= 3,09 м/с
5.4 Силовой расчет цилиндрических зубчатых передач.
5.4.1 окружная сила Ft,кН.
Ft=
=
=4,761 кН
5.4.2 Радиальная сила Fr,кН.
Fr=
Ft
=4,761·
=1,75 кН
5.4.3 Осевая сила Fа, кН.
Fа= Fttgβ=4,761·tg7⁰4´=0,62 кН
5.5 Проверочный расчет на контактную прочность.
Проверочный расчет на контактную прочность проводят по условию
σн
= К·
·
≤[σH]
Уточняют расчетный момент, Трн, Н·мм по коэффициенту нагрузки Кн
Трн=Т2·КНд·Кн= · ·1·1,25=0,711·106 Н·мм
Кн=КНα·КНβ·КНV=1,1·1,1·1,0,36=1,25
КНα=1,1 при V=3,09 м/с ;Сv=15 и 9ой степени точности.
КНV=1,04 при V=3,09 м/с; ≤350 9ой степени точности
σн
= 270·
·
= 387,28 МПа
Степень
загруженности
·100%=
Перегрузка составляет 1,9% допускается до 10%. Контактная прочность передачи обеспечена.
5.6 Проверочный расчет зубьев на изгиб.
Проверочный расчет зубьев на изгиб проводят по условию
σF=
·Ft·КFд·КF≤[σF]
для
шестерни YF1=3,70
при ZV1=
=
=41,02
методом линейного интерполирования и
х1=0
Для
колеса YF2=3,6
при ZV2=
=
=81 и х2=0
Коэффициент
Yβ1=1
-
=1-
=0,99;
Yβ1=
Yβ2
КF= КFα· КFβ· КFV=1·1,1·1,19=1,309
σF1=
·4761·1·1,309=105,69
МПа
σF2=
·4761·1·1,309=91,4
МПа
[σF]1= 255,82 МПа
[σF]2= 198,64МПа
Условие прочности на изгиб для шестерни и колеса выполняются.
5.7 Проверка прочности зубьев колес при перегрузках
5.7.1 Проверка на контактную прочность
σHmax=σH·
≤[
σHmax]
Для принятого электродвигателя
Тпуск=1,4·Т=1,4· · =0,797·106 Н·мм
[ σHmax]=2,8σТ=2,8·340=952 МПа
σHmax=387,28
·
= 542 МПа
Условие прочности выполняется.
5.7.2 проверка статической прочности зубьев на изгиб
σFmax=σF·
≤[
σFmax]
σFmax1= 105,69· = 148,04 МПа
σFmax2=91,4· =128,02 МПа
[σFmax]1=2,7·
=2,7·248,5=670,95 МПа
[σFmax]2=2,7·
=2,7·193=521,1
МПа
Условие прочности выполняется