2.2 Проектировочный расчет передачи
Наружный диаметр шестерни определяем по
,
где
= 95,23 Н · м; и
= 5; КН
– коэффициент нагрузки, примем КН
= 1,3;
H
– коэффициент понижения несущей
способности конической передачи по
сравнению с эквивалентной цилиндрической,
H = 1,22 + 0,21u = 1,22 + 0,21x3,5 = 1,955.
Тогда
63,36
мм.
Примем
= 63 мм.
По рекомендациям
/ 2 / назначаем число зубьев шестерни
=
16. Тогда внешний модуль
=
63 / 16 = 3,93 мм
4 мм.
Основные параметры зубчатых венцов.
Сохраняя Z1, будем иметь
=
16 · 3,5 = 56.
Внешнее конусное расстояние
Re
= 0,5
,
где
– суммарное число зубьев.
=
58,24.
Re = 0,5 · 4 · 58,24 ≈ 116.
Ширина венца
Re
,
где
–
коэффициент ширины зубчатых венцов
относительно
Re.
Примем по рекомендациям /2,3/
=
0,285. Тогда b
= 0,285 · 116
33 мм.
Наружные диаметры
;
= 4 · 16 = 64 мм;
= 4 · 56 = 224 мм.
Углы делительных (начальных) конусов
=
=
03’ 17”,
=
56’43”.
Средний делительный диаметр шестерни
= 2(Re
– 0,5b)
= 2(116 – 0,5x33) · sin
15.945 = 55
мм.
Средний модуль
=
55
/ 16 = 3,44 мм.
2.3 Проверочные расчеты
Условие контактной прочности
,
причем контактное напряжения
.
Для его расчета необходимо уточнить коэффициент нагрузки
,
где
и
–
коэффициенты динамичности и концентрации
нагрузки.
Средняя скорость
/(1000
· 60) = π
· 63,36 ·
720 / (6 · 104)
= 2,38
м/с.
По этой скорости назначаем среднюю степень точности передачи. С понижением степени точности на одну степень в соответствии с /3/ находим
= 1,0;
= 1,1.
Коэффициент находим по /2/ в зависимости от отношения
= 0,25 · 3.5
/ (2 -
0,25) ≈ 0,5
и типа опор (шариковая или роликовая). В целях снижения расчетной нагрузки назначаем роликовые опоры.
Тогда
= 1,2;
= 1,20,9
= 1,17.
Окончательно
= 1,2;
= 1,287 и
483,5 МПа.
В этом случае недозагрузка
,
что допустимо.
Условие прочности по напряжениям изгиба:
,
где
– окружная сила,
Н;
F = 0,94 + 0,08u = 0,94 + 0,08x3,5 = 1,22;
–
коэффициент формы
зуба, выбираемый в зависимости от
эквивалентного числа зубьев.
;
;
.
По /3/ при
находим
= 3,97 и
= 3,77.
Сравнивая
=
267/3,97 = 67,3 и
=
236/3,47 = 62,6, видим, что расчет следует
проводить по колесу, как менее прочному.
МПа,
что существенно меньше, чем
.
Проверочные расчеты на перегрузку
=
1512 МПа;
=
572 МПа;
=
670,95 МПа;
=
177,8
МПа,
т. е. стратегическая прочность обеспечивается.
2.4 Силы, действующие в зацеплении
Окружные
Н.
Радиальная сила на шестерне и осевая сила на колесе
Н.
Осевая сила на шестерне и радиальная сила на колесе
Н.
Рисунок Силы, действующие в зацеплении конических колес с круговыми зубъями
3. Расчет цепной передачи
Исходные данные:
вращающий момент на ведущей звездочке T, Н∙м 244,77
угловая скорость
21,53
частота вращения ведущей звездочки n1, мин-1 205,71
передаточное число передачи u 4,7
работа двухсменная
нагрузка спокойная
температура окружающей среды t, ºC 18
диаметр приводного барабана Dб, мм 350
допускаемое удлинение (увеличение) шага цепи [∆P], % 3
Проектировочный расчет. Согласно исходным данным
при спокойной
нагрузке;
при двухсменной
работе;
при температуре
окружающей среды 18˚С.
Принимаем другие данные, необходимые для подбора приводной цепи:
Принятые данные Корректирующие
коэффициенты
смазывание цепи
– периодическое;
межосевое расстояние ap = 30…50,
при этом принимаем;
передача
горизонтальная, при этом;
регулирование
натяжения цепи – периодическое;
= k1k2k3k4k5k6k7
= 1,0·1,0·1,25·1,0·1,0·1,5·1,0 = 1,875
Так как
,
то рассчитываемую цепную передачу
относим к тихоходной. Поэтому
выбираем из ряда 13, 15, 17, 19, 21, 23 и принимаем
.
Число зубьев ведомой звездочки z2 = z1u=15·3,3 = 50.
Шаг роликовой цепи определяется формулой
,
где T1 = 244,77 Н·м; Kэ = 1,875; [p0] z - допустимое давление в шарнирах цепи, зависящее от шага цепи, числа зубьев и частоты вращения ведущей звездочки и шага цепи.
Задачу определения
P
решаем методом последовательных
приближений. Сначала выбираем трехрядную
цепь шага P
= 25,4 мм. Так как
и цепь трехрядная, то
,т.е.
величину
уменьшили на 20 %. Для трехрядной цепи
коэффициент рядности
mp = 2,5.
При этих данных
.
Ближайшее стандартное значение шага P = 25,4 мм. Следовательно, выбираем трехрядную приводную роликовую цепь шага 25,4 мм
3ПР-25,4-170,1 ГОСТ 13568,
Ее параметры: предельная статическая нагрузка на цепь
F1im = 170,1 кН;
масса одного метра цепи q = 7,5 кг; опорная поверхность шарниров
Аш = 534 мм2.
Проверка n1 ≤ nlim.
Для выбранной цепи
при
имеем
и
.
Скорость цепи
.
Передаваемая мощность в соответствии с исходными данными
Окружная сила
Нагрузка на валы и опоры. Радиальная сила, действующая на валы и опоры.
Fв = kвFt = 1,15·4023 = 4626 Н.