2.4. Расчет зубьев цилиндрических эвольвентных передач на выносливость при изгибе

,

где – окружная сила, Н (см. п. 3.3.7 и 4.1.9);

b_w – рабочая ширина венца в зубчатой передаче, мм;

m(m_n) – нормальный модуль, мм;

К_А – коэффициент, учитывающий внешнюю нагрузку;

К_Fv – коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении до зоны резонанса;

К_Fβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий;

К_F – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

Y_FS – коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений;

Y_β – коэффициент, учитывающий наклон зуба;

Y_ – коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев.

.

Из данного расчета видно, что происходит значительная недогрузка передачи. Однако, перерасчет не требуется, т.к. определяющей является контактная, а не изгибная прочность.

2.4.1. Примем значения следующих коэффициентов:

К_А = 1;

К_Fβ=1,1 (при );

К_F=1,07 (по графику 4.7 в зависимости от v=2,07).

2.4.2. Коэффициент К_Fv:

где

где =0,06 (для шевронной передачи ( ));

=5,6 (при ).

2.4.3. Коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений в передачах внешнего зацепления:

;

где х=0;

;

.

2.4.4. Коэффициент Y_β, учитывающий наклон зубьев:

Т.к. принимаются только значения Y_β ≥ 0,7,то полученное значение станет равным Y_β = 0,7.

2.4.5. Коэффициент Y_, учитывающий перекрытие зубьев:

(при ε_β ≥ 1).

3. Расчет передачи с зубчатым ремнем

3.1. Находим модуль зубчатого ремня:

мм

Полученное значение округляем до ближайшего из стандартного ряда, m=7 мм.

Модуль m, мм	р, мм	S, мм	h, мм	H, мм	, мм	 º	b, мм	zp
7,0	21,99	8,0	6,0	11,0	0,8	40	40,0…125	56…140

По стандартному ряду принимаем: b=80 мм; z_p=100.

В зависимости от модуля m=7 мм и частоты вращения малого шкива n₁=1432 мин^-1 выбирают число зубьев z ₁ на малом шкиве (табл. 2).

Наименьшее число зубьев z1 min	Рекомендуемое число зубьев z1 при n1=1500 мин-1	Наибольшее число зубьев z2 max	Наибольшее передаточное отношение umax
18	24	120	5,7

3.2. Число зубьев большого шкива:

3.3. Делительные диаметры шкивов:

- малого шкива: мм;

- большого шкива: мм.

3.4. Минимальное межосевое расстояние:

мм

где с = 3·m=3·7=21 (при m  5 мм)

3.5. Определение предварительного значения длины ремня L_р, ориентировочного числа зубьев ремня z_р, длины ремня L_p:

По стандартному ряду принимаем .

≈2200мм

3.6. Уточняем межосевое расстояние:

где

3.7. Найдем угол обхвата α₁ на малом шкиве и число зубьев ремня z_р0 , находящихся в зацеплении с малым шкивом:

α₁ = 180° – 57,3°· 180° – 57,3°·

3.8. Вычисляем скорость ремня:

м/с

3.9. Определяем расчетную силу, передаваемую зубчатым ремнем:

Н

3.10. Находим удельную силу, передаваемую ремнем шириной 1 мм:

Н

где [F₀]=32 (принимается в зависимости от модуля m=7 (табл. 3));

C_z=1 (при z_р0 ≥ 6);

C_u=1 (при u ≥ 0,8);

C_p = C_p1·C_p2=0,94·0,87=0,82

где C_p1=0,94 (при нагрузке умеренных колебаний (табл. 4));

C_p2=0,87 (двухсменная работа).

3.11. Требуемая ширина ремня:

мм

где θ=0,008 (принимается в зависимости от модуля m=7 (табл. 3));

C_w=1,15 (при b=80).

3.12. Находим силу предварительного натяжения ремня:

Н

3.13. Определяем силу, действующую на вал:

F_r =F_р= (1,0…1,2)·F_t=1,1·396,83=436,51 Н.

3.14. Расчет малого и большого шкивов:

Шкивы изготовляют литыми из чугуна марки СЧ 20, которые применяют при окружной скорости до 30 м/с из-за опасности разрыва от действия центробежных сил чугунные шкивы. Т.к. окружная скорость составляет 12,6 м/с, то выбранный материал для изготовления шкивов вполне удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Т.к. передаточное число u₁=2,2 необходимость в создании фланцев на краях шкивов отпадает.

Передача вращения между валом и ступицей шкива осуществляется шпоночным соединением. Для предотвращения осевого смещения ступица закрепляется на валу торцевой шайбой, фиксируемой болтом М6 и цилиндрическим штифтом диаметром 4 мм.

Рекомендуемые посадки ступицы шкива на вал в случае шпоночного соединения при нереверсивной работе H7 / k6.

Размеры впадины шкива	Модуль m, мм
	7
Ширина, Sш, мм	7,5
Глубина, hш, мм	8,5
Угол ш, град.	40+2

Диаметры вершин зубьев малого и большого шкивов:

- малого шкива: d_а1 = d₁ – 2 + k=168 – 2∙0,8+0,8=166,44 мм;

где ;

где Н∙м;

- большого шкива: d_а2 = d₂ – 2 + k=371 – 2∙0,8 – 0,003=369,24 мм;

где ;

где Н∙м.

Диаметры впадин зубьев малого и большого шкивов:

- малого шкива: d_f1 = d_a1 – 2 · h_ш=166,44 –2∙8,5=149,44 мм;

- большого шкива: d_f2 = d_a2 – 2 · h_ш=369,24 –2∙8,5=352,24 мм.

Ширина обода шкивов без фланцев:

B=b + m=40+7=47 мм.

Диаметры ступиц малого и большого шкивов:

- малого шкива: d_ст1=1,65∙d_{в эл. дв.}=1,65∙28=46,2=45 мм;

- большого шкива: d_ст2=1,65∙d_{в быстр.}=1,65∙25=41,25=42 мм.

Толщина ободов ступиц:

δ=1,5∙m+2=1,5∙7+2=15,5 мм.

Диаметры ободов ступиц малого и большого шкивов:

- малого шкива: d_вн1=d_f1 – 2δ= 149,44–2∙12,5=124,44=125 мм;

- большого шкива: d_вн2=d_f2 – 2δ= 352,24–2∙12,5=327,4=320 мм.

Толщина дисков ступиц:

C=1…1,2∙δ=1∙12,5=12,5=13 мм.

Длина ступиц малого и большого шкивов:

- малого шкива: l_ст1=1,2…1,5∙ d_{в эл. дв.}=1,5∙28=42 мм;

- большого шкива: l_ст2=1,2…1,5∙ d_{в быстр.}=1,5∙25=38 мм.

Диаметры отверстий в диске малого и большого шкивов:

мм;

мм.