1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

1. КПД привода

η =η ₁³ · η₂ · η₃ · η₄ · η₅, где

η₁ = 0,99 – кпд пары подшипников качения

η₂ = 0,97 – кпд закрытой конической передачи

η₃ = 0,97 - кпд закрытой цилиндрической передачи

η₄ = 0,98 - кпд муфты

η₅ = 0,93 - кпд открытой цепной передачи

(лит.1, стр.61 табл.7)

η = 0,99⁴ · 0,97 · 0,97 · 0,98 · 0,93 = 0,82

2. Требуемая мощность электродвигателя

По ГОСТ 19523-81 выбираем электродвигатель 4АМ112МА6У3 мощностью

Рэ=3 кВт и n_d =955 об/мин.

3. Частота вращения звездочки

(По таблице 1.2 литература 1) примем предварительно передаточное отношение цепной передачи 2-7 , передаточное число конической передачи 2-5, цилиндрическая 2-6 . Общее передаточное отношение должно быть в диапазоне 8-210.

4. Проверим общее передаточное отношение:

U=111 попадает в диапазон 8-210. Частные передаточные числа можно принять:

Для цепной передачи:

Выберем U_ц =5 (По таблице 1.2 литература 1)

Тогда для редуктора передаточное отношение будет равно:

5. Передаточное отношение двухступенчатого редуктора определяется по формуле:

U_т – для развернутой схемы, как в нашем случае, равно

Выбираем значения U_т и U_б (По таблице 1.2 литература 1):

U_т = 5,1 (цилиндрическая передача)

U_б = 4,3(коническая передача)

6. Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора и приводного вала роликового конвейера:

Вал 1
Вал 2
Вал 3
Вал 4

7. Крутящие моменты на валах редуктора:

Т₂ = Т₁ · U_б · η₁ · η₂ =26.5· 4,3 · 0,99 · 0,97 = 109,4 Н·м=109,4 ·10³ Н ·мм

Т₃ = Т₂ · U_т · η₁ ³ · η₃ =109,4 · 5,1 · 0,99³ · 0,97= 525 Н·м=525 ·10³ Н ·мм

2 Расчет быстроходной конической передачи

Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой (полагая, что диаметр шестерни не превысит 120 мм).

Принимаем для шестерни сталь 40Х улучшенную с твердостью НВ 270, для колеса сталь 40Х улучшенную с твердостью НВ 245.

1. Допускаемые контактные напряжения:

δ_нlimb = 2НВ+70 = 2 · 245+70 = 560

При длительной эксплуатации коэффициент долговечности K_HL=1

Коэффициент безопасности примем [S_H]=1,15

2. Определим начальный средний диаметр колеса

Для прямозубых передач К_d =99

При консольном расположении шестерни К_Нβ = 1,35

Принимаем коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию

Принимаем ближайшее стандартное значение d_l2 = 225 мм

Принимаем число зубьев шестерни z₁ =25, тогда z₂ = z₁· U_б =25 · 4,3 = 107,5

Примем z₂ = 108, тогда уточним U_б= 4,32

Отклонение от заданного , что допустимо.

Внешний окружной модуль:

Уточняем значение:

Отклонение от стандарта , что допускается

Углы делительных конусов:

Внешнее конусное расстояние R_l и длинна зуба b:

Принимаем b=33 мм

Внешний делительный диаметр шестерни:

Принимаем d_e1=53мм

Средний делительный диаметр шестерни:

Внешние диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев):

Средний окружной модуль:

Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру:

Средняя окружная скорость колес:

Для конических передач назначают обычно 7-ю степень точности.

Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:

При , консольном расположении колес и твердости НВ<350, коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба,

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями,

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении, для прямозубых колес при

Таким образом,

Проверяем контактное напряжение по формуле:

Силы в зацеплении:

Окружная:

Радиальная для шестерни, равная осевой для колеса,

Осевая для шестерни, равная радиальной для колеса,

Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:

Коэффициент нагрузки

При , консольном расположении колес, валах на роликовых подшипниках и твердости НВ<350,

При твердости НВ<350, скорости ,

Коэффициент формы зуба выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев:

Для шестерни

Для колеса

При этом

Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:

Для стали 40Х улучшенной при твердости НВ<350

Для шестерни:

Для колеса:

Коэффициент запаса прочности [S_F]= [S_F]’ · [S_F]”

[S_F]’=1,75

[S_F]”=1

[S_F]=1,75

Допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость:

Для шестерни:

Для колеса:

Для шестерни отношение:

Для колеса:

Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, так как полученное отношение для него меньше:

Проверяем зуб колеса:

Условие прочности выполняется.