Расчет сателлита

Из предыдущих расчетов мы имеем

T_III = 7,7310⁶ Нмм ; n ^h_g = 630 об/мин ; t _h = 2000 ч ;

C =1 ; BT =4 ; HRC = 58-63 ,я принимаю HRC = 60 ;

HB = 600 ; IR = 0 ; марка стали 12Х2Н4А ;

вид термообработки - цементация

Теперь по схеме алгоритма определения допускаемых контактных напряжений мы рассчитываем их

 _{H lim b} =23HRC =2360= 1380 МПа

N_НО = 1210⁷ т. к HRC56

К _НЕ =1т. к. IR=0

N _НЕ =60n _g ^hct _hК _не = 60630 1 2000 1=7,5610⁷

т. к. N _НЕ  N _НО ,то

S _H =1,2- для поверхностного упрочнения

Окончательно имеем:

 _{H lim b} = 1380 МПа ; N_НО = 1210⁷ ; N _НЕ =7,5610⁷ ; К _HL=1,08

S _H =1,2 ; [ _H ]=1242МПа

Теперь по схеме алгоритма расчета допускаемого напряжения изгиба:

Из предыдущих расчетов

T_III =7,7310⁶ Нмм ; n ^h _g= 630об/мин; t _h = 2000 ч ;

C =1; BT =4 ; HRC = 58-63 ,я принимаю HRC = 60 ;

HB = 600 ; IR = 0 ; марка стали 12Х2Н4А ;

вид термообработки цементация

 _{F lim b} =800 МПа ;

m _F = 9 т. к HB350

К _FЕ =1 т. к. IR=0

N _FЕ = 60 n ^h_g ct _hК _FЕ = 60630112000 =7,5610⁷

т. к. N_FЕ  4 10⁶,то К _FL=1

К _FC=1 ,т. к HB350 при реверсивном нагружении

S _F =1,7

Окончательно имеем:

 _{F lim b} = 800 МПа ; N_FЕ = 7,5610⁷; К _FC=1;К _FL=1

S _F =1,2 ; [ _F ]=470,6 МПа ; К _FЕ =1 ; m _F = 9.

Расчет солнечного колеса

Из предыдущих расчетов мы имеем

T_III = 7,7310⁶ Нмм ; n ^h_a = 630об/мин ; t _h = 2000 ч ;

C =5 ; BT =4 ; HRC = 58-63 ,я принимаю HRC = 60 ;

HB = 600 ; IR = 0 ; марка стали 12Х2Н4А ;

вид термообработки цементация

Теперь по схеме алгоритма определения допускаемых контактных напряжений мы рассчитываем их

 _{H lim b} =23HRC =2360= 1380 МПа

N_НО = 1210⁷ т. к HRC56

К _НЕ =1 т. к.IR=0

N _НЕ =60n _a^hct _hК _не = 60630 5 2000 1=37,810⁷

т. к. N _НЕ N _НО,то

,

S _H =1,2 - для поверхностного упрочнения

.

Окончательно имеем:

 _{H lim b} = 1380 МПа ; N_НО = 1210⁷ ; N _НЕ =37,810⁷ ; К _HL=1

S _H =1,2 ; [ _H ]=1150МПа

Теперь по схеме алгоритма расчета допускаемого напряжения изгиба:

Из предыдущих расчетов

T_III =7,7310⁶ Нмм ; n ^h _a= 630 об/мин; t _h = 2000 ч ;

C =5; BT =4 ; HRC = 58-63 ,я принимаю HRC = 60 ;

HB = 600 ; IR = 0 ; марка стали 12Х2Н4А ;

вид термообработки - цементация

 _{F lim b} =800 МПа ;

m _F = 9 т. к HB350

К _FЕ =1

N _FЕ = 60 n ^h _a ct _hК _FЕ = 60630512000 =37,810⁷

т. к. N_FЕ  4 10⁶,то

К _FL=1 ,

К _FC= 1,

S _F =1,7,

.

Окончательно имеем :

 _{F lim b} = 800 МПа ; N_FЕ =37,810⁷; К _FC=1 ; К _FL=1

S _F =1,2 ; [ _F ]_a=470,6МПа ; К _FЕ =1 ; m _F = 9.

3. Определение основных габаритов передачи

Из предыдущих расчетов

T_ag = 0,4356 10⁶ Нмм ; n_a^h = 630об/мин ;  _{b a} =0,4 ;

 =0; [ _H ]=1150 МПа ; U_ag^h=1,

К^ =1,1 ; К _a = 49,5 ,т . к  =0,

,

,

.

Теперь по таблице значений коэффициентов динамической нагрузки,

найдем К_V = 1,2 ,

.

Теперь по таблице значений коэффициентов неравномерности распределения нагрузки, найдем

К_ =1,03,

К = К_V  К_ = 1,151,01 =1,16,

К К^.

Принимаем

4. Определение модуля и чисел зубьев

Из предыдущих расчетов

T_I =0,4356 10⁶ Нмм

U = 1; [_F] =470,6 МПа ;  = 20 ;  =0

Т. к вид термообработки цементация ,то по таблице m _min = 2,5мм,

Z_V =20 ; X =0 ; Y_ =1

,

Y_F = 4,08,

m m _min

По ГОСТу принимаем m=2,5 мм,

,

Принимаем

Z_ = 75,

Принимаем Z₁=38,

.

Условие сборки

целое число

=целое число ,т. е условие сборки выполняется

.

5. Определение геометрических размеров передачи

Из предыдущих расчетов

m=2,5 ; Z₁ =38 ; Z₂ =37 ;U =1; ; _t =20

,т. е.

X₁ =0 ; X₂ =0 ; X_ =0 ; Y =0 ; Y =0

мм,

мм,

мм,

мм,

мм,

мм,

мм,

мм,

Определяем _ и _

.

6. Проверочный расчет на контактную прочность

Исходные данные

T_ag=0,435610⁶Нмм;b_=40мм;[_H]_ag=1150МПа;U=1;n_ag^h=630об/мин;d_1=93,75;

Заранее принимаем Z_=1 т. к. передача прямозубая

, при таком _{b d}, k_=1,01,

.

При такой окружной скорости k_v=1,15 тогда

k =k _vk_=1,011,15=1,16

Принимаем Z_M=275мм,

Определяем действительное контактное напряжение в передаче:

Тогда:

Контактная прочность обеспечена. Перегрузка 1.

7. Проверочный расчет на изгибную прочность

Рассмотрим напряжения изгиба в зубе.

Исходные данные:

T₁=0,4356 10⁶ Нмм; b_=40 мм; Z₁=38; U₁=1; =0;

m=2,5;мм; k=1,16; [_F]₁=470,6 МПа

.

При таком Z_V; Y_F=3,8; Y_=1; Y_E=1, при =0.

Определим действительное напряжение изгиба в зубе солнечного колеса:

(_F) _{a g}=

Тогда:

Изгибная прочность обеспечена. Недогрузка 12

Рассмотрим напряжения изгиба в зубе сателлита :

Исходные данные:

T_ag=0,4356 10⁶ Нмм; b_=40 мм; Z₂=37; U₁=1; =0;

m=2,5; мм; k=1,16; [_F]_ag =470,6 МПа

При таком Z_V; Y_F=3,7; Y_=1; Y_E=1, при =0.

Определим действительное напряжение изгиба в зубе шестерни:

(_F)_ag=

Тогда:

Изгибная прочность колеса обеспечена. Недогрузка 7.

8. Определение ширины неподвижного колеса

Ширину неподвижного колеса определим из условия контактной прочности и из условия изгибной прочности.

а). Из условия контактной прочности :

где T_gb=0,78210⁶ Нмм,

,

[_H]_gb = 1150 МПа .

Тогда

мм,

б). Из условия изгибной прочности :

=31м,

где

Y_В =Y_ =1 при =0^

Из двух полученных значений , исходя из прочностных соображений , выбираем наибольшее ,т. е .

.

4. Проектирование альтернативного варианта редуктора

Производя расчет альтернативного варианта редуктора мы вводили те же данные , что и в первом случае , только при расчете быстроходной цилиндрической передачи мы делаем передачу косозубой с углом =14, а при расчете планетарной передачи _ba=0,5 .

Расчет альтернативного варианта редуктора произведен на машине .Результаты приведены в приложении.

Анализ результатов проектирования

Производя расчет альтернативного варианта редуктора мы вводили те же данные , что и в первом случае , только при расчете быстроходной цилиндрической передачи мы делаем передачу косозубой с углом =14, а при расчете планетарной передачи _ba=0,5 . Первый редуктор предпочтительнее ,чем второй ,т. к. он более компактный и в дальнейшем мы будем рассчитывать его.

5. Оценка размеров диаметров валов

Исходные данные :

,

,

.

Из условия прочности :

.

Принимаем

[]₁=50 МПа,

[]₂=65МПа,

[]₃=80 МПа,

₁=0,8,

₂=₃=0,7,

Тогда

,

Принимаем d₁=45мм,

,

Принимаем d₂=60мм,

,

Принимаем d₃=85мм,

Принимаем d_g=35мм.

6. Предварительный подбор подшипников.

Входной вал вращается с большим числом оборотов(n₁==2300 об/мин), передается небольшой крутящий момент (T₁==0,73 кНм).

Зубчатые колеса прямозубые , поэтому на вал действует только радиальная сила . Поэтому поставим на входной вал шарикоподшипники средней серии №309 (d₁=45мм , D₁= 100мм).

Крутящий момент , передаваемый промежуточным валом (T₂=1,98 Нмм) больше , чем на входном валу , а число оборотов в два раза меньше(n₂=840 об/мин).Зубчатые колеса прямозубые ; на вал действует только радиальная сила .Поставим на промежуточный вал шарикоподшипники легкой серии №212 (d₂=60мм , D₁= 110мм).

Ось сателлита не передает крутящего момента , она обеспечивает свободное вращение сателлитов с невысоким числом оборотов (n_g^h=630 об/мин),т. к. сателлиты имеют прямые зубья ,то на подшипники действует только радиальная сила. Поэтому поставим на сателлит шарикоподшипники легкой серии №207 (d=60мм , D= 110мм).

Выходной вал вращается с небольшим числом оборотов(n₃==210 об/мин) и передает большой крутящий момент(T₃==7,73 кНм) на несущий винт вертолета. На выходной вал действует как радиальная , так и осевая силы . Поэтому поставим на выходной вал в распор два конических роликовых подшипника легкой серии №7217 (d=85мм , D= 150мм).

7. Расчет сил в зацеплении.

Определим силы в зацеплении быстроходной ступени .Разложим усилие в зацеплении на две составляющих: окружную силу и радиальную .

Рис. 2

Определим эти силы :

кН ;

кН

кН

Определим силы в зацеплении солнца с сателлитом. Разложим усилие

в зацеплении на две составляющих :окружную силу и радиальную .

Определим эти силы:

кН

кН;

кН.

8. Расчет валов.

   1. Расчет входного вала.

Составим расчетную схему и построим эпюры изгибающих моментов и моментов кручения.

Реакции определяются находя сумму моментов относительно одной из опор ∑M=0.

Рис. 3

На входной вал установим два радиальных шариковых подшипника №309

Расчет подшипников см. таблицу 1,2

Расчет вала см. приложение 1.

2. Расчет промежуточного вала

Составим расчетную схему и построим эпюры изгибающих моментов и моментов кручения.

Реакции определяются находя сумму моментов относительно одной из опор ∑M=0.

Рис. 4

На промежуточный вал установим радиальный шариковый подшипник №212 и №214

Расчет подшипников см. таблицу 1. Расчет вала см. приложение 1

3. Расчет рессоры

На вал действует только крутящий момент Мкр=1,98кН∙м

Расчет вала см. приложение 1.

4. Расчет оси сателлита.

Составим расчетную схему и построим эпюры изгибающих моментов и моментов кручения.

Рис. 5

Реакции определяются находя сумму моментов относительно одной из опор ∑M=0.

Рис. 6

На ось сателлита установим два радиальных шариковых подшипника №207

Расчет подшипников см. таблицу 1,2

Расчет вала см. приложение 1.

5. Расчет выходного вала.

Составим расчетную схему и построим эпюры изгибающих моментов и моментов кручения.

Реакции определяются находя сумму моментов относительно одной из опор ∑M=0.

Рис. 7

На выходной вал установим два радиально-упорных конических роликовых подшипника №7217

Расчет подшипников см. таблицу 1,2

Расчет вала см. приложение 1.

6. Расчет валов.

Анализируя расчет валов, приведенный в приложениях, убеждаемся, что коэффициент запаса прочности всех валов больше минимально допустимой величины (n=1,8), все валы проходят по прочности (см. приложение 1).

9. Расчет подшипников

Эквивалентная динамическая нагрузка определяется по формуле:

где X – коэффициент радиальной нагрузки

Y - коэффициент осевой нагрузки

V – коэффициент вращения

Kб – коэффициент безопасности

K_T – температурный коэффициент

Номинальная долговечность подшипника в рабочих часах:

где С - динамическая грузоподъемность

K_кач – коэффициент повышения грузоподъемности авиационных подшипников.

a₂₃ – коэффициент качества металла и условий работы

m – показатель степени (для шариковых m=3, для роликовых m=10/3)

Т.к. вычисления производятся по одной формуле, то расчет рациональнее выполнить в электронной таблице EXCEL. Результат расчета приведен в таблице 1,2. Алгоритм расчета приведен в приложении 2.

Таблица 1

Таблица 2

В результате расчета убеждаемся, что долговечность всех подшипников больше минимально допустимой величины (Lh=2000ч), все подшипники проходят по долговечности.