1.6. Определение передаточного отношения привода и разбивка

его по ступеням

Передаточное отношение привода:

(8)

Затем проводится разбивка передаточного отношения привода между редуктором и открытой передачей, находящейся вне редуктора (ременной, цепной, зубчатой). Необходимо отметить, что задача эта многовариантная и от ее решения зависят габариты, масса, КПД и стоимость привода.

Разбивку передаточного отношения привода проводят таким образом, что, вначале назначают передаточное отношение i_j открытой передачи по табл.2, далее определяют передаточное отношение i_р редуктора:

(9)

Если в техническом задании не задано число ступеней, необходимо их выбрать. Разбить передаточное отношение многоступенчатого редуктора, между отдельными ступенями руководствуясь рекомендациями табл.5. Главный принцип разбивки по ступеням заключается в следующем – добиться равномерной нагрузки на ступени, а это возможно при увеличении передаточного отношения быстроходной ступени, за исключением коническо–цилиндрического редуктора, в котором передаточное отношение конической передачи значительно меньше в силу конструктивного ее исполнения и действующих сил в зацеплении.

Таблица 5

Выбор передаточных чисел отдельных ступеней

1.7. Определение кинематических и силовых параметров

Связь между мощностями и частотами вращения отдельных ступеней выражаются зависимостями:

(10)

(11)

Вращающие моменты на валах определяются по одной из формул:

(12)

или

(13)

Результаты расчета для всех валов сводят в табл.6 .

Таблица 6

Силовые и кинематические параметры привода

№ вала	Мощность Р, кВт	Частота вращения n, мин-1	Угловая скорость ω, рад/с	Вращающий момент Т, Н  м
1
2
3
4

2.Выбор материала для изготовления колес, определение величин допускаемых напряжений

Выбор материала для изготовления деталей разрабатываемой конструкции является одним из важнейших этапов проектирования. Это объясняется тем, что при обоснованном назначении материала и его термообработки можно получить значительный выигрыш не только за счет снижения массы и габаритов конструкции, но и существенно продлить срок ее службы, а также уменьшить затраты на обслуживание и ремонт.

В процессе обоснования правильности выбора материала для изготовления конкретной детали необходимо учитывать как можно больше факторов сопутствующих изготовлению и эксплуатации проектируемого привода.

Материал зубчатых колес должен обеспечивать: для закрытых передач – высокую сопротивляемость усталостному выкрашиванию поверхностных слоев зубьев, для открытых передач – высокую прочность зубьев на изгиб и износостойкость передачи. Этим требованиям отвечают термически обрабатываемые углеродистые и легированные стали. В малонагруженных передачах иногда применяют чугуны и пластмассы.

Нагрузочная способность передач редукторов обычно лимитируется контактной прочностью.

В зависимости от твердости стальные зубчатые колеса разделяют на две основные группы: твердостью Н  НВ 350, полученной за счет улучшения (закалка с высоким отпуском) или нормализации (нагрев с охлаждением на воздухе); твердостью Н > НВ 350, полученной за счет химикотермического упрочнения (поверхностное насыщение углеродом или азотом и последующая закалка).

Твердость материала Н < НВ 350 позволяет производить чистовое нарезание зубьев после термообработки. При этом можно получить высокую точность без применения отделочных операций (шлифовки, притирки и т. п.). Колеса этой группы хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Для лучшей приработки зубьев твердость шестерни рекомендуют назначать больше твердости колеса на 30-50 единиц: Н₁ >Н₂ + (30…50) НВ.

Технологические преимущества материала при Н  НВ 350 обеспечили ему широкое распространение в условиях мелкосерийного производства в мало- и средненагруженных передачах.

При Н > НВ 350 (вторая группа материалов) твердость выражается обычно в единицах HRC. Применение высокотвердых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач. Однако с высокой твердостью связаны некоторые трудности:

1. Высокотвердые материалы плохо прирабатываются, поэтому они требуют повышенной точности изготовления, повышенной жесткости валов и опор.

2. Нарезание зубьев при высокой твердости затруднено, поэтому термообработку выполняют после нарезания. Некоторые виды термообработки (объемная закалка, цементация) сопровождаются значительным короблением зубьев. Для исправления форм зубьев требуются дополнительные операции: шлифовка, притирка, обкатка и т.п.

Улучшение (закалка с высоким отпуском) применяется для зубчатых колес мелкосерийного и индивидуального производства при отсутствии жестких требований к габаритам, а также для малогабаритных зубчатых колес. Чистовое нарезание зубьев улучшенных колес проводят после термической обработки, что исключает необходимость их шлифования при обеспечении достаточной точности. Твердость улучшенных зубчатых колес ограничивают технологическими условиями обеспечения достаточной стойкости инструмента: для колес небольших размеров применяют твердость Н = 280…320 НВ, для крупных колес – Н = 200…240 НВ.

Нормализация (нагрев с охлаждением на воздухе) до твердости Н = 150…220 НВ применяется только для крупногабаритных колес, выполненных из стального литья. В табл. 7 приведены рекомендуемые сочетания материалов шестерни и колеса, их термообработка и пределы контактной и изгибной выносливости.

Объемная закалка до твердости Н = 45…55 HRC не сохраняет вязкую сердцевину, что приводит к хрупкому разрушению зубьев при динамических нагрузках. Поэтому такой вид термообработки для зубчатых колес не рекомендуется.