2.1.3 Проверочные расчёты передачи

Окружная скорость колёс и степень точности передачи:

, где

- угловая скорость шестерни;

- диаметр шестерни;

м/с.

При такой скорости следует принять 8-ю степень точности передачи.

Коэффициент нагрузки:

.

Значения К_Н даны в [6,табл.3.5]: при _bd =1, и симметричном расположении колёс относительно опор с учётом изгиба ведомого вала от натяжения цепной передачи К_Н =1,1.

По [6,табл.3.4, с.32] для прямозубых колес К_Н =1.

По [6,табл.3.6, c.32] для косозубых колёс при V<5м/с имеем К_Н = =1,05.

Проверка контактных напряжений производится по формуле:

,где

[]_H – допускаемое расчетное контактное напряжение, []_H=628 МПа;

К_Н – коэффициент нагрузки,К_Н=1,155;

Т₂ – вращающий момент на валу колеса, Т₂ =578,7 Н·м;

_ва – коэффициент ширины зубчатого венца,_ва=0,35;

u – передаточное число, u=4;

– ширина зубчатого венца колеса, b=56 мм;

;

Оценка степени использования материала:

Недогрузка в 8,8% допустима.

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле:

,где

Допускаемое расчетное контактное напряжение []_F=286МПа;

Коэффициент нагрузки:

.

По таблице [6, т.3.7] при и симметричном расположении прямозубых зубчатых колес относительно опор К_F=1,1, К_F=1,1, =1.

.

Коэффициент прочности зуба по местным напряжениям Y_F, зависящий от эквивалентного числа зубьев z_v:

у шестерни: ; ;

у колеса: ; ;

При этом Y_FS1=4,09, Y_FS2 =3,62.

Находим отношения :

для шестерни: МПа;

для колеса: МПа;

Далее рассчитываем зубья колеса, для которого найденное отношение меньше.

Определяем коэффициенты Y_ и :

; ;

для средних значений коэффициента торцового перекрытия _=1,5 и 8-й степени точности.

Циклическая прочность обеспечена.

Произведем проверочные расчеты на прочность при пиковой нагрузке:

где

T_пуск/T = 1,3 (по техническому заданию);

- контактные напряжения, =572,6 МПа;

- максимальные контактные напряжения;

где

T_пуск/T = 1,3 (по техническому заданию);

- напряжения изгиба, =232,8 МПа;

- максимальные напряжения изгиба;

Условия прочности при пиковой нагрузке выполнены.

2.1.4 Определение сил, действующих в зацеплении

Силы, действующие в зацеплении:

- окружная ;

- радиальная ; ;

- осевая ; .

Рис.1

2.2 Расчет цилиндрической быстроходной зубчатой передачи

2.2.1 Выбор материала зубчатых колёс, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений

Шестерня – сталь 40ХН, термообработка – закалка, твёрдость 45HRC; колесо – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твердость 310HB.

Допускаемые контактные напряжения:

,

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов. По [6, табл. 3.2]

• для шестерни =18HRC+150=960 МПа; для колеса =2HB+70=690 МПа;

K_HL – коэффициент долговечности;

;

где N_HE – эквивалентное число циклов перемены напряжений,

, где - базовое число циклов;

-коэффициент эквивалентности по контактным напряжениям, зависящий от режима нагружения. Для заданного режима:

,

где - суммарный ресурс, ,

где - число лет, =3

- коэффициент годовой эксплуатации;

- коэффициент суточной эксплуатации;

,

– количество зацеплений, с=1;

- число оборотов, =2900мин ;

;

Откуда, .

- база испытаний, зависящая от твердости:

При числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают К_HL=1, а коэффициент безопасности =1,1.

Принимаемое допускаемое контактное напряжение для шестерни:

Число циклов для колеса в u=5 раз меньше, чем для шестерни при ; имеем:

;

;

При числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают К_HL=1, а коэффициент безопасности =1,1.

Принимаемое допускаемое контактное напряжение для колеса:

Для косозубых и шевронных колёс расчетное допускаемое контактное напряжение:

,

где - допускаемое контактное напряжение;

- допускаемое контактное напряжение для шестерни,

=872МПа;

- допускаемое контактное напряжение для колеса,

=628 МПа;

- минимальное допускаемое контактное напряжение,

=628МПа;

Коэффициент запаса изгибной прочности:

, где

=1,75, для материалов колёс;

= 1, для штамповок и поковок.

Допускаемые напряжения находим по формуле:

где - предел выносливости при нулевом цикле изгиба;

для шестерни: = 500МПа, для колеса: , откуда для шестерни: МПа,

для колеса: МПа.

Выбираем наименьшее значение:

МПа.