2. Определение передаточного числа привода и его ступеней

Общее передаточное число привода

u = n₁/n_рм = 1415/37 = 38,2

Рекомендуемые значения передаточных чисел [1c.43]:

- для червячной передачи 10÷35,5

- для открытой ременной 2÷4.

Принимаем для червячной передачи u₂= 20, тогда для открытой передачи

u₁= u/u₂= 38,2/20 = 1,91 принимаем u₁ = 2

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

Числа оборотов валов и угловые скорости:

n₁ = n_дв =1415 об/мин ₁ =1415π/30 =148,2 рад/с

n₂ = n₁/u₁ =1415/2,0 =708 об/мин ₂=708π/30 = 74,1 рад/с

n₃ = n₂/u₂ =708/20 = 35 об/мин ₃= 35π/30 = 3,67 рад/с

Фактическое значение скорости вращения колонны

v = zpn₃/6·10⁴ = 9·125·35/6·10⁴ = 0,67 м/с

Отклонение фактического значения от заданного

δ = (0,7 – 0,67)100/0,7 = 4,2% < 6%

Мощности передаваемые валами:

P₁ = P_тр = 1760 Вт

P₂ = P₁η_рпη_пк = 1760·0,97·0,995 = 1698 Вт

P₃ = P₂η_чпη_пк = 1698·0,80·0,995 = 1351 Вт

Крутящие моменты:

Т₁ = P₁/₁ = 1760/148,2 = 11,8 Н·м

Т₂ = 1698/74,1 = 22,9 Н·м

Т₃ = 1351/3,67 = 368,2 Н·м

Результаты расчетов сводим в таблицу

Вал	Число оборо­тов об/мин	Угловая ско­рость рад/сек	Мощность кВт	Крутящий момент Н·м
Вал электродвигателя	1415	148,2	1,760	11,8
Ведущий вал редуктора	708	74,1	1,698	22,9
Ведомый вал редуктора	35	3,67	1,351	368,2

3 Выбор материалов червячной передач и определение допускаемых напряжений

Принимаем, согласно рекомендациям [1c.53], для червяка сталь 45 с закалкой до твердости >HRC45.

Ориентировочное значение скорости скольжения:

v_s = 4,2u₃10^-3M₂^1/3 = 4,220,03,6710^-3368,2^1/3 = 2,2 м/с,

при v_s <5 м/с рекомендуется [1 c54] бронза БрА10Ж4Н4, способ отливки – центробежный: _в = 700 МПа, _т = 460 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

[]_H = 300 – 25v_s = 300 – 252,2 = 247 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба при реверсивной передаче:

[]_F = 0,16_вK_FL,

где К_FL – коэффициент долговечности.

K_FL = (10⁶/N_эН)^1/9,

где N_эН – число циклов перемены напряжений.

N_эН = 573₂L_h = 5733,6714000 = 3,910⁷.

K_FL = (10⁶/3,910⁷)^1/9 = 0,665

[]_F = 0,167000,665 = 75 МПа.

Таблица 3.1

Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка стали	Термоо-бработка	σв	σ-1	[σ]Н	[σ]F
			Н/мм2
Червяк	45	Закалка >HRC45	780	335
Колесо	Сборное: венец – БрА10Ж4Н4		700	460	247	75

4 Расчет закрытой червячной передачи

Межосевое расстояние

= 61(368,2·10³/247²)^1/3 =104 мм

принимаем а_w = 100 мм

Основные геометрические параметры передачи

Модуль зацепления:

m = (1,51,7)a_w/z₂,

где z₂ – число зубьев колеса.

При передаточном числе 20,0 число заходов червяка z₁ = 2, тогда число зубьев колеса:

z₂ = z₁u = 220,0 = 40

m = (1,51,7)100/40 = 3,84,3 мм,

принимаем m = 4,0 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

q = (0,2120,25)z₂ = (0,2120,25)40 = 8,510

принимаем q = 10

Коэффициент смещения

x = a/m – 0,5(q+z₂) = 100/4,0 – 0,5(10+40) = 0

Фактическое значение межосевого расстояния:

a_w = 0,5m(q+z₂+2x) = 0,54,0(10+40 – 20) = 100 мм

Делительный диаметр червяка:

d₁ = qm =104,0 = 40 мм

Начальный диаметр червяка d_w1 = m(q+2x) = 4,0(10-2·0) = 40,0 мм

Диаметр вершин витков червяка:

d_a1 = d₁+2m = 40+24,0 = 48 мм.

Диаметр впадин витков червяка:

d_f1 = d₁ – 2,4m = 40 – 2,44,0 = 30 мм.

Длина нарезной части червяка:

b₁ = (10+5,5|x|+z₁)m + C = (10+5,50+2)4,0+0 = 48 мм.

при х < 0  С = 0.

Делительный угол подъема линии витка:

 = arctg(z₁/q) = arctg(2/10) = 11,31º

Делительный диаметр колеса:

d₂ = mz₂ = 4,040 = 160 мм.

Диаметр выступов зубьев колеса:

d_a2 = d₂+2m(1+x) = 160+24,0(1+0) = 168 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса:

d_f2 = d₂ – 2m(1,2 – x) = 160 – 24,0(1,2 – 0) = 150 мм.

Наибольший диаметр зубьев колеса:

d_am2 = d_a2+6m/(z₁+2) = 168+64,0/(2+2) = 174 мм.

Ширина венца колеса:

b₂ = 0,355a_w = 0,355100 = 36 мм.

Фактическое значение скорости скольжения

v_s = u₂d₁/(2000cos) = 203,6740/(2000cos11,31º) = 1,54 м/с

Уточняем значение допускаемого контактного напряжения

[]_H = 300 – 25v_s = 300 – 251,54 = 262 МПа.

Коэффициент полезного действия червячной передачи

 = (0,950,96)tg/tg(+)

где  = 2,50º - приведенный угол трения [1c.74].

 = (0,950,96)tg11,31º/tg(11,31º+2,50º) = 0,78.

Силы действующие в зацеплении

Окружная на колесе и осевая на червяке:

F_t2 = F_a1 = 2Т₂/d₂ = 2368,210³/160 = 3744 H.

Радиальная на червяке и колесе:

F_r1 = F_r2 = F_t2tg = 3744tg20 =1363 H.

Окружная на червяке и осевая на колесе:

F_t1 = F_a2 = 2M₁/d₁ = 222,910³/40 = 955 H.

Расчетное контактное напряжение

_Н = 340(F_t2K/d₁d₂)^0,5,

где К – коэффициент нагрузки.

Окружная скорость колеса

v₂ = ₃d₂/2000 = 3,67160/2000 = 0,30 м/с

при v₂ < 3 м/с  К = 1,0

_Н = 340(37441,0/40160)^0,5 = 260 МПа,

недогрузка (262 – 260)100/262 = 0,8% <10%.

Расчетное напряжение изгиба для зубьев колеса

_F = 0,7Y_F2F_t2K/(b₂m),

где Y_F2 – коэффициент формы зуба колеса.

Эквивалентное число зубьев колеса:

z_v2 = z₂/(cos)³ = 40/(cos11,31º)³ = 42,4  Y_F2 = 1,52.

_F = 0,71,5237441,0/(364,0) = 27,7 МПа.

Условие _F < []_F = 75 МПа выполняется.

Так как условия 0,85<_H < 1,05[_H] и _F < [_F] выполняются, то можно утверждать, что устойчивая работа червячной закрытой пере­дачи обеспечена в течении всего срока службы привода.

5. Расчет и проектирование поликлиновой ременной передачи