- •Кинематический расчет и выбор электродвигателя.
- •Выбор материалов зубчатых колес.
- •Расчет на контактную прочность.
- •Расчет валов.
- •Расчет вала на жесткость (на примере тихоходного вала).
- •Расчет вала на статическую прочность(на примере тихоходного вала).
- •Подбор подшипников.
- •Расчет шпоночных и шлицевых соединений.
- •Подбор муфты.
- •Расчет элементов корпуса.
Кинематический расчет и выбор электродвигателя.
Найдем общий КПД привода:
общ = б * т * оп*4пп = зцп * зцп * оцп*4пп
зцп , оцп — к.п.д. механических передач;
пп — к.п.д. одной пары подшипников
Значения к.п.д. для различных типов передач и подшипников приведены в табл. 1.
Tипы передач и подшипников |
к.п.д. | |
Закрытые передачи |
Открытые передачи | |
Цилиндрическая зубчатая передача |
0,97…….0,98 |
0,94…0,96 |
Коническая зубчатая передача |
0,95….0,97 |
0,93…0,95 |
Одна пара подшипников каченея или скольжения |
0,985…..0,995 |
|
Табл. 1
б = т = 0,97, пп =0,995
оцп = 0,93, тогда
общ= 0,97 0,97 0,93 0,9954 = 0,857
Разбавка общего передаточного числа привода по ступеням.
Оценим общее передаточное числа привода :
Uобщ= Uб * Uт* Uоп
Сначала назначаем передаточное число открытой передачи .Примем Uоп = 2
Uб * Uт = Uред = Uобщ / Uоп = 16,11 / 2 = 8,05
По условиям удобства смазки (когда диаметры колес обеих ступней получаются приблизительно одинаковыми):
Коэффициент относительной ширины
Определение крутящих моментов валов .
Определение частот вращения на валах привода.
Нахождение диаметров валов. Выбор марки электродвигателя.
28,37мм
36,7мм
Округляем их до ближайшего кратного 5:
= 20мм
=30мм,=40мм,=50мм.
Подбираем электродвигатель:
4A 100 L4, L=40мм , Nэл= 4 кВТ, nэл= 1450 об/мин
Полученные данные сведём в табл. 2
Табл. 2.
Номер вала |
Частота вращения валов, n, об/мин |
Крутящие моменты на валах, T, Н*мм |
диаметр вала dв, мм |
В1 |
1450 |
26300 |
20 |
В2 |
402,77 |
91370 |
30 |
В3 |
183,1 |
194000 |
40 |
В4 |
91,5 |
359035 |
50 |
Вывод : ознакомились со схемой редуктора ,определили крутящие моменты на валах, диаметры и частоты вращения валов,а также подобрали электродвигатель.
Расчет механических передач (на примере цилиндрической передачи).
Рассмотрим тихоходную передачу.
Исходные данные:
=2,2
==91370 Н*мм
== 194000 Н*мм
==402,77 об/мин
==183,1 об/мин
=30мм
Находим делительные диаметры:
=+5+4=30+5+4*8=67мм = =67*2,2=147,4мм
Межосевое расстояние:
=(+=(67+147,4)/2=107,2мм
Далее определяем допускаемое контактное напряжение:
= 340/*)
=340/*)= 679.8 МПа
Выбор материалов зубчатых колес.
Допускаемые контактные напряжения при расчете зубчатых передач на контактную прочность определяются по формуле:
где - базовый предел выносливости поверхностей зубьев по контактным напряжениям для пульсирующего (П-го) цикла, значения которого приведены в табл.3
Табл. 3
№ |
Термообработка или химико-термическое упрочнение |
Твердость |
Н /
|
1 I. |
Нормализация, улучшение
улучшкен ууулучшеникуулучшение |
HВ ≤ 350 |
2НВ+70 70 |
2 |
Объемная закалка |
НRС = 38...50 |
I8HRC+150 + 150 |
3 |
Поверхностная закалка |
HRС = 40...56 |
I7HRC+200 + 200 |
4 |
Цементация |
НВС = 54...64 |
23HRC |
5 |
Азотирование |
ККС = 55...75 |
20HRC |
Sн - коэффициент безопасности, который можно принять:
Sн = I, I - для случая нормализации, улучшения и объемной закалки;
Sн = I,2 - для случая поверхностной закалки, цементации и азотирования;
- коэффициент долговечности, зависящий от характера нагрузки и от числа циклов нагружения зубьев.
Для однородной структуры материала (нормализация, улучшение, объемная закалка) коэффициент ограничивают в пределах: 1,0 ≤≤ 2,6.
В случае поверхностной закалки, цементации и азотирования:
1,0 ≤ ≤ 1,8.
выражаем =/= 679,8 *1,1/2=373,9 MПа
находим твердость материала:
2НВ+70=
НВ=( - 70)/2=(373,9-70)/2=152 МПа<350МПа
Находим подходящую марку стали: Ст 35,вид термообработки – нормализация.
Допускаемые изгибные напряжения.
При расчете зубьев на изгиб допускаемое изгибное напряжение может быть определено таблице 4:
Табл.4
№ |
Термообработка или химико- |
Твердость | |
пп |
термическое упрочнение |
|
|
I. |
Нормализация или улучшение |
НВ ≤ 350 |
1,8 HB НВ |
2. |
Объемная закалка |
HRC = 45...55 |
600 |
3. |
Поверхностная закалка |
HRC = 48...58 |
600…700 ...700 |
|
|
(в сердцевине НВС = 25...35) |
|
4. |
Цементация |
HRC = 56...62 |
750…850 ...8Ь0 |
|
|
(в сердцевине HRC = 32...45) |
|
б. |
Азотирование |
HRC = 55...70 |
300 + I2HHC* |
|
|
(в сердцевине НРС = 24...40) |
_ твердость |
|
|
|
|
= 1,8 HB = 1,8*152= 273,6 МПа