Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчёты механических передач приводов транспортно-технологических машин. Учебное пособие
.pdf
6.3 Определение допускаемых напряжений
6
2h
60 60 180 15000 162 10N n L .
77
8
8
HL
6
10 10
0 71
162 10
K , .
N
HL
0 67K,
HL
0 71K , .
66
9
9
FL
6
10 10
0 57
162 10
K , .
N
FL
0 43K , ,
FL
0 57K , .
0 352S,V
0 352
77,,
0
HB
[ ] 0 9 0 9 200 180,,
0
HL V
H Н
0 71 0 81 180 103 52K C , , ,
6.3.1 Общее число циклов перемены напряжений
Это меньше, чем 25∙107, поэтому в расчете принимаем 162∙10
6
.
6.3.2 Коэффициент долговечности при расчете по контактным напряжениям
Это больше, чем
, поэтому в расчете принимаем
6.3.3 Коэффициент долговечности при расчете по изгибным напряжениям
Это больше, чем
поэтому в расчете принимаем
6.3.4 Коэффициент интенсивности изнашивания
Для скорости скольжения от 4 до 8 м/с, по таблице 5.3 имеем:
С
=1,66 ∙
V
=1,66 ∙
6.3.5 Исходное допускаемое контактное напряжение
По таблице 5.4 для материала I группы и твердости витков червяка более
45 HRC определим начальное контактное напряжение:
6.3.6 Допускаемое контактное напряжение
Для материала I группы имеем:
= 0,81.
МПа.
МПа.
101
6.3.7 Определение исходного допускаемого изгибного напряжения и выбор
0
F T B
[ ] 0 44 0 14 0 44 90 0 14 200 67 6, , , , ,
0
F
FL
F
67 6
[ ] 0 57 22 02
1 75
F
,
K , ,
S,
2
3
3
W
2
2
H
210 29
610 610 164 53
103 52
T,
a,
,
W
160a
1
z
21
2 16 32z z u .
Ф
2
1
32
16
2
z
u,
z
W
2
160
1 4 1 7 1 4 17 7 0 8 5
32
'
a
m ( , , ) ( , , ) , ,
z
коэффициента безопасности
По таблице 5.5 для материала I группы определим начальное изгибное
напряжение:
Коэффициент безопасности SF=1,75.
6.3.8 Допускаемое напряжение изгиба
6.4 Определение геометрических параметров червячного зацепления
6.4.1 Межосевое расстояние в червячной передаче
МПа.
МПа.
Примем
6.4.2 Число заходов червяка
При значении передаточного числа червячного редуктора u=16, принимаем
число заходов червяка
6.4.3 Число зубьев червячного колеса
Число зубьев червячного колеса определяется по зависимости:
Фактическое передаточное число червячной передачи равно:
т.е. равно первоначально заданному.
мм.
мм, в соответствии с ГОСТ 2144-76 (таблица 5.6) [21].
=2 (п. 5.5.2).
6.4.4 Предварительное значение модуля зацепления
мм.
Примем m = 8,0 мм.
102
6.4.5 Предварительное значение коэффициента диаметра червяка
2 160
32 8 0
80
'
q , .
,
min 2
0 212 0 212 32 6 784q , z , , .
80q , ,
W2
11
[ 0 5 ] [160 0 5 8 0 32 8 ] 0
80
x a , m ( z q ) , , ( ) .
m,
1
2
14 036
80
z
arctg arctg , .
q,
1
W
2
14 036
2 8 0 2 0
z
arctg arctg , .
q x ,
1
8 0 8 0 64d m q , ,
W1
2 8 0 8 0 2 0 64d m ( q x) , ( , )
а1 1
2 64 2 8 0 80d d m ,
*
f1 1 f
2 64 2 1 2 8 0 44 8d d h m , , ,
*
f
12h,
1 1 2 2
3 11 0 06 32 8 0 3 8 0 127 36b (c c Z ) m m ( , ) , , ,
Минимальное значение коэффициента диаметра червяка:
Принимаем
что больше минимального значения.
6.4.6 Коэффициент смещения
6.4.7 Углы подъема витка червяка
6.4.7.1 Делительный угол подъёма витка
6.4.7.2 Начальный угол подъема витка
6.4.8 Геометрические размеры червяка
Делительный диаметр:
Начальный диаметр:
Диаметр вершин витков:
Диаметр впадин витков:
где
коэффициент высоты впадины витка.
Длина нарезанной части червяка b1:
мм.
мм.
мм.
мм.
мм,
103
где с
40R
a
1
b
2 W2 2
8 0 32 256d d m z ,
а2 2
2 2 8 0 32 2 2 0 272d m ( z x ) , ( )
*
f 2 2 f
2 2 8 0 32 2 1 2 2 0 236 8d m ( z h x ) , ( , ) ,
aM2 a2
1
6 6 8 0
272 284
2 2 2
m,
dd
z
aM2
d
2 a1
0 75 0 75 80 60b , d ,
2
b
2
b
11
314 2880 64
9 65
60 1000 60 1000
n d ,
V,
S
W
9 65
9 94
14 036
V,
V,
cos cos ,
1
Z
=11
1
и с
=0,06 в соответствии с данными таблицы 5.8 при числе заходов
2
червяка =2 и значении коэффициента смещения инструмента х=0.
Принимаем из стандартного ряда нормальных линейных размеров
ГОСТ 6636-69 [10]
6.4.9 Геометрические размеры червячного колеса
Диаметр делительной (начальной) окружности:
Диаметр вершин зубьев:
Диаметр впадин зубьев6
Диаметр наибольший:
по
=130 мм.
мм.
мм.
мм.
мм.
Примем
= 280 мм из стандартного ряда нормальных линейных размеров
по ГОСТ 6636-69 [10] (cм. с. 88).
Ширина венца
мм.
Полученное значение
также округляется до ближайшего из стандартного
ряда нормального линейного размера по ГОСТ 6636-69 [10]
6.5 Проверочные расчеты червячной передачи
6.5.1 Окружная скорость на делительном диаметре червяка
м/с.
6.5.2 Скорость скольжения в зацеплении
= 60 мм (cм. с. 88).
104
м/с
6.5.3 Степень точности изготовления
S
V
1K
S
V
V
1 0 11 11K K K , , , .
S
V
S
V
0
HL V
H Н
0 71 0 8 180 102 24K C , , ,
В зависимости от скорости скольжения
9,94 м/с в червячном зацеплении в
соответствии с ГОСТ 3675-81 [23] и рекомендациями таблицы 5.10 для
изготовления проектируемой передачи назначаем 7 степень точности изготовления
по нормам кинематической точности, плавности работы и пятна контакта в
зацеплении.
Нормы бокового зазора для редукторных передач в соответствии с
ГОСТ 3675-81 [23] назначим В.
Таким образом, точность проектируемой червячной передачи: 7-В ГОСТ 3675-81.
6.5.4 Определение коэффициента концентрации нагрузки
Так как червячная передача работает в условиях постоянной нагрузки, то
коэффициент концентрации нагрузки принимают равным
(с.90).
6.5.5 Определение коэффициента динамичности нагрузки
Значения коэффициента динамичности нагрузки назначают в зависимости от
скорости скольжения
= 9,94 м/с и назначенной в п. 6.5.3 степенью точности
изготовления передачи (7-я): KV = 1,1.
6.5.6 Определение коэффициента нагрузки
6.5.7 Уточнение допускаемых контактных напряжений
Так как фактическая скорость скольжения равна
9,94 м/с, то и скоростной
коэффициент для определения допускаемых контактных напряжений немного
поменяется и будет равен С
= 0,8 при
V
больше 8 м/с.
Пересчитываем допускаемое контактное напряжение:
МПа.
105
6.5.8 Проверочные расчеты червячной передачи по контактным напряжениям
3
2
H2
2W
3
H
5400 2 2
2
5400 8 0 2 0 32 8 0 2 0
210 29 11
32 160 8 0 2 0
113 42 МПа > 102 24 МПа
( q x ) Z q x
TK
Z a ( q x )
( , ) ,
,,
( , )
, , .
H
H
HH
H
H
102 24 113 42
100 100 10 94
102 24
,,
% % , %
,
S
V
Отклонение расчетного контактного напряжения
от допускаемого
:
.
Оно должно быть в пределах от 5 % (перегрузка) до +20 % (недогрузка), в
нашем случае получилась недопустимая перегрузка (более чем на 5 %), поэтому
нельзя использовать в приводе передачу с такими материалами и межосевым
расстоянием.
Решить данную проблему можно двумя способами. Первый способ: изменить
материал червячного колеса на другой, с более высокими прочностными
характеристиками. Второй способ: увеличить межосевое расстояние и повторить
расчет.
Более простой и предпочтительный в данном случае первый вариант, так как
скорость скольжения получилась гораздо больше, чем на предварительном этапе
расчета и бронза БрО5Ц5С5 ГОСТ 613-79 [16] оказалась неподходящей для данных
условий эксплуатации, так как для нее рекомендуемая скорость скольжения до 8 м/с.
Поэтому исходя из фактического значения скорости скольжения в зацеплении
(
9,94 м/с) в соответствии с таблицей 5.2 назначаем для изготовления венца
червячного колеса оловянистую бронзу БрО10Ф1 ГОСТ 613-79 [23] с пределом
прочности σ
106
= 245 МПа и пределом текучести σТ=185 МПа (отливка в кокиль).
В
6.5.9 Исходное допускаемое контактное напряжение
0
B
[ ] 0 9 0 9 245 220 5
H
, , ,
0
HL V
H Н
0 71 0 8 220 5 125 24K C , , , ,
0
F T B
[ ] 0 44 0 14 0 44 185 0 14 245 115 7, , , , ,
0
F
F FL
F
115 7
[ ] 0 57 37 69
1 75
,
K , ,
S,
H
H
113 42МПа < 125 24 МПа, , .
H
H
H
H
H
125 24 113 42
100 100 9 44
125 24
H
,,
% % , %
,
По таблице 5.4 для материала I группы и твердости витков червяка более
45 HRC определим начальное контактное напряжение:
6.5.10 Допускаемое контактное напряжение
Так как это материал I группы, то имеем:
6.5.11 Определение допускаемого изгибного напряжения
По таблице 5.5 для материала I группы определим начальное изгибное
МПа.
МПа.
напряжение:
МПа.
Коэффициент безопасности SF=1,75.
6.5.12 Допускаемое напряжение изгиба
МПа.
6.5.13 Проверка передачи с заранее определенными размерами по условию
обеспечения контактной прочности поверхности зубьев червячного колеса
Отклонение расчетного контактного напряжения
от допускаемого
:
.
Недогрузка до 10 % считается нормальной. Передача с материалом
червячного колеса БрО10Ф1 пригодна для эксплуатации с заданными показателями
нагрузки.
107
Второй вариант решения проблемы – это увеличение межосевого расстояния
2
V2
33
W
32
35 05
14 036
z
z , .
cos cos ,
V
при 45 37;Z
FV
2 21 0 0162 2 21 0 0162 35 05 1 64Y , , Z , , , , .
33
2F
F
22
22
1 2 10 1 2 210 29 10 11 1 64
3 71
32 60 8 0
, T K Y , , , ,
,
z b m ,
F
W
ЧПР
W
tg
,
tg( ')
'
червячной передачи до ближайшего большего стандартного значения межосевого
расстояния до 180 мм по ГОСТ 2144-76 (см. таблицу 5.6) и повторить расчёт,
начиная с п. 6.4.4.
6.5.14 Проверочные расчеты зубьев червячного колеса по напряжениям изгиба
Эквивалентное число зубьев этого колеса:
Коэффициент формы зубьев червячного колеса
Расчетные напряжения изгиба в червячной передаче определяются по
формуле:
Условие прочности по напряжениям изгиба также выполнено.
6.6 Определение коэффициента полезного действия передачи и тепловой
расчет червячного редуктора
Коэффициент полезного действия (КПД) червячной передачи редуктора
МПа <
:
= 37,69 МПа.
определяется по формуле, предложенной для винтовых передач:
здесь
приведенный угол трения, значение которого можно определить
по зависимости от скорости скольжения в червячной передаче и шероховатости
поверхности витков червяка: при твердости червяка более 45 HRC и шероховатости
108
поверхности витков R
' arctgf ',
f'
S
S
0 01 0 0762 0 01 9 94 0 0762
0 0162;
0 8812 9 94 0 8812
, V , , , ,
f ' ,
V , , ,
0 016227 0 93' arctgf' arctg , ,
W
ЧПР
W
14 036
0 935
14 036 0 93
tg tg ,
,.
tg( ') tg( , , )
2
1Ф
ЧПР
5 22
5 583
0 935
P,
P,
,
М
У
1Ф
ЭД
М
5 583
5 583
10
P,
P,
,
17 1 7
W
12 0 12 0 016 0 532
,,
A , a , , ,
W
a
= 1,25÷0,32 для определения приведенного коэффициента
a
трения используем формулу:
где
‒ приведённый коэффициент трения, который, в свою очередь, можно
рассчитать по формуле:
Отсюда:
Тогда КПД передачи равен:
6.7 Уточнение мощности на валу червяка
Мощность на валу червяка уточним по формуле:
.
кВт = 5583 Вт.
Так как, согласно задания, между двигателем р редуктором стоит муфта, КПД
которой в учебных расчетах принимают равным единице (
= 1), то установленная
мощность на валу электродвигателя может быть определена по формуле:
кВт.
6.8 Тепловой расчет червячного редуктора
6.8.1 Площадь поверхности охлаждения
Общая площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора (м2) равна:
м2.
где
‒ межосевое расстояние червячной передачи, м.
109
6.8.2 Рабочая температура масла
ЧПР 1Ф
раб O
T
1 1 0 935 5583
20 60 6 90
1 14 0 532 1 0 2
раб
( ) P ( , )
t t , С t С ,
K A ( ) , ( , )
T
K
O
t
33
1
t1 a2
W1
2 10 2 15 46 10
473 Н
64
T,
F F .
d
33
2
t2 a2
2
2 10 2 210 29 10
1643 Н
256
T,
F F .
d
r1 r2 t2
1643 20 596Н
o
F F F tg tg .
t2
n1 n2
W
1643
1802 Н
20 14 036
F
F F .
cos cos cos cos ,
где
= 14 Вт/(м2 °С) ‒ коэффициент теплоотдачи, для обычных условий
эксплуатации;
20 °С ‒ температура воздуха в помещении;
Ψ = 0,2 ‒ коэффициент, учитывающий отвод тепла от корпуса редуктора в
металлическую плиту или раму.
Таким образом, температурные условия эксплуатации редуктора являются
нормальными, дополнительных приспособлений для улучшения теплоотвода или
охлаждения не требуется.
6.9 Силы, действующие в червячном зацеплении
6.9.1 Окружная сила на червяке равная осевой силе на колесе , Н
6.9.2 Окружная сила на червячном колесе
Н
6.9.3 Радиальная сила на червяке радиальной силе на червячном
колесе , Н
где
20° ‒ угол зацепления в червячной паре.
6.9.4 Сила нормального давления на червяке силе нормального
давления на червячном колесе , Н
равная осевой силе на червяке
,
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]