UdalcovKONSTR
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[σ |
|
] = |
σ F lim b |
* K |
|
* K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
S F |
FL |
FC |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
где |
[σ F ] - допускаемое напряжение на изгиб, МПа; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
σ F lim b - предел выносливости зубьев на изгиб, σ F lim b =1,8НВ; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
SF – коэффициент безопасности, SF =2,0; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
КFL- коэффициент долговечности, КFL=1; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
КFС- коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего |
|||||||||||||||||||||
приложения нагрузки, КFС=0,75; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
[σ |
|
] = |
1.8 * 210 |
|
*1* 0.75 = 141 МПа для шестерни; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
F 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[σ |
|
] = |
1.8 *190 |
|
*1* 0.75 = 128 МПа для колеса; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
F 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КFβ - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине |
||||||||||||||||||||||||||||
венца, принимаем в зависимости от ψ bd =0,35; КFβ =1,32 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
YF- коэффициент формы зуба, |
принимают в зависимости от числа |
|
||||||||||||||||||||||||||
зубьев, YF1= 4,09; YF2=3,66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 – Коэффициент формы зуба |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Z |
|
17 |
|
|
|
20 |
|
|
25 |
|
|
30 |
|
40 |
|
|
50 |
|
60 |
|
70 |
|
80 |
|
100 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
YF |
|
4.28 |
|
|
|
4.09 |
|
3.9 |
|
3.8 |
|
3.7 |
|
3.66 |
|
3.62 |
|
3.61 |
|
3.61 |
|
3.6 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
539.88 *103 |
|
||
m = 1.4 * 3 |
|
|
*1.32 * 4.09 = 7.4мм |
|
|
||
202 |
* 0.35 *141 |
||
Принимаем стандартное значение из ряда – 1; 1,25; 2; 2,5; 3; 4; 6; 8; 10;
12; 16; 20
41
Принимаем m=8 мм
3.Геометрические размеры шестерни и колеса
Диаметры делительные d , мм;
|
d = m * z |
|
|
d1 |
= 8 * 20 = 160 мм |
d 2 |
= 8 * 48 = 384 мм |
Диаметры вершин зубьев |
d a , мм; |
|
|
|
d a = d + 2m |
|
|
d a1 |
= 160 + 2 * 8 = 176 мм |
d a 2 |
= 384 + 2 * 8 = 400 мм |
Диаметры впадин зубьев |
d f , мм; |
|
|
d f = d − 2.5m
d f 1 = 160 − 2.5 * 8 = 140 мм |
d f 2 = 384 − 2.5 * 8 = 364 мм |
Ширина венцов
b2 = ψ bd * d1 ,
b2 = 0.35 *160 = 56 мм
b1 = b2 + (2...5),
42
b1 = 56 + 4 = 60 мм
4.Межосевое расстояние, aw мм;
aw |
= |
d1 + d 2 |
, |
|
|||
|
2 |
|
|
aw = 160 + 384 = 272 мм 2
5.Окружная скорость колес, V м/с;
V = ω1 * d1 ,
2
V = 32.4 * |
160 |
= 2.6 м/с |
|
||
2 *103 |
По скорости принимаем степень точности – 9-я степень точности (смотри таблицу 3)
6. |
Силы в зацеплении |
|
|
|
|
|
|
|
а) Окружная сила |
F = |
2 * T |
|
|
||
|
|
|
|||||
|
|
|
t |
d |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
F = |
2 * 539.88 *103 |
= 6748 Н |
||||
|
|
||||||
|
|
t |
|
|
160 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
б) Радиальная сила |
|
|
|
Fr = Ft * tgα w |
||
|
|
|
|
|
43 |
|
|
Fr = 6748 * tg 20 = 2456 Н
7. Проверочный расчет на изгиб
σ F |
= |
|
|
Ft |
* K Fβ |
* K FV |
* YF |
≤ [σ F ] |
|||
b * m |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
σ F 1 |
= |
6748 |
|
*1.32 *1.4 * 4.07 = 113 ≤ 141МПа |
|||||||
|
|
||||||||||
|
|
56 * 8 |
|
|
|
|
|
||||
σ F 2 |
= |
6748 |
*1.32 *1.4 * 3.66 = 95 ≤ 128МПа |
||||||||
|
|||||||||||
|
|
60 * 8 |
|
|
|
|
|||||
Условие прочности выполнено.
3.3.3 Пример расчета клиноременной передачи
Исходные данные для расчета (принимаем из кинематического расчета): Вращающий момент на ведущем шкиву Т1=196,3 Н*м Вращающий момент на ведомом шкиву Т2=561,3 Н*м
Частота вращения ведущего вала n1=730 об/мин Частота вращения ведомого вала n2=240 об/мин Мощность на ведущем шкиве Р1=15 КВт Мощность на ведомом шкиве Р2=14,1 КВт
1.Выбор сечение ремня
По номограмме (приложение А) выбираем сечение ремня в зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения – тип В
44
2.Диаметр меньшего шкива d1 , мм;
d1 = (3 ÷ 4)3 
T1
d1 = (3 ÷ 4)3 
196.3*103 = 171 ÷ 228мм
принимаем d1=224 мм (диаметры шкивов принимаем из стандартного ряда –
40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 2000.)
3.Диаметр большего шкива, d2 мм;
d 2 = d1i(1 − ε )
где i – передаточное число ременной передачи ; i =3.04; ε – проскальзывание ремня ; ε =0,015;
d 2 = 224 * 3.04(1 − 0.015) = 670.7 мм
принимаем d2=630 мм
4.Уточненное передаточное отношение, i ;
i = |
|
d |
2 |
|
d1 |
(1 |
− ε ) |
||
|
630
i = 224(1 − 0.015) = 2.86
45
5.Межосевое расстояние , amin , мм
amin = 0.55(d1 + d 2 ) + T0
где - Т0 – толщина ремня : Т0 = 13,5 мм
Таблица 5 - Параметры клиновых ремней ( ГОСТ 1284.1-80)
Тип ремня |
0(Z) |
А |
Б(B) |
В(C) |
Г(D) |
Д(E) |
Е(EO) |
|
|
|
|
|
|
|
|
d1 не менее |
63 |
90 |
125 |
200 |
315 |
500 |
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
То толщина ремня |
6 |
8 |
10,5 |
13,5 |
19 |
23,5 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
S площадь сечения ремня |
47 |
81 |
133 |
230 |
476 |
692 |
1172 |
|
|
|
|
|
|
|
|
m масса одного метра |
0,06 |
0,10 |
0,18 |
0,30 |
0,60 |
0,90 |
1,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние от нейтрального слоя |
2,3 |
3,1 |
4,6 |
4,6 |
7,6 |
9,2 |
12,3 |
до верхней кромки у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В скобках приведены обозначения, рекомендованные к применению
amin = 0.55(224 + 630) + 13.5 = 483.2мм
amax = (d1 + d 2 )
amax = (224 + 630) = 854мм
принимаем а=800 мм
6.Длина ремня L ,мм;
L = 2a + 0.5π (d1 + d 2 )+ (d 2 − d1 )2
4a
46
L = 2 * 800 + 0.5 * 3.14 * (224 + 630) + (630 − 224)2 = 3126мм 4 * 800
принимаем L=3150 мм
Стандартный ряд длин ремней: 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1400; 1600; 1800; 2000; 2240; 2500; 2800; 3150; 3550; 4000; 4500; 5000; 6300; 7100; 8000; 9000; 1000; 11200; 12500…
7.Уточненное межосевое расстояние a ,мм;
a= 0.25 (Lp − 0.5π (d1 + d 2 ))+ 
(L p − (0.5π (d1 + d 2 ))2 − 2(d 2 − d1 )2
a= 0.25[(3150 − 0.5 * 3.14(224 + 630)) + 
(3150 − (0.5 * 3.14(224 + 630))2 − 2(630 − 224) 2 ]= 881мм
8.Угол обхвата меньшего шкива α10 , град;
α10 = 180 − 57 d 2 − d1 f 1100 a
α10 = 180 − 57 630 − 224 = 153,7 0 f 1100 881
9.Скорость ремня V ,м/с;
V = πd1n1 ,
60 *1000
V = 3.14 * 224 * 730 = 8.5м/ с 60 *1000
47
10.Число ремней
K = |
P |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
P0Cα Ck CL |
|
|
|||
|
|
|
|||
где |
Р0 – мощность передаваемая одним ремнем, Р0 =5,83КВт [4], [5]; |
||||
|
Сα - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата, |
||||
|
Сα =0,93[4], [5]; |
|
|
||
|
СК - коэффициент, учитывающий число ремней, СК =0,8[4], [5]; |
||||
|
СL - коэффициент, учитывающий длину ремня, СL =0,97[4], [5]; |
||||
K = |
15 |
|
= 3.56 |
принимаем К=4 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||
5.83* 0.93 * 0.8 * 0.97
11.Начальное натяжение ветви одного ремня ,F0 Н;
F0 = 500 (2.5 − Cα )P + mV 2
Cα VK
где m – масса одного ремня, m =0,3 кг;
F = |
500 * (2.5 − 0.93)*15 |
+ 0.3 * 8.52 = 439 Н |
||||
|
|
|
||||
0 |
|
0.93 * 8.5 * 4 |
|
|||
|
|
|
||||
12. Окружная сила, Ft , Н; |
||||||
F = |
P *103 |
|
, |
|
||
|
|
|
|
|||
t |
V |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
F = |
15000 |
|
= 1765 Н |
|||
|
||||||
t |
8.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
48
13. Силы натяжения ведущей F1 и ведомой F2 ветвей ремней одного клинового ремня
F = F + |
|
Ft |
, |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
1 |
0 |
2K |
|||||||
|
|
||||||||
F = 439 + |
1765 |
|
= 660 Н |
||||||
|
|
|
|||||||
1 |
|
2 * 4 |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||
F = F − |
Ft |
, |
|
||||||
|
|
||||||||
2 |
0 |
|
2K |
||||||
|
|
|
|||||||
F |
= 439 − |
1765 |
= 218 Н |
||||||
|
|||||||||
2 |
|
2 * 4 |
|
||||||
|
|
|
|||||||
14.Силы давления на вал Fn , Н;
Fn = 2F0 K sin α1 , 2
F = 2 * 439 * 4 * sin 153 = 3420 Н
n |
2 |
|
15.Напряжение в ремне от натяжения ведущей ветви σ 1 , МПа;
σ 1 = F1
S
где S – площадь поперечного сечения ремня, S =230 мм2 ( смотри табл. 5)
49
σ 1 = 660 = 2.87 МПа 230
16.Напряжение в ремне от изгиба его на меньшем шкиве, σ и МПа;
σ и = 2 y Eи
d1
где у – расстояние от нейтрального слоя до верхней поверхности клинового ремня, у = 4,6 мм ( смотри табл. 5)
Е – модуль продольной упругости, Е=80 МПа
σ и = 2 * 4,6 * 80 = 3,3 МПа 224
17.Напряжение в ремне от центробежных сил, σ v , МПа;
σ v = 10−6 ρV 2 ,
где ρ - плотность материала ремня, ρ =1100…1200 кг/м3
σv = 10−6 *1100 * 8.52 = 0.08 МПа
18.Максимальное напряжение в ремне σ max , МПа;
σmax = σ 1 + σ v + σ и
σmax = 2.87 + 3.3 + 0.08 = 6.25 p 10 МПа
50