1. Подготовка исходных данных к проектированию

1.1. Индивидуальное техническое задание на проектирование редуктора

Рис. 1. Схема двухступенчатого цилиндрического несоосного редуктора

Соединительные муфты:

1 – компенсирующая на быстроходном валу;

2 - компенсирующая на тихоходном валу.

Исходные данные:

Т_вых = 900 Н·м – вращающий момент на выходном валу редуктора;

ω_вых = 12 с^-1 – угловая скорость выходного вала редуктора;

L_h = 10000 ч – ресурс работы редуктора.

Режим работы редуктора – средний.

1.2. Выбор электродвигателя

Формула для определения требуемой мощности электродвигателя:

где - общий КПД привода (включая редуктор и

соединительные муфты на его внешних валах);

η₁ = 0,98 – КПД зацепления, х₁ = 2;

η₂ = 0,99 – КПД пары подшипников качения, х₂ = 3;

η₃ = 0,99 – КПД соединительных муфт, х₃ = 2;

η_Р = 0,98²·0,99³·0,99² = 0,913;

По каталогу выбираем асинхронный короткозамкнутый двигатель серии 4А мощностью Р_эл ≥ Р. Тип двигателя 4А132М4У3, с номинальной частотой вращения n_эл = 1460 об/мин, мощностью Р_эл = 11 кВт.

Номинальная угловая скорость электродвигателя:

ω_эл = π·n_эл/30 = 3,14·1460/30 = 152,813 с^-1.

1.3. Определение силовых и кинематических параметров редуктора

Общее передаточное отношение редуктора u_P:

и_P = ω_эл/ω_вых = 152,37/12 = 12,73.

Передаточное число тихоходной ступени и_Т определяем в зависимости от общего передаточного числа редуктора и_P по таблице:

u_Т = 3,3 при u_Р = 12,5.

Передаточное число быстроходной ступени и_Б:

u_Б = u_Р/u_Т = 12,5/3,3 = 3,79.

Вращающие моменты на тихоходном Т_Т, промежуточном Т_П и быстроходном Т_Б валах редуктора:

Т_Т = Т_вых = 900 Н·м;

Угловые скорости тихоходного ω_Т, промежуточного ω_П и быстроходного ω_Б валах редуктора:

ω_Б = ω_эл = 152,813 с^-1;

ω_П = ω_эл/и_Б = 152,813/3,79 = 40,32 с^-1;

ω_Т = ω_вых = 12 с^-1.

1.4. Выбор материала зубчатых колёс

Целесообразно использовать в обеих ступенях редуктора и для шестерни, и для колеса объёмную закалку или поверхностное упрочнение активной поверхности предварительно нарезанных зубьев с последующей финишной обработкой. Это способствует не только повышению работоспособности редуктора, но и снижению массы и габаритов.

Колесо:

Марка: Сталь 45;

Термохимическая обработка: закалка ТВЧ 2 мм;

Твёрдость: сердцевины 194 НВ;

поверхности 45…50 НRC;

Базовый предел выносливости:

контактный σ_Нlim=14HRC+165, Н/мм²,

при изгибе σ_Flim = 400 Н/мм².

Шестерня:

Марка: Сталь 18ХГТ;

Термохимическая обработка: цементация;

Твёрдость: сердцевины 240…300 НВ;

поверхности 56…63 НRC;

Прочность: σ_В = 980 Н/мм²;

σ_-1и = 390 Н/мм²;

τ_-1 = 280 Н/мм²;

Базовый предел выносливости: контактный σ_Нlim = 23 HRC, Н/мм²,

при изгибе σ_Flim = 800 Н/мм².

1.5. Учёт режима работы и числа циклов

Эквивалентное число циклов перемены контактных (индекс «Н») или изгибных (индекс «F») напряжений у колеса.

К_Н, К_F – коэффициенты, зависящие от режима работы редуктора;

К_Н = 0,11, К_F = 0,1.

Для быстроходной ступени:

Для тихоходной ступени:

Коэффициенты долговечности К_НL и К_FL, учитывающие влияние числа циклов:

где N_HO, N_FO – базовые числа циклов N_HO = 70·10⁶; N_FO = 4·10⁶.

Для быстроходной ступени:

Для тихоходной ступени:

Принимаем при N_HO ≤ N_HЕ и при N_FO ≤ N_FE:

К_НL =1,08, К_FL = 1 (быстроходная ступень);

К_НL =1, К_FL = 1 (тихоходная ступень).