6. Силовые расчеты элементов пгд

Далее приводятся методики расчета зубчатых передач, и валов ПГД, имеющие отличительные особенности. Такие расчеты, как подбор подшипников промежуточных валов, расчет одиночных передач (клиноременных и ременных) следует выполнять по [9]. Выбор конструктивной схемы и конструкцию опор шпиндельного узла следует производить по [10].

6.1. Расчет зубчатых передач

6.1.1. Особенности расчета зубчатых передач пгд

Особенности расчета зубчатых передач состоят в следующем:

- в отличие от расчета зубчатых передач редукторов основной расчетной величиной является модуль;

- модуль рассчитывается отдельно для каждой одиночной и наиболее нагруженной передачи каждой группы;

- основным критерием расчета является выносливость поверхностных слоев зубьев (контактная прочность);

- при расчетах оперируют передаточными отношениями, а не числами;

- числа зубьев определяются до расчета модуля;

- ширина зубчатых колес принимается наименьшей;

- допускается применение нестандартных значений межосевых расстояний.

С учетом этих особенностей проектный расчет модуля для отдельной передачи ведется по формуле:

m = k_d/z_ш * [(k_Hβ*(z_k + z_ш)* u_min* cos²β * M_kp) / (ψ_m * [σ_н]² )]^1/3 , (26)

где m – модуль, м; k_d – коэффициент, учитывающий механические свойства материала и форму боковых поверхностей зубьев; z_к , z_ш - числа зубьев шестерни и колеса рассчитываемой передачи с передаточным отношением u_min; k_Hβ – коэффициент, учитывающий влияние перекоса валов, выбирается по таблице 7; β – угол наклона зубьев колеса; ψ_m –коэффициент ширины колеса; [σ_н] – допускаемое контактное напряжение, Па; M_kp – расчетный крутящий момент на ведущем валу данной группы, Н*м.

6.1.2. Определение расчетного крутящего момента

Расчетный крутящий момент на ведущем валу данной группы передач определяется по формуле:

Т_р = 9740 * (K₁ * K₂ * N_эфф * η ) / n_p , (27)

где Т_р - расчетный крутящий момент, н*м; К₁ = 1.3 - коэффициент перегрузки при резании (характерен для сверлильных станков, для остальных станков равен 1), К₂ – коэффициент перегрузки во время пуска и торможения или при ударном характере резания (см. таблицу 7); η - к.п.д. части привода, включая ведущий вал данной группы; n_p – расчетная частота вращения на данном валу, об/ мин.

Таблица 7

Значения коэффициента перегрузки в формуле (27)

Группы станков и особенности конструкции ПГД
Токарные при наличии (отсутствии) фрикциона или ременной передачи	Сверлильные при наличии (отсутствии) фрикциона или ременной передачи	Фрезерные при наличии (отсутствии) фрикциона или ременной передачи
1.2 (1.3)	1.6 (1.7)	1.4 (1.5)

Для всех групп передач, кроме последней, за расчетную следует принимать наименьшую частоту вращения ведущего вала данной группы.

6.1.3. Выбор допускаемого контактного напряжения

Допускаемое контактное напряжение [σ_н] выбирается в зависимости от материала колес по формуле:

[σ_н] = (σ_{H lim b} ) / S_H, (28)

где σ_{H lim b} – базовый предел контактной выносливости (таблица 8); S_H – коэффициент безопасности (принимается равным 1.1-1.2 с увеличением твердости зубьев).

Таблица 8

Значения базового предела выносливости для стальных зубчатых колес

Марка стали	Термообработка	Твердость	σH lim bкГ/см2	σF lim bкГ/ см2
40Х	Улучшение	НВ 220	20*HB+700	2600+10*HB
40Х	Объемная закалка	НRC 50	180*HRC+1500	5500-6000
40Х	Поверхностная закалка	НRC 50	170*HRC+2000	7500-8500
20Х, 20ХНМ	Цементация	НRC 56-60	230*HRC	7500-8500
40Х, 40ХФА	Азотирование	HV 550	15*HV	4800-8400

Примечание. Для получения значений σ_{H lim b} и σ_{F lim b} в Па (н/м²) следует табличные значения умножить на 9,81 * 10⁴.