Пояснительная записка Рудник Р.А. 43-07
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1.2– Эскиз редуктора |
|
|
|
|||||
|
|
Таблица 1.3 - |
Габаритные и присоединительные размеры редуктора |
|||||||||||||
дата |
Типоразмер |
awб |
aw |
L |
L1 |
I |
I1 |
L2 |
I3 |
H |
H1 |
h |
||||
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подп. и |
1Ц2У |
|
125 |
80 |
446 |
375 |
160 |
85 |
136 |
165 |
230 |
112 |
20 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
A1 |
B |
|
B1 |
|
dвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Взам. инв. № |
335 |
125 |
175 |
165 |
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дубл. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Инв. № |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подп. и дата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ подп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
|
Подп. |
|
Дат |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2. РАСЧЕТ ОТКРЫТОЙ ПЕРЕДАЧИ ПРИВОДА
Исходные данные.
Вращающий момент на зубчатом колесе Т3 = 574,7 Н м .
Передаточное число открытой цилиндрической передачи иокп 2,32 .
Частота вращения вала шестерни п2 231,8об/ мин.
Для изготовления шестерни и колеса на основании рекомендаций [10] принимаем для шестерни чугун ВЧ60, для колеса ВЧ45.
Механические характеристики материала представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Механическая характеристика материала
|
|
|
Предел прочности |
|
|
|
||||
|
Наименование |
Марка |
Растяжение вр , |
Изгиб |
|
|
Сжатие |
|
|
|
|
чугуна |
ви |
, |
вс |
, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
МПа |
МПа |
|
|
МПА |
|
|
|
|
Шестерня |
ВЧ60 |
600 |
1100 |
|
|
2190 |
|
|
|
|
Колесо |
ВЧ45 |
450 |
700 |
|
|
1900 |
|
|
|
и дата |
2.1 Определение допускаемых напряжений изгиба при расчете на |
|||||||||
Подп. |
||||||||||
выносливость |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
инв. № |
Допускаемые напряжения изгиба FP , МПа, определяются по |
|
|
|||||||
формуле ([10], 2.5) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Взам. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
FP |
(0,31...0,36) вр КFC KFL , |
|
|
(2.1) |
|||||
|
|
|
|
|||||||
дубл. |
где |
КFC – коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения |
|
. № |
|||
нагрузки; КFC =1,0 ([10], с.7); |
|||
Инв |
|||
|
|
||
Подп. и дата |
|
KFL – коэффициент долговечности, |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ли Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
подп |
Разраб. |
Рудник Р.А. |
|
Лит |
Лист |
Листов |
Пров. |
Прач С.И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Т. контр. |
|
|
|
ГГТУ гр. Э-21 |
|
|
|
|
|
|||
Инв. |
Н. контр. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Утв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
9 |
|
NFO |
, |
|
(2.2) |
FL |
|
||||||
|
|
|
NFE |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
где NFO – базовое число циклов перемены напряжений, |
NFO =4 106; |
||||||
NFE – эквивалентное число циклов перемены напряжений, определяемое в зависимости от характера циклограммы нагружения:
n |
Ti 9 |
|
||
NFE 60c |
|
ni ti , |
(2.3) |
|
|
||||
i 1 |
T |
|
||
где Ti – один из числа длительно действующих моментов, учитываемых при расчете на выносливость, Н·м;
T – максимальный момент, учитываемый при расчете на выносливость,
Н·м;
ni – частота вращения зубчатого колеса при действии момента Ti ,
об/мин;
|
|
ti – продолжительность действия момента Ti , ч; |
|
||||
и дата |
|
c – число колес, находящихся одновременно в зацеплении с шестерней; |
|||||
|
|
|
t 365 Kгод Tпр 24 Ксут , |
(2.4) |
|||
Подп. |
|
Tпр – срок службы привода, год; Tпр = 16 лет; |
|
||||
|
|
|
|||||
№ |
|
Kгод , |
Ксут , – коэффициенты использования привода в течение года и |
||||
инв. |
суток; Kгод =0,7; Ксут =0.8; |
|
|
|
|||
Взам. |
|
|
|
||||
|
|
|
t 365 0,7 16 24 0,8 78489 ч; |
|
|||
дубл. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
NFE 3 60 1 (19 |
0,4 0,49 0,6) 231,8 7489 436 106 ; |
|
||
Инв.№ |
|
|
|
|
|
NFE 4 NFE 3 / uокп ; |
(2.5) |
|
|
|
|
|
|
||
и дата |
|
|
|
NFE 4 |
436 106 / 2,32 187 106. |
|
|
|
Так как NFE 3 NF 0 , NFE 4 |
NF 0 , то KFL 1,0. |
|
||||
Подп. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FP 3 |
0,35 600 1 1 210 МПа; |
|
|
№ подп |
|
|
|
|
|
|
Лист |
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
Ли |
|
|
|
||||
FP 4 0,35 450 1 1 157,5 МПа.
2.2Определение допускаемых напряжений при расчете на прочность при изгибе максимальной нагрузкой.
Допускаемые предельные напряжения определяются по формуле ([10],
2.6)
FPM 0,6 вр ; |
(2.6) |
FPM 3 0,6 600 360 МПа;
FPM 4 0,6 450 270 МПа.
2.3Проектировочный расчет по напряжениям изгиба.
На основании рекомендаций ([10], c.9) принимаем число зубьев конической шестерни
z3=20.
Число зубьев z4 конического колеса определяется по формуле ([9], c.32)
и дата |
|
|
|
z4 z3 иокп ; |
(2.7) |
|
|
|
z4 20 2,32 46,4; |
|
|
Подп. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
принимаем z4 |
46. |
|
|
. № |
|
Уточняем величину |
|
||
инв |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Взам. |
|
|
|
uокп 46 / 20 2,3. |
|
|
|
|
|
|
|
дубл. |
|
Согласно рекомендаций ([12], с.8) принимаем прямозубую открытую |
|||
коническую передачу и назначаем 9-ю степень точности. |
|
||||
Инв. № |
|
||||
|
Углы делительных конусов определяются по формулам |
|
|||
|
|
|
|||
Подп. и дата |
|
|
|
|
(2.8) |
|
|
|
|
(2.9) |
|
|
|
|
|
|
|
№ подп |
|
|
|
|
Лист |
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
Ли |
|
||||
Эквивалентное число зубьев шестерни zv3 и колеса zv4 определяется по формуле
(2.10)
где
Определяем коэффициенты формы зуба по ([4], рисунок 6.14)
YF 3 4,0; YF 4 3,6.
Определяем отношение FP
YF
FP 3 |
210 |
52,5 МПа; |
FP 4 |
|
157,5 |
43,8 МПа |
|
|
YF 4 |
|
3,6 |
||||
YF 3 |
4,05 |
|
|
|
|||
и дата |
|
Так как |
FP 4 |
FP 3 , то дальнейший расчет ведем по колесу. |
|||
|
|
YF 4 |
YF 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подп. |
|
Модуль зацепления m определяется по формуле ([12], 3.3) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mtm 3 |
2TF KF Kизн YF , |
(2.11) |
|
№ |
|
|
|
|
0,85z m FP |
|
|
инв. |
|
TF - крутящий момент на зубчатом колесе, |
|
||||
Взам. |
где |
по материалу которого |
|||||
ведется расчет, Н м; |
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||
дубл. |
|
KF - коэффициент нагрузки; KF =1,5([10], с.9); |
|
||||
Инв. № |
|
|
|||||
|
Kизн - коэффициент, учитывающий уменьшение толщины зуба в его |
||||||
и дата |
опасном сечении вследствие износа; Kизн =1,5 ([10], с.9); |
||||||
|
m - коэффициент ширины зубчатого венца относительно модуля т |
||||||
Подп. |
зацепления, определяемы по формуле ([10], 3.18) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
№ подп |
|
|
|
m |
|
|
(2.12) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
Ли |
|
|
|
||||
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
– коэффициент ширины зубчатого венца относительно |
||||||||||
внешнего конусного расстояния Re ; =0,3 ([12], с. 14); |
|||||||||||
– коэффициент, определяемый по формуле ([12], 3.19) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
(2.13) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
√ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
тtm 3 |
2 574700 1,5 1,5 |
|
3,6 5.6 мм. |
|||||||
|
0.85 46 8.8 157.5 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Ширина зубчатого венца определяется по формуле ([10], 3.20)
|
|
|
|
|
b 4 m mtm ; |
(2.14) |
|
|
|
|
|
b 4 8.8 5.6 49.28 мм. |
|
|
|
Принимаем b 4 |
b 3 |
50 мм |
|
|
и дата |
|
Внешнее конусное расстояние Re определяется по формуле ([12],3.21) |
||||
|
|
|
|
b 4 |
|
|
Подп. |
|
|
|
|
(2.15) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
инв. № |
|
|
|
|
|
|
Взам. |
|
Среднее конусное расстояние определяется по формуле ([12],3.22) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
дубл. |
|
|
|
|
|
(2.16) |
|
|
|
|
|
|
|
Инв. № |
|
Внешний окружной модуль определяется по формуле ([12], 3.23) |
|
|||
датаи.Подп |
|
|
||||
|
|
|
|
|
(2.17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
№ подп |
|
Принимаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
Ли |
|
|
||||
Условие
m
Фактическое значение среднего окружного модуля определяется по формуле ([12], 3.24)
(2.18)
Внешние диаметры шестерни и колеса определяются по формуле
de z mte ; |
(2.19) |
|
|
|
|
|
|
de3 |
20 6 120 мм. |
|
||
|
|
|
|
|
|
de4 |
46 6 276 мм. |
|
||
|
|
Средние диаметры шестерни и колеса определяются по формуле |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
(2.20) |
и дата |
|
Окружная скорость шестерни определяется по формуле ([9], с.35) |
||||||||
Подп. |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
dm3n2 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
m3 |
|
|
(2.21) |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 1000 |
|
||
инв. № |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где n2 - частота вращения шестерни, об/ мин; |
|
|
|||||||
Взам. |
|
|
|
|
|
|
3,14 100 100 0.52 м/с. |
|
||
|
|
|
|
|
v |
|
|
|||
дубл. |
|
|
|
|
|
|
|
60 1000 |
|
|
|
2.4 Проверочный расчет на выносливость при изгибе. |
|
||||||||
№ |
|
|
||||||||
Инв. |
|
Уточняем величину коэффициента K F по формуле ([10], 3.8) |
|
|||||||
датаи |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
KF KFv KF , |
|
(2.22) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Подп. |
где |
KFv |
- |
коэффициент, |
учитывающий |
динамическую |
нагрузку, |
|||
|
возникающую в зацеплении; KFv =1,5 ([10], табл.6); |
|
||||||||
№ подп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
|
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
|
Ли |
|
|
|
|
|
|
||||
Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата
Подп. и дата |
Инв. № подп |
KF - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине зубчатого венца
KF (1 ) , |
(2.23) |
где - вспомогательный коэффициент, выбираемы в зависимости от материала зубчатых колес, их расположение относительно опор и параметра
bd |
|
b 3 |
; bd |
|
|
42 |
0,4 1; |
([10], табл.7). |
|
d м3 |
103,8 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
- вспомогательный коэффициент, зависящий от степени постоянства передаваемой нагрузки;
|
1 |
TFi ti ni |
; |
(2.24) |
|
Т F |
ti ni |
||||
|
|
|
1 0,4 0,4 0,6 0,64;
KF 1,2 (1 0,64) 0,64 1,07;
KF 1,5 1,07 1,605.
Усталостный излом зубьев предупреждается при выполнении условия
([10], 3.25)
F |
YF Kизн |
Ft |
FP , |
(2.25) |
0,85 m |
||||
|
|
tm |
|
|
где Ft - удельная расчетная окружная сила, Н/ мм;
Ft |
|
FFt |
KF , |
(2.26) |
|
||||
|
|
b |
|
|
FFt - исходная расчетная окружная сила, Н;
|
|
F |
|
2T3 |
; |
(2.27) |
||
|
|
|
||||||
|
|
|
Ft |
|
dm4 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
F |
|
2 574700 |
4997,3 Н; |
|
||||
|
|
|
||||||
Ft |
230 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
Ft |
4997,3 |
1,07 106,9 Н/ мм; |
|
|||||
50 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Лист |
Ли |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
F 4 |
3,6 1,5 |
106,9 |
|
121.3 |
МПа; |
||
|
|
|
|||||
0,85 5,01 |
|||||||
|
|
|
|
||||
|
F 4 FP 4 |
157,5 МПа. |
|||||
Условие прочности выполняется
2.5 Проверочный расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой.
Остаточные деформации или хрупкий излом зубьев предотвращается при выполнении условия ([10], 3.15)
|
|
|
|
|
TFM |
|
|
; |
(2.28) |
|
FM |
F |
T |
FPM |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
FM 4 121.3 2,2 267 МПа; |
|
|||||||||
FM 4 |
FPM 4 270 МПа. |
|
||||||||
Условие прочности выполняется
|
|
2.6 Параметры зацепления открытой конической передачи. |
|
||
дата |
|
|
|
√ |
(2.29) |
Подп. и |
|
|
|
|
|
. № |
|
Внутренний окружной модуль |
|
||
Взам. инв |
|
|
|||
|
|
|
|
(2.30) |
|
|
|
|
|
|
|
дубл. |
|
|
|
|
|
Инв. № |
|
|
|
|
|
датаи.Подп |
|
Внутреннее конусное расстояние |
|
||
|
|
|
|
(2.31) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наибольшая высота зуба |
|
||
№ подп |
|
|
|
|
Лист |
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
Ли |
|
||||
(2.32)
Наибольшая высота головки зуба
(2.33)
Наибольшая высота ножки зуба
(2.34)
Угол ножки зуба
(2.35)
|
|
Внешние диаметры вершин |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.36) |
дата |
|
|
|
|
|
|
|
(2.37) |
Подп. и |
|
|
|
|
|
|
|
|
. № |
|
Параметры открытой конической передачи представлены в таблице 2.2. |
||||||
Взам. инв |
|
|||||||
|
Таблица 2.2 – Параметры открытой конической передачи |
|
||||||
дубл. |
|
Наименование |
|
Обозначение |
Единица |
Значение |
||
|
параметра |
|
измерения |
Шестерня |
Колесо |
|||
|
|
|
||||||
. № |
|
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
Инв |
|
Внешний окружной |
mte |
мм |
6,6 |
6,6 |
||
|
|
модуль |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
дата |
|
Средний окружной |
mtm |
мм |
5,6 |
5,6 |
||
|
модуль |
|
||||||
и |
|
Внешнее конусное |
|
|
|
|
||
Подп. |
|
Re |
мм |
166 |
166 |
|||
|
расстояние |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Среднее конусное |
|
Rm |
мм |
141 |
141 |
|
№ подп |
|
расстояние |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
|
Инв. |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дат |
|
|
|
|
Ли |
|
|
|
|
||||