3.2 Проектувальний розрахунок тихохідної ступені 3-4

Вихідні дані вибираємо з результатів кінематичного розрахунку табл.1.

Р₃ = 4,39кВт; Р₄ = 4,26 кВт;

n₃ = 578 мин^-1; n₄ = 321,1 мин^-1;

u₃₄ = 1,8.

Призначення матеріалів і розрахунок напруги, що допускається.

Приймаємо для виготовлення прямозубої циліндричної шестерні і колеса Сталь 45 з термообробкою – поліпшення.

Для шестерні твердість поверхні зубів Н₃= 269…302 НВ (табл.26 [3]). Для розрахунку приймаємо твердість Н₃ = 285НВ ; σ_В3=890 МПа, σ_т3= 650 МПа при діаметрі заготовки до 80 мм;

Для колеса твердість зубів на 35 НВ менше твердості зубів шестерні. Приймаємо твердість поверхні зубів Н₄= 235…262 НВ (табл.26 [1]). Для розрахунку приймаємо твердість Н₄ = 250НВ ; σ_В4=780 МПа, σ_т4= 540 МПа при діаметрі заготовки до 125 мм;

Контактна напруга, що допускається:

де σ_{H lim b} – межа контактної витривалості, відповідна базовому числу циклів N_НО.

K_HL – коефіцієнт довговічності;

S_H- коефіцієнт безпеки;

Z_R – коефіцієнт, що враховує шорсткість зв'язаних поверхонь;

Z_v - коефіцієнт, що враховує вплив коловоої швидкості;

K_L - коефіцієнт, що враховує вплив мастила;

K_XH - коефіцієнт, що враховує вплив розміру колеса.

Для шестерні:

σ_{H lim b} = 2Н_НВ + 70 = 2 · 285 + 70 = 640 МПа (табл. 28[1]).

S_H = 1,1 (табл. 29[1]).

< 1, приймається рівним 1, оскільки повинен знаходитися в межах 1≤ K_HL ≤ 2,6 (стр.91[1]).

де N_НО – базове число циклів зміни напруги, відповідне тривалій межі витривалості.

N_HO = 30H _HB ^2,4 = 30∙285^2,4 =23374855;

N_HE – еквівалентне число циклів зміни напруги. Розраховується з врахуванням даних режиму навантаження.

Z_R = 1 (прийнятий 7-й клас точності);

Z_v =1 (очікується V< 5 м/с);

K_L =1 (рясно змащувана передача);

K_XH = 1 (очікуваний діаметр колеса менший 700 мм).

[σ]_H3=640·1·1·1·1·1/1,1= 582 МПа.

Для колеса:

σ_{H lim b} = 2Н_НВ + 70 = 2 · 250 + 70 = 570 МПа (табл. 28[1]).

S_H = 1,1 (табл. 29[1]).

< 1, приймається рівним 1.

N_HO = 30H _HB ^2,4 = 30∙250^2,4 =17067789;

N_HE2 = N_HE1/u₁₂ = 266931960/1,8 =148295533

Z_R = 1 (прийнятий 7-й клас точності);

Z_v =1 (очікується V< 5 м/с);

K_L =1 (рясно змащувана передача);

K_XH = 1 (очікуваний діаметр колеса менший 700 мм).

Для прямозубих передач за розрахункову береться менша з двох напруг, що допускаються, які визначені за матеріалом шестерні і колеса. У нашому випадку [σ]_{Н роз} = [σ]_Н4 = 518 МПа.

Призначаємо коефіцієнти.

Для прямозубих зубчастих коліс коефіцієнт ширини зубчастого колеса відносно міжосьової відстані ψ_ba =b/a призначається в межах 0,20…0,40 и вибирається з ряду по ГОСТ 2185-76 (табл.30) [3]. Приймаємо ψ_ba = 0,315.

Коефіцієнт К_Н = К_Нα К_Нβ К_Нν

К_Нα – коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження між зубами. Для прямозубих передач приймається = 1.

К_Нβ - коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження по ширині вінця.

По табл.37[3] при b/d₃ = ψ_ba (u₃₄+1)/2 = 0,315(1,8+1)/2 = 0,44; (колесо приробляється; положення колеса – біля однієї з опор) К_Нβ = 1,05.

К_Нν – коефіцієнт динамічності навантаження. У проектувальних розрахунках приймається рівним 1,2 [3, стр.96].

Розраховуємо міжосьову відстань.

Приймаємо з табл.32 [3]. а = 100 мм.

Призначення модуля.

m_n = (0,01…0,025)a – (0,01…0,025)100 = 1,0…2,5 мм.

Приймаємо з табл.33[3]. m = 2 мм.

Призначення чисел зубів.

(Z₃ +Z₄) = (2a)/m_n =(2∙100)/2 = 100

Z₃ = (Z₃ +Z₄)/(U_3-4+1) = 100/(1,8+1) = 35,7

Приймаємо Z₁= 36.

Z₄ = (Z₃ +Z₄)- = 100 – 36 = 64.

U_3-4ф = Z₄/ Z₃ = 64/36 =1,78

<[ U ]=2,5%.

Розрахунок геометричних розмірів зубчастих коліс.

Ширина вінця колеса:

B₄ = b_ω ≈ ψ_ba∙ a = 0,315 ∙ 100 = 31,5 мм.

По табл.34[3] приймаємо b₄ = 32 мм.

Ширину шестерні приймаємо на 2…5 мм більше для компенсації неточностей монтажу.

b₃ = b₄ + 4 = 32 + 4 = 36 мм.

d₃ = m ∙ z₃ = 2∙ 36 = 72 мм – діаметр ділильного кола.

d_a3 = d₃ + 2m = m(z₃+2) = 72 + 2 ∙ 2 = 76 мм – діаметр кола виступів.

d_ƒ3 = d₃ – 2,5m = m(z₃+2,5) = 72 – 2,5 ∙ 2 = 67 мм – діаметр кола западин.

d₄ = m ∙ z₄ = 2∙ 64 = 128 мм.

d_a4 = d₄ + 2m = 128 + 2 ∙ 2 = 132 мм.

d_ƒ4 = d₄ – 2,5m = 128 – 2,5 ∙ 2 = 123 мм.

Перевірка: d₃/2 + d₄/2 = а

72/2 +128/2 =100 мм.

Призначення міри точності

Підставою для призначення міри точності зубчастих коліс є колова швидкість

> 2 м/с

Призначаємо міру точності 8В (табл.35,36).