1. Выбор электродвигателя и расчет кинематических параметров привода

1.1 Выбор электродвигателя Требуемая мощность электродвигателя

P_тр = ,

где P - мощность на валу исполнительного механизма, P = 11 кВт;

η₀ – общий КПД привода,

η₀ = η_m ∙ η_зп ∙ η_пк² η_цп ;

здесь η_m – КПД муфты, η_зп - КПД зубчатой передачи, η_пк - КПД одной пары подшипников качения, η_цп - КПД цепной передачи, примем η_m= 0,98, η_зп = 0,97, η_пк =0.99, η_цп = 0,95

η₀=0,98 ∙ 0,97 ∙ 0,99²∙ 0,95=0,9.

Тогда P_тр= 12,2 кВт

По требуемой мощности из табл. П.1 [1] выбираем асинхронный электродвигатель 4А180 М8 с ближайшей большей стандартной мощностью P_э = 15 кВт, синхронной частотой вращения n_с= 750 мин^-1 и скольжением S = 2,5%.

1.2 Частота вращения вала электродвигателя

n₁= n_с (1 – ) = 731,25 мин^-1

1.3 Общее передаточное число привода

u_o== 7,3125

1.4 Передаточное число зубчатой передачи

u= 5

1.5 Передаточное число цепной передачи

u = =1,5

1.6 Частоты вращения валов (индекс соответствует номеру вала на схеме привода):

n₁= 731,25 мин^-1

n₂= = 146,25 мин^-1

n₃= 100 мин^-1

1.7 Мощности, передаваемые валами:

P₁= 12,2 кВт

P₂= 11,4 кВт

P₃= 11 кВт

1.8 Крутящие моменты, передаваемые валами, определяются по формуле

T_i = 9550.

Тогда T₁= 159,4 Нм

T₂= 744,5 Нм

T₃= 1051,05 Нм

Консольные нагрузки от муфт в кН предварительно определяют по ГОСТ 16162-85:

на быстроходном валу F_к=70= 0,883кН

на тихоходном валу для зубчатых редукторов F_к=70= 1,909 кН

где T_б и T_т – крутящие моменты на соответствующих валах, Н·м.

2. Расчет цилиндрической зубчатой передачи

2.1. Выбор материалов зубчатых колес

Наибольшее применение в редукторах находят стальные зубчатые колеса.

Материалы выбираем по табл. 1.1 [1]

D_m=20 ∙

Диаметр заготовки колеса равен

d_k= u∙D_m=5*63=315 мм

Шестерня:

Материал: Сталь 40Х

Термическая обработка: улучшение

Твердость зуба 269…302 НВ

Колесо:

Материал: Сталь 45

Термическая обработка: улучшение

Твердость зуба 235…262 НВ

HB₁=0,5(НВ_1min+HB_1max)=0,5(269+302)=285,5

HB₂=0,5(НВ_2min+HB_2max)=0,5(235+262)=248,5

2.2 Определение допускаемых напряжений

Допускаемые контактные напряжения

_HPj =

где j=1 для шестерни, j=2 для колеса;

_{Hlim j}  предел контактной выносливости (табл. 2.1 [1]),

_Hlim1 = 641 МПа

_Hlim2= 567 МПа

S_Hj  коэффициент безопасности (табл. 2.1 [1]),

S_H1= 1,1 S_H2= 1,1

K_HLj - коэффициент долговечности;

K_HLj =1,

здесь N_H0j – базовое число циклов при действии контактных напряжений (табл. 1.1 [1]),

N_H01= 23,5*10⁶ N_H02 = 16,8*10⁶

Коэффициент эквивалентности при действии контактных напряжений определим по табл. 3.1 [1] в зависимости от режима нагружения: _h = 0,125

Суммарное время работы передачи в часах

t_h = 365L24K_гК_сПВ = 33112,8

Суммарное число циклов нагружения

N_j = 60 n_j c t_h,

где с – число зацеплений колеса за один оборот, с = 1;

n_j – частота вращения j-го колеса, n₁= 731,25 мин^-1, n₂= 146,25 мин^-1;

N_1= 14,53*10⁶ N_2= 2,906*10⁶

Эквивалентное число циклов контактных напряжений, N_{HE j}= _h N_Σj;

N_HE1= 181,6*10⁶ N_HE2= 16,3*10⁶

Коэффициенты долговечности

K_HL1= 1 K_HL2= 1,97

Допускаемые контактные напряжения для шестерни и колеса

_HP1= 582,7 МПа _HP2=1015,5МПа

для косозубых и шевронных передач

_HP=0.45 (_HP1+_HP2)1.23 _HP2.

Допускаемые контактные напряжения передачи:

_HP= 719,2 МПа

Допускаемые напряжения изгиба

_FPj=,

где _{F lim j}  предел выносливости зубьев при изгибе (табл. 4.1 [1]),

_{F lim 1} = 1,75НВ1= 499,6МПа _{F lim 2} = 1,75НВ2= 434,9МПа

S_Fj  коэффициент безопасности при изгибе (табл. 4.1 [1]), S_F1= 1,7, S_F2= 1,7

K_FCj  коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки, (табл. 4.1 [1]) K_FC1= 1 K_FC2=1

K_FLj  коэффициент долговечности при изгибе:

K_{FL j}=1.

здесь q_j - показатели степени кривой усталости: q₁ = 6, q₂ = 6 (табл. 3.1 [1]);

N_F0 – базовое число циклов при изгибе; N_F0 = 4•10⁶.

N_FEj – эквивалентное число циклов напряжений при изгибе; N_{FE j}= _Fj N_Σj.

Коэффициент эквивалентности при действии напряжений изгиба определяется по табл. 3.1 [1] в зависимости от режима нагружения и способа термообработки

_F1 = 0,038, _F2 = 0,038,

N_FE1 =55211090,6 , N_FE2 = 11045238,0

K_FL1 = 1, K_FL2 = 1

Допускаемые напряжения изгиба:

_FP1= 293,9 МПа _FP2= 255,8МПа