1.3. Крутящие моменты на валах механизма

При расчете крутящих моментов идем от нагрузки на рабочем валу III. По расчету .

Момент на валу II : .

Момент на ведущем валу I : .

Выходные данные расчета: значения угловых скоростей и крутящих моментов на валах механизма – нужно поместить в таблицу.

Таблица 1.2

	Вал I	Вал II	Вал III
n, об/мин
Т, Нм

Пример 1.1. Выбрать двигатель и сделать расчет кинематической цепи установки (рис. 1.1) по следующим данным: кН, м/c, м.

Крутящий момент на рабочем валу III установки:

Нм.

Угловая скорость барабана 8:

об/мин.

Полезная мощность: кВт. Мощность двигателя при общем кпд должна составить кВт.

Выбираем двигатель 160S8/730 мощностью 7,5 кВт (табл. 1.1).

Общее передаточное число: =.

С другой стороны, . Принимаем передаточное число зубчатой передачи , тогда передаточное число ременной передачи . Округлим полученную величину до , тогда , а угловая скорость на валу III – об/мин. Ошибка передачи при этом составит = 0,96%, что допустимо.

Имеем скорости на валах передачи:

на валу I – об/мин; на валу II – об/мин; на валу III – об/мин.

Крутящие моменты на валах передачи:

на валу III – 560 Нм; на валу II – Нм; на валу I – Нм.

Результаты расчетов сведены в таблицу выходных данных:

Таблица 1.3

	Вал I	Вал II	Вал III
n, об/мин	730	243,3	108,15
Т, Нм	90	264,5	560

2.Выбор материала зубчатых колес и расчет допускаемых напряжений

2.1. Материал зубчатых колес передачи

В задании на проектирование не указаны какие-либо особые требования к передаче в отношении ее габаритов или прочности, поэтому для изготовления зубчатых колес выбираем материал со средними механическими характеристиками.

Для шестерни принимаем сталь 45, улучшенную до твердости по Бринеллю HB 230…250.

Для колеса – сталь 45, улучшенную до HB 200…220.

Передача одноступенчатого редуктора является быстроходной, так как шестерня вращается со скоростью ротора электродвигателя, вследствие чего линейные скорости на зубьях колес не могут быть меньше, чем 3 м/c. Поэтому передача подлежит расчету на контактную выносливость и проверке на изгиб.

2.2. Расчет допускаемых контактных напряжений

Поскольку расчет на контактную прочность ведется по колесу, то при расчетах исходим из принятой твердости этой детали. Напряжения на контактных поверхностях зубьев при их расчете на выносливость не должны превышать допускаемых значений :

Допускаемые контактные напряжения можно рассчитать по методике, приведенной в учебных пособиях [1] и [3]. Основная расчетная формула имеет вид:

(2.1)

Здесь – предел контактной выносливости материала: это наибольшее напряжение, которое выдерживает материал при базовом числе циклов нагружения. При твердости предел контактной выносливости определяется выражением

(МПа) (2.2)

Предел контактной выносливости для материала колеса составляет в данном случае

(МПа). (2.3)

– коэффициент безопасности. Для улучшенных сталей можно принимать . (2.4)

– базовое число циклов нагружения при динамических режимах (пуск, торможение) и ударах. При твердости стали

можно принимать . (2.5)

- эквивалентное число циклов нагружения, соответствующее заданному сроку службы установки; эта величина определяется по формуле:

, (2.6)

где – число циклов нагружения, соответствующее заданному сроку службы установки

. (2.7)

Здесь – угловая скорость колеса, значение которой берется из таблицы 1.2. с – число зацеплений зуба за один оборот колеса, в данном случае ; – суммарное время работы передачи вычисляется по формуле

. (2.8)

Коэффициенты, входящие в формулу (2.8), имеются в задании на проект.

– коэффициент, учитывающий переменный характер циклов нагружения. Этот коэффициент можно вычислять по диаграмме нагрузочных режимов, если она задана, но можно воспользоваться таблицей 8 на стр.164 в учебном пособии [1] либо таблицей 11.7 в учебнике [3]. Для транспортных устройств, работающих в среднем режиме IV, рекомендуется принимать

. (2.9)

Результаты, полученные в соответствии с приведенными указаниями и формулами (2.2) – (2.9), следует подставить в выражение (2.1) и получить значение допускаемых контактных напряжений. Для улучшенных конструкционных сталей марок 35, 40, 45, 50 при среднем нормальном режиме работы передачи результаты вычислений лежат в диапазоне (МПа).