- •Техническое задание 13 вариант 10
- •1 Кинематическая схема машинного агрегата
- •Условия эксплуатации машинного агрегата.
- •Срок службы приводного устройства
- •2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода
- •3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений
- •4 Расчет закрытой цилиндрической передачи
- •5. Расчет и проектирование клиноременной передачи открытого типа
- •6 Нагрузки валов редуктора
- •Проектный расчет валов редуктора.
- •Расчетная схема валов редуктора и проверка подшипников
- •Проверочный расчет подшипников
- •9.1 Быстроходный вал
- •9.2 Тихоходный вал
- •10.5 Конструирование корпуса редуктора /2/
- •10.6 Конструирование элементов открытых передач Ведущий шкив.
- •Ведомый шкив.
- •10.7 Выбор муфты
- •10.8 Смазывание.
- •11 Проверочные расчеты
- •11.1 Проверочный расчет шпонок Выбираем шпонки призматические со скругленными торцами по гост 23360-78.
- •11.2 Уточненный расчет валов
- •Содержание
2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода
Числа оборотов валов и угловые скорости:
n1 = nдв = 950 об/мин 1 = 950π/30 = 99,5 рад/с
n2 = n1/u1 = 950/2,38=400 об/мин 2=400π/30 = 41,9 рад/с
n3 = n2/u2 =400/5,0 = 80 об/мин 3= 80π/30 = 8,38 рад/с
Отклонение фактического значения от заданного δ = 0% <5%
Мощности передаваемые валами:
P1 = Pтр = 3,75 кВт
P2 = Pтрηо.пηпк = 3,75·0,96·0,995 = 3,58 кВт
P3 = P2ηз.пηпк = 3,58·0,97·0,995 = 3,46 кВт
Pрв = P3ηмηпс = 3,46·0,98·0,99 = 3,35 кВт
Крутящие моменты:
Т1 = P1/1 = 3750/99,5 =37,7 Н·м
Т2 = 3580/41,9 = 85,4 Н·м
Т3 = 3460/8,38 = 412,9 Н·м
Т4 = 3350/8,38 = 399,8 Н·м
Результаты расчетов сводим в таблицу
Таблица 2.3
Силовые и кинематические параметры привода
Вал |
Число оборотов об/мин |
Угловая скорость рад/сек |
Мощность кВт |
Крутящий момент Н·м |
Вал электродвигателя |
950 |
99,5 |
3,75 |
37,7 |
Ведущий вал редуктора |
400 |
41,9 |
3,58 |
85,4 |
Ведомый вал редуктора |
80 |
8,38 |
3,46 |
412,9 |
Рабочий вал |
70 |
7,33 |
3,35 |
399,8 |
3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений
Принимаем, согласно рекомендациям [1c.50], сталь 45:
шестерня: термообработка – улучшение – НВ235÷262 [1c.53],
колесо: термообработка – нормализация – НВ179÷207.
Средняя твердость зубьев:
НВ1ср = (235+262)/2 = 248
НВ2ср = (179+207)/2 = 193
Допускаемые контактные напряжения: [σ]H = KHL[σ]H0,
где KHL – коэффициент долговечности
KHL = (NH0/N)1/6,
где NH0 = 1·107 [1c.55],
N = 573ωLh = 573·8,38·12,5·103 = 6,0·107.
Так как N > NH0, то КHL = 1.
[σ]H1 = 1,8HB+67 = 1,8·248+67 = 513 МПа.
[σ]H2 = 1,8HB+67 = 1,8·193+67 = 414 МПа.
[σ]H = 0,45([σ]H1 +[σ]H2) = 0,45(513+414) = 417 МПа.
Допускаемые напряжения изгиба:
[σ]F = KFL[σ]F0,
где KFL – коэффициент долговечности
Так как N > NF0 = 4·106, то КFL = 1.
[σ]F01 = 1,03HB1 = 1,03·248 = 255 МПа.
[σ]F02 = 1,03HB2 = 1,03·193 = 199 МПа.
[σ]F1 = 1·255 = 255 МПа.
[σ]F2 = 1·199 = 199 МПа.
Таблица 3.1
Механические характеристики материалов зубчатой передачи
Элемент передачи |
Марка стали |
Dпред |
Термоо-бработка |
НВср |
σв |
σ-1 |
[σ]Н |
[σ]F |
Sпред |
Н/мм2 |
|||||||
Шестерня |
45 |
125/80 |
Улучш. |
248 |
600 |
260 |
513 |
255 |
Колесо |
45 |
- |
Норм-ия |
193 |
780 |
335 |
414 |
199 |
4 Расчет закрытой цилиндрической передачи
Межосевое расстояние
,
где Ка = 43,0 – для косозубых передач [1c.58],
ψba = 0,40 – коэффициент ширины колеса,
КНβ = 1,0 – для прирабатывающихся колес.
аw = 43,0(5,0+1)[412,9·103·1,0/(4172·5,02·0,40)]1/3 = 159 мм
принимаем согласно ГОСТ 2185-66 [2 c.52] аw = 160 мм.
Модуль зацепления
m > 2KmT2/(d2b2[σ]F),
где Km = 5,8 – для косозубых колес,
d2 – делительный диаметр колеса,
d2 = 2awu/(u+1) = 2·160·5,0/(5,0 +1) = 267 мм,
b2 – ширина колеса
b2 = ψbaaw = 0,40·160 = 64 мм.
m > 2·5,8·412,9·103/267·64·199 = 1,40 мм,
принимаем по ГОСТ 9563-60 m = 2,0 мм.
Основные геометрические размеры передачи
Суммарное число зубьев:
zc = 2awcosβ/m
β = 10° – угол наклона зубьев
zc = 2·160cos10°/2,0 = 157
Число зубьев шестерни:
z1 = zc/(u+1) = 157/(5,0 +1) = 26
Число зубьев колеса:
z2 = zc–z1 = 157 – 26 =131;
уточняем передаточное отношение:
u = z2/z1 =131/26 = 5,04,
Отклонение фактического значения от номинального
|5,0 – 5,04|100/5,00 = 0,8%
Действительное значение угла наклона:
cos = zcm/2aW = 1572/2160 = 0,9813 =11,11°.
Фактическое межосевое расстояние:
aw = (z1+z2)m/2cosβ = (131+26)·2,0/2cos11,11° = 160 мм.
делительные диаметры
d1 = mz1/cosβ = 2,0·26/0,9813= 52,99 мм,
d2 = 2,0·131/0,9813= 267,01 мм,
диаметры выступов
da1 = d1+2m = 52,99+2·2,0 = 56,99 мм
da2 = 267,01+2·2,0 = 271,01 мм
диаметры впадин
df1 = d1 – 2,4m = 52,99 – 2,5·2,0 = 47,99 мм
df2 = 267,01 – 2,5·2,0 = 262,01 мм
ширина колеса
b2 = baaw = 0,40·160 = 64 мм
ширина шестерни
b1 = b2 + (3÷5) = 64+(3÷5) = 68 мм
Окружная скорость
v = ω2d2/2000 = 8,38·267,01/2000 = 1,12 м/с
Принимаем 8-ую степень точности.
Силы действующие в зацеплении
- окружная на шестерне и колесе
Ft = 2T2/d1 = 2·85,4·103/52,99 = 3223 H
- радиальная
Fr = Fttg/cosβ = 3223tg20º/0,9813= 1195 H
- осевая сила:
Fa = Fttg = 3223tg11,11° = 632 Н.
Расчетное контактное напряжение
,
где К = 376 – для косозубых колес [1c.61],
КНα = 1,05 – для косозубых колес,
КНβ = 1,0 – для прирабатывающихся зубьев,
КНv = 1,01 – коэффициент динамической нагрузки [1c.62].
σH = 376[3223(5,04+1)1,05·1,0·1,01/(267,01·64)]1/2 = 413 МПа.
недогрузка (417 – 413)100/417 = 1,0% допустимо 10%.
Расчетные напряжения изгиба
σF2 = YF2YβFtKFαKFβKFv/(mb2),
где YF2 – коэффициент формы зуба,
Yβ = 1 – β/140 = 1 – 11,11/140 = 0,921,
KFα = 0,91 – для косозубых колес при 8-ой степени точности,
KFβ = 1 – для прирабатывающихся зубьев
KFv = 1,05 – коэффициент динамической нагрузки [1c.64].
Коэффициент формы зуба:
при z1 = 26 → zv1 = z1/(cosβ)3 = 26/0,98133 = 27,5 → YF1 = 3,83,
при z2 =131 → zv2 = z2/(cosβ)3 =131/0,98133 = 138 → YF2 = 3,61.
σF2 = 3,61·0,921·3223·0,91·1,0·1,05/2,0·64 = 80 МПа < [σ]F2
σF1 = σF2YF1/YF2 = 80·3,83/3,61 = 85 МПа < [σ]F1.
Так как расчетные напряжения σH < 1,05[σH] и σF < [σ]F, то можно утверждать, что данная передача выдержит передаваемую нагрузку и будет стабильно работать в нормальных условиях весь срок службы.