5. Силовой расчет эмп

5.1. Проверочный расчет выбранного двигателя

Задача расчета заключается в определении крутящих моментов (статического и суммарного), действующих на каждом валу.

Так как на данном этапе проектирования известна кинематическая схема ЭМП, то из соотношения приведения моментов [1]:

(10)

Здесь

M_i, M_i – момент нагрузки на i-ом и j-ом валах.

i_ij – передаточное отношение i-го и j-го вала.

η_ij – КПД передачи. Для цилиндрической передачи η_ij=0.98.

η_подш – КПД подшипников, в которых установлен ведущий вал. Для подшипников качения примем η_подш =0.98.

Составим таблицу 4 статических моментов нагрузки (все моменты (в Н*мм)):

Таблица 4. Статические моменты нагрузки на валах редуктора

7.93	19.04	48.28	130.76	354,16	1000,00

Определим суммарный момент, приведенный к валу двигателя [1]:

Н*мм (11)

где кг*м² – момент инерции ротора двигателя,

- коэффициент, учитывающий инерционность собственного зубчатого механизма двигателя, для малоинерционных двигателей К_м=0,4…1, выберем К_м=0,5

кг*м² – момент инерции нагрузки,

1/с² – ускорение вращения вала двигателя.

Выполним предварительную проверку правильности выбора двигателя. Поскольку для разрабатываемой конструкции характерны частые пуски и реверсы, проверку проводим по условию [1]:

(12)

По паспортным данным М_пуск = 68.7 Н·мм, то есть – верно двигатель выбран правильно.

Такими образом, выбранный двигатель сможет обеспечить нужно угловое ускорение нагрузки при старте.

5.2. Расчёт зубчатых колес на изгибную прочность

Определим суммарный момент, приведенный к каждому валу. Для этого определим суммарный момент на выходном валу:

М_Σ= М_н + J_н_н=0.5+0.1·10=1,5 (Н*м)

Затем по формуле (10) осуществим приведение и составим таблицу 5 суммарных приведенных моментов нагрузки (все моменты (в Н*мм)):

Таблица 5. Суммарные моменты нагрузки на валах редуктора

52	120	320	890	2450	7000,00

Расчет на изгибную прочность проводим для наиболее нагруженной ступени редуктора, т.е. в нашем случае для ступени Z₉-Z₁₀. При этом модуль определяется по менее прочному колесу зубчатой элементарной пары соотношением [1,2]:

(13)

Здесь

m – модуль прямозубых колес;

K_m – коэффициент, для прямозубых колёс равный 1,4 [1,2];

K – коэффициент расчетной нагрузки, K=1.1...1.5 (выбирается согласно [1,2]), выбираем значение K=1.3;

M – крутящий момент, действующий на рассчитываемое колесо [Н·мм],

Y_F – коэффициент формы зуба, выбирается из таблицы [1,2], в нашем случае:

ψ_в – коэффициент формы зубчатого венца, для мелкомодульных передач ψ_в=3...16 (согласно [1,2]), выбираем ψ_в=6 для первых трех ступеней и ψ_в=8 для остальных двух степеней;

–допускаемое напряжение при расчете зубьев на изгиб [МПа];

Z – число зубьев рассчитываемого колеса.

С учётом назначения передачи, характера действующей нагрузки, условий эксплуатации, массы, габаритов и стоимости выбираем материалы для элементов передач:

Выбор материалов элементов передач

Определение модуля зацепления связано с расчётом колёс на прочность (изгибную и контактную). Проектным расчётом будет расчёт зубьев на изгибную прочность, а проверочным – на контактную. Для проведения этих расчётов необходимо выбрать материалы. Материал выбирают с учётом назначения передачи, характера действующей нагрузки, условий эксплуатации (окружной скорости, состояния среды), массы, габаритов и стоимости.

У шестерён материал должен быть прочнее, согласно этому выберем материалы Сталь 50 и Сталь 20Х соответственно для колёс и шестерён:

Шестерни: сталь 40Х ГОСТ 4543-71 (М59)

Термообработка: объемная закалка (должны быть прочнее)

 = 7,85 г/см³

–предел прочности

–предел текучести

HRC = 55

Колеса: сталь 40

Термообработка: поверхностная закалка

 = 7,85 г/см³

–предел прочности

–предел текучести

HRC = 48