3. Расчет передач привода
3.1. Расчет клиноременной передачи
Клиноременная передача используются для изменения угловой скорости приводного вала, и обычно занимает место между электродвигателем и редуктором.
3.1.1. Проектный расчет клиноременной передачи.
Диаметр ведущего шкива D1 определяют в зависимости от крутящего момента на ведущем шкиве. Принимаем стандартный диаметр шкива D1 = 125 мм.
Диаметр ведомого шкива D2 будет равен:
, (3.1)
где ξ – коэффициент скольжения ремня ξ = (0,01–0,02).
D2 = 125·2,88·(1–0,015) = 354,6 мм.
Принимаем
стандартный диаметр шкива D2
= 355 мм.
Уточняем передаточное число передачи:
, (3.2)
2,883
При этом должно выполняться условие:
. (3.3)
Условие выполняется.
Находим скорость ремня V (м/с) по формуле:
. (3.4)
м/с.
Определяем минимальное межосевое расстояние по формуле:
. (3.5)
где h – высота ремня, h = 10,5 мм.
amin = 0,55(125+355) + 10,5 = 274,5 мм.
Определяем максимальное межосевое расстояние по формуле:
, (3.6)
мм.
Принимаем предварительное межосевое расстояние апр = 400 мм, (рис.7.1).
Рис. 3.1. Геометрические и силовые параметры ременной передачи
Определяют требуемую длину ремня L, мм по формуле:
, (3.7)
мм.
Полученное значение округляем до стандартного и принимаем длину ремня L = 1600 мм.
Уточняем межосевое расстояние по формуле:
(3.8)
где:
;
.
мм
Проверяем
угол охвата меньшего (ведущего) шкива
ремнем α1
по формуле:
, (3.9)
где [α] – минимальный допускаемый угол обхвата. Для клиноременных передач [α]=1200.
.
Определяем требуемое число ремней для передачи заданной мощности по формуле:
, (3.10)
где [Р] – допускаемая мощность на один ремень при заданных условиях работы, определяемая по формуле
, (3.11)
Р0 – значение мощности, передаваемое в стандартных условиях одним ремнем, Р0 = 1,39 кВт;
Кα – коэффициент учитывающий влияние угла обхвата определяемый по формуле:
; (3.12)
;
Кр – коэффициент, учитывающий влияние режима работы, Кр = 0,9.
[Р] = 1,39·0,913·0,9 = 1,14 кВт.
Принимаем Z = 6 шт.
Проверяем долговечность ремней по числу пробегов ремня в секунду по формуле:
, (3.13)
где [U] – допускаемое число пробегов ремня. Для клиновых ремней [U] = 10 сек-1.
.
Условие выполняется.
Определяем силу предварительного натяжения одного ремня по формуле:
, (3.14)
где q – масса 1 м длины ремня, q = 0,18 кг .
Н
Определяем силу действующую на валы по формуле:
. (3.15)
Н.
3.2. Расчет закрытой конической зубчатой передачи
Исходными данными для расчета конической закрытой прямозубой передачи являются крутящий момент на ведущем валу T= 185,98 Н·м, угловая скорость ведущего вала ω = 32с–1, передаточное отношение передачиU= 2,3.
3.2.1. Выбор материала и определение допускаемых напряжений
Для
шестерни выбираем материал Сталь 40Х,
термообработка: объемная закалка,
твердость 47HRC, σт =
1200 МПа, σвр = 1700 МПа
Для колеса выбираем материал Сталь 40Х, термообработка: улучшение, твердость 350 HB, σт = 800 МПа, σвр = 1200 МПа
Допускаемое контактное напряжение, МПа:
(3.16)
где: Hlim1(2)– предел контактной выносливости поверхности зубьев, МПа.
Hlim1= 17∙HRC+ 200 = 17∙47 + 200 =999МПа
Hlim2= 2∙HB+ 70 = 2∙350 + 70 = 770 МПа.
где Zn1(2)– коэффициент долговечности, определяем по формуле:
. (3.17)
где NHlim1(2)– базовое число циклов соответствующее пределу выносливости рис. 4.1.3. /1/,NHlim1= 70∙106, NHlim2= 40∙106;
NHE1(2)– эквивалентное число циклов, определяем по формуле:
(3.18)
где Lh – продолжительность работы, Lh = 20000 час;
с– число зацеплений за 1 оборот колеса,с= 1;
kHE– коэффициент учитывающий изменение нагрузки,kHE= 1.
NHE1= 60∙305,58∙20000∙1∙1 = 366∙106;
NHE2= 60∙132,7∙20000∙1∙1 = 159∙106.
Так как NHE1>NHlim1иNHE2>NHlim2принимаемZn1(2)=Zn1(2)= 1.
SH – коэффициент безопасности, для однородной структуры материала SH1 = = SH2 = 1,1.
МПа;
МПа.
Допускаемое напряжение на выносливость зубьев при изгибе, определяется по формуле:
; (3.19)
где Flim1(2)– предел выносливости зубьев при изгибе,Flim1= 520 МПа,Flim2= = 1,75∙HB= 1,75∙350 = 612,5 МПа.
YN1(2)– коэффициент долговечности, определяем по формуле:
. (3.20)
где NFlim– базовое число циклов соответствующее пределу выносливости,NHlim1= = 4∙106;
NFE1(2)– эквивалентное число циклов,NFE1=NHE1 = 366∙106,NFE2=NHE2 = = 159∙106.
Так как NFE1>NFlim1иNFE2>NFlim2принимаемYN1=ZN2= 1.
YA– коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки,YA= 1;
МПа,
МПа.