4. Проверочный расчёт требуемой мощности двигателя

Зададим КПД пары шарикоподшипников η_шиз промежутка 0,99…0,995. Примемη_ш=0,992. Рассчитаем мощность на валуIIIс учётом потерь на трение пары шарикоподшипников по формуле [2]

(4.1)

где P_III– мощность, снимаемая с валаIII, Вт. Тогда по формуле (4.1) мощность равна

Найдём крутящий момент колеса 4 согласно формуле

(4.2)

где T_III– крутящий момент на винтеIII,

η– КПД винтовой пары с учётом потерь на трение в опорах.

По формуле (4.2) имеем:

Окружная сила, действующая на колесо 4 определяется выражением [4]

(4.3)

откуда получим

Полная нормальная сила определяется по формуле

(4.4)

где α_w– угол зацепления,α_w=20⁰.

Поправочный коэффициент для косозубой передачи при F_n<30 Н, вычислим по формуле

(4.5)

откуда

Кпд зацепления пары косозубых колёс вычисляется по формуле

(4.6)

где f – коэффициент трения стальных колёс, выбираемый из промежутка 0,08…0,15,

ε– коэффициент торцового перекрытия, значение которого для косозубых колёс лежит в приделах 3…4. Принимаяf =0,1, ε =3,5, по формуле (4.6) вычислим

Определим крутящий момент колеса 3 по формуле

(4.7)

откуда

Крутящий момент вала IIрассчитаем по формуле

(4.8)

где η_M – КПД муфты. КПД поводковой муфты приT₃ = 10…50 Н·мм приближённо равен 0,95 [5]. По формуле (4.8) получим

Требуемую мощность двигателя определим согласно формулам (3.22) и (3.23)

Рассчитанная мощность P_ТР = 13,5 Вт оказалась меньше теоретически принятойP_дв=20Вт, что удовлетворяет условию.

5. Предварительный расчёт валов

Целью расчета на прочность является определение основных размеров валов, обеспечивающих их статическую прочность и выносливость. При этом должны учитываться резьба, выточки, пазы и отверстия, которые понижают усталостную прочность валов. Вал находиться под воздействием не только изгибающих, но и крутящих моментов. Из условия прочности на кручение диаметры валов определяются по формуле [3]:

(5.1)

где [τ_кр] – допускаемое напряжение кручения. Для среднеуглеродистых сталей [τ_кр]=10…30 МПа. Примем[τ_кр]= 20 МПа.

По формуле (5.1) определим минимальный диаметр:

вала II

вала III

Так как для зубчатых колёс ранее был принят мелкий модуль (m=1 мм), и внутренний диаметр винта шариковинтовой передачи был принят равным 10 мм, то для упрощения конструкции редуктора и уменьшения нагрузки на валы примем диаметр валаIIпод подшипники равным 6 мм, диаметр валаIIIпод подшипники равным 12 мм.