2.9. Розрахунок активних поверхонь зубців на контактну міцність при максимальних навантаженнях

Максимальне навантаження

Контактна міцність зубців також забезпечується, оскільки

2.10. Розрахунок зубців на опір втомі при згині

Розрахункові коефіцієнти

Y_F1 = 4,15; Y_F2 = 3,72 – коефіцієнти форми зубців

Y_ε = 1 коефіцієнт перекриття зубців;

Y_β = 1 – β/140 = 1–15º/140 = 0,89

K_Fα = [4+(ε_α–1)(n_ст–5)]/(4ε_α)=[4+(1,7–1)(8–5)]/(41,7)=0,897 – коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження між зубцями;

K_Fβ = 1,03 – коефіцієнт нерівномірності навантаження по ширині зубчастих вінців

K_Fυ = 1,1 - коефіцієнт динамічного навантаження

Питома розрахункова колова сила

Розрахункове напруження згину у зубцях шестірні та колеса, МПа

σ_F1 = Y_F1Y_εY_βω_Ft/m_n = 4,1510,8944,35/4,0 =40,95

σ_F2 = Y_F2Y_εY_βω_Ft/m_n = 3,7210,8944,35/4,0 =36,71

Стійкість зубців проти втомного руйнування при згині забезпечується, оскільки розрахункові напруження згину менші від відповідних допустимих напружень

[σ]_F1 = 229 МПа та [σ]_F1 = 200 МПа.

2.11. Розрахунок зубців на міцність при згині, при максимальних навантаженнях

Міцність зубців на згин при дії максимального навантаження також забезпе­чується, бо максимальні розрахункові напруження менші від граничних допустимих напружень

[ ]_F1mах = 610 МПа і []_F2mах = 534 МПа.

Підсумкові дані розрахунку:

Міжосьова відстань =250 мм

Допустимі відхилення =±125 мкм

Передаточне число

Модуль m=4,0 мм

Кут нахилу зуба β=15º

Ступінь точності – 8

Таблиця 2 - Розрахункові дані параметрів зубчастої передачі

Параметри	Шестерня	Колесо
Число зубців Z	44	108
Коефіцієнт зміщення	0	0
Напрям лінії зуба	ліве	праве
Ділильний діаметр d, мм	432	176
Діаметр вершин da мм	440	184
Діаметр впадин df мм	422	166
Ширина мм	126	135
Колова сила Ft	5499 Н
Радіальна сила Fr	2072 Н
Осьова сила	1473 Н

3. Розрахунок передачі клиновим пасом

3.1. Вихідні дані

Таблиця 3 – Вихідні дані для розрахунку передачі клиновим пасом

Розрахункова потужність привода	РД=9,0кВт
Обертовий момент на ведучому валу	ТД=127,33 Н·м
Частота обертів ведучого валу	nД=750хв-1
Передаточне число передачі	UП=4,0
Ресурс роботи передачі	tΣ=15000год
Коефіцієнт навантаження	Ψ=1,8
Кількість змін	1
Коеффіцієнт використання впродовж доби Кд	0,45
Тип електродвигуна	АИР160M8

3.2. Проектний розрахунок

В клинопасовій передачі обертовий момент передається за рахунок сил тертя між боковими поверхнями пасів трапецеїдального перерізу та клинових канавок шківа. Тому така передача в порівнянні з плоскопасовою має більшу тягову здатність завдяки більшій силі тертя при однаковому натяжінні паса. Внаслідок цього при рівному обертовому моменті вона потребує меншого натяжіння, менше тисне на вали та опори, допускає менші кути обхвату на шківах. Використання клипасових пасів забезпечує мінімальні габаритні розміри передачі.

В залежності від обертового моменту на валу двигуна Т_Д обираємо переріз пасу та мінімальний діаметр ведучого шківа. З довідників обираємо переріз нормального паса Б з діаметром d_min=125 мм.

Обираємо клинопасові паси згідно ГОСТ 1284.1-80 (рис. 1).

Запишемо розміри приводних пасів:

Переріз А

b_Р=14 мм

b₀=17 мм

h=10,5 мм

y=4 мм

А=138 мм²

q=0,18 кг/м

Інтервал довжин 800-6300

Рисунок 1 – Розміри приводного пасу

Для забезпечення довговічності пасу діаметр ведучого шківа обираємо на 1-2 номери більше d_min ніж з стандартного ряду згідно ГОСТ 1284-80. Обираємо діаметр ведучого шківа d_min=140 мм.

Знайдемо розрахунковий діаметр ведучого шківа, мм:

_{Приймаємо діаметр веденого шківа 560 мм.}

_{Згідно прийнятим стандартним діаметрам шківів розраховуємо дійсне передаточне число клинопасової передачі з урахуванням проковзування:}

де ε – коефіціент відносного ковзання пасу, ε=0,015;

Перевіримо умову співпадання передаточних чисел передачі:

Розрахуємо колову швидкість пасу, м/с:

Знайдемо міжосьову відстань в залежності від передаточного числа, мм:

Знайдемо довжину пасу, мм:

Округляємо отриманий результат згідно стандартного ряду довжин пасу L_р=2500 мм.

Знайдемо дійсну міжосьову відстань, яка відповідає прийнятій стандартній довжині пасу, мм:

Знайдемо кут обхвату на ведучому шківі, ^:

Знайдемо число пробігів пасу за 1 секунду, с^-1:

Визначимо допустиму потужність, яка передається клиновим пасом з 10 ребрами при заданих режимах роботи, кВт:

де Р₀ – потужність, яка передається одним пасом при числі шківів Z_m=2, U=1, α=180⁰, заданій довжині пасу l₀ та спокійній роботі, Р₀=9,0 кВт;

Сα – коефіцієнт, який враховує вплив кута обхвату на тягову спроможність;

С_L – коефіцієнт, який враховує вплив на довговічність довжини пасу L в залежності від відношення даної довжини пасу L та вихідної довжини L₀, С_L=0,98;

ΔP_U – поправка, яка враховує зменшення впливу згину пасу на ведучому шківі на довговічність з збільшенням передаточного числа;

С_Р – коефіцент, який враховує режим роботи, С_Р=0,45;

Знайдемо коефіцієнт, який враховує вплив кута обхвату на тягову спроможність:

Знайдемо поправка, яка враховує зменшення впливу згину пасу на ведучому шківі на довговічність з збільшенням передаточного числа, кВт:

де ΔT_U – поправка до моменту на ведучому шківі в залежності від передаточного числа, ΔT_U=3,1 Н·м;

Визначимо допустиму потужність, яка передається клиновим пасом з 10 ребрами при заданих режимах роботи, кВт:

Знайдемо необхідне число пасів з урахуванням нерівномірності розподілення навантаження між пасами:

де C_Z – коефіціент числа пасів, C_Z=0,9;

Обираємо 3 пасів.

Знайдемо силу тиску клинових пасів на вали, Н:

де – сила попереднього натягу пасу, Н;

Визначимо ресурс передачі, год:

де σ_Y – межа стійкості матеріала пасу, σ_Y=10 МПа;

σ_max – максимальні напруження в пасі, МПа;

m – показник кривої втоми, m=8;

N₀ – базове число циклів, N₀=10⁷;

С_U – коефіцієнт, який враховує різну ступінь впливу напружень згину на ведучому і введеному шківах;

Z_m – число шківів в передачі, Z_m=3;

Знайдемо максимальні напруження в пасі, МПа:

де σ_Р – напруження розтягу в пасі, МПа;

σ_U – напруження згину, МПа;

Знайдемо напруження розтягу в пасі, МПа:

де А – площа поперечного перерізу пасу, м²;

F_t – корисна сила, Н;

Знайдемо напруження згину, МПа:

де Е_U – модуль пружності пасу при згині, Е_U=90 МПа;

Знайдемо максимальні напруження в пасі, МПа:

Знайдемо коефіцієнт, який враховує різну ступінь впливу напружень згину на ведучому і введеному шківах:

Визначимо ресурс передачі, год:

Визначимо кількість замін пасу:

В процесі експлуатації пас потребує 240 заміни.

Підсумкові дані

Тип пасу згідно ГОСТ 1284.1-80 – клиновий

Переріз пасу – Б

Довжина пасу L=2500 мм

Матеріал пасу – кордшнуровий

Міжосьова відстань мм

Фактичне передаточне число передачі U=4,0

Число пасів Z=3

Сила попереднього натягу F₀=1065 Н

Сила, яка діє на вали F_R=6077 Н

Робочий ресурс передачі t_n=62,9 год