1.Выбор электродвигателя и кинематический расчет
Определяем общий КПД редуктора (по табл. 1.1):
КПД пары конических колес
коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения
Общий КПД:
Требуемая мощность ЭД равна:
По требуемой мощности Nтр = 2,2 кВт, в приложение 1 стр.390 выбираем электродвигатели:
№ |
nс, об/мин |
Типоразмер |
s, % |
nном, об/мин | |
1 |
3000 |
80В2 |
4,3 |
2871 |
12,48 |
2 |
1500 |
90L4 |
5.1 |
1423.5 |
6,19 |
3 |
1000 |
100L6 |
5.1 |
949 |
4,13 |
4 |
750 |
112MA8 |
6.0 |
705 |
3,26 |
По ГОСТ 12289-76 принимаем передаточное отношение i3=4,00 и i4=3,15. Значение i1=12,48 i2=6,3, не рекомендуемо для конических редукторов.
об/мин
об/мин
выбираем ЭД 112MA8 асинхронный серии А4, закрытый, обдуваемый с синхронной частотой вращения nсинх=750 об/мин с мощностью Рдв=2,2 кВт и скольжением 6% (ГОСТ 19523-81).
Тип ЭД |
NC, об/мин |
S, % |
112МА8 |
750 |
6 |
Номинальная частота вращения вала двигателя:
об/мин
Угловая скорость двигателя: рад/c
Угловая скорость на тихоходном валу:
рад/c
Передаточное число:
В соответствии с ГОСТ 2185-66 выбираем передаточное число
Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора:
ведущего вала об/мин
рад/с
Ведомого вала об/мин
рад/с
Вращающие моменты на валах:
на валу шестерни
Нм
на валу колеса
Нм
2.Расчет зубчатых колес редуктора
2.1 Выбор материала и термообработки.
По таблице 3.3 [1] примем материалы:
для шестерни: сталь 40Х улучшенную с твердостью HB270
для колеса: сталь 40Х улучшенную с твердостью HB245
2.2 Проектировочный расчет.
Принимаем для колеса предел контактной выносливости
МПа
Срок службы привода в часах
ч
Число циклов нагружений зубьев колеса
Базовое число циклов для материала колеса
Коэффициент долговечности
Следовательно, при длительной эксплуатации коэффициент долговечности KHL=1. Примем коэффициент безопасности [SH]=1.15
Допускаемые контактные напряжения:
МПа
Коэффициент KH при консольном расположении шестерни равен 1.35 (табл. 3.1[1]). Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию bRe=0.285 (рекомендация ГОСТ 12289-76).
Внешний делительный диаметр колеса:
Для колес с круговыми зубьями:
мм
Принимаем по ГОСТ 12289-76 мм
Число зубьев шестерни выбираем из интервала 1832. Число зубьев шестерни примем , тогда число зубьев колеса
Примем . Тогда
Отклонение от заданного , что меньше установленных ГОСТ 2185-66 допустимых 3%
Внешний окружной модуль мм
Примем
мм
Отклонение от стандартного , что меньше допустимых 2%
Внешний делительный диаметр шестерни
мм
Примем de1=62,5 мм
Углы делительных конусов:
’
Внешнее конусное расстояние :
мм
Длина зубьев: мм
Примем b=30 мм
Внешний диаметр шестерни и колеса (по вершинам зубьев):
мм
мм
Средний делительный диаметр шестерни:
мм
Средний окружной модуль:
мм
Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру
Средняя окружная скорость колес
Средняя окружная скорость: м/c
Примем 7-ю степень точности для конических передач
2.3 Силы в зацеплении:
Окружная сила H
Радиальная сила для шестерни, равная осевой для колеса
Н
Осевая сила для шестерни, равная радиальной для колеса
Н
2.4 Проверочный расчет на контактную выносливость
Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:
При bd=0.56, при консольном расположении колес и твердости HB<350 коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба
Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в закреплении, для прямозубых колес при =18.15 м/с
Проверка контактных напряжений:
МПа
МПа <
2.5 Проверочный расчет на контактную статическую прочность при пиковой нагрузке
Расчетные контактные напряжения при пиковой нагрузке
МПа
Допускаемое контактное напряжение при действии максимальной нагрузки для стальных колес с улучшением
МПа
Где предел текучести для стали Ст 40Х при диаметре заготовки > 160 мм
МПа
МПа
Условие прочности выполняется.
2.6 Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:
Здесь F=0.85 – опытный коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конической прямозубой передачи по сравнению с цилиндрической
Коэффициент нагрузки , гдеkF=1.362 – коэффициент учитывающий распределение нагрузки по длине зуба при bd=0.17, консольном расположении колес, валах на роликовых подшипниках и твердости HB<350; kFv=1.35 – коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в закреплении для прямозубых колес при твердости HB<350, скорость v=3.43 м/с и седьмой степени точности.
Коэффициент формы зуба YF выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев:
Для шестерни:
Для колеса:
При этом ,
Допускаемое напряжение при проверке зубьев на изгиб:
Предел выносливости при изгибе для стали Ст 40Х улучшенной при твердости НВ<350вости :
Для шестерни: МПа
Для колеса: МПа
Коэффициент запаса прочности
для стали 40X улучшенной учитывает нестабильность механических свойств
для штампованных и кованных колес
Допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость и отношение :
для шестерни
для колеса
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, т.к.
Проверяем зуб колеса:
Условие прочности выполняется.
2.7 Проверочный расчет на изгибную статическую прочность при пиковой нагрузке
МПа
Допускаемые изгибные напряжения при действии максимальной нагрузки для стальных колес с улучшением.
МПа
МПа
Условие прочности выполняется.
Таки образом все условия прочности выполняются