Расчет зубчатой передачи на выносливость при изгибе

При расчете прямозубых колес, зуб рассматриваем как балку, жестко закрепленную одним концом . Силу считают приложенной к вершине зуба по нормали к его поверхности, силу трения не учитываем и определим по формуле:

, (3.30)

где К_Н – коэффициент нагрузки, равен 1;

F_t – окружная сила определяется по формуле:

, (3.31)

.

Z_H – коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей при =20- угол профиля, и =0- угол наклона линии зуба, Z_H=1,76;

Z_М – коэффициент, учитывающий механические свойства материала, зубчатых колес, Z_М = 274 мПа^1/2;

Z –коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий, определяется по формуле

, (3.32)

где u=6 – передаточное число зубчатой передачи;

_ - коэффициент торцевого перекрытия определим по формуле:

, (3.33)

.

Подставляя значения в выражения (3.32) получим:

.

Подставляя значения в выражения (3.30) получим:

.

_НР – допускаемое контактное напряжение для Сталь 40Х с закалкой ТВЧ (объемная), HRC48-52, равна 810 мПа.

.

3.3.3 Опорно-поворотное устройство

Шариковое опорно-поворотное устройство с внешним зубчатым зацеплением предназначено для возможности вращения колонны портала и воспринимает нагрузку от всех вышележащих конструкций, рис. 3.10.

Рисунок 3.10 –Узел шарикового опорно-поворотного устройства с внешним зубчатым зацеплением,

где 1 – колонна; 2 – мотор-редуктор; 3 – зубчатая шестерня; 4 – зубчатое колесо (внешняя цапфа); 5 – шарики подшипника; 6 – портал.

Опорно-поворотное устройство (ОПУ) (рис. 3.11) –это крупногабаритные подшипники, которые могут переносить комбинированную нагрузку, т.е. осевую и радиальную нагрузку и опрокидывающий момент .

ОПУ, как правило, имеют отверстия для крепежных болтов, внутреннее или наружное зацепление, смазочные точки и уплотнения - это обеспечивает компактную и экономичную конструкцию подшипникового узла ОПУ.

Рисунок 3.11 –Опрно-поворотное устройство

ОПУ могут воспринимать тяжелые нагрузки и обеспечивать поворотное движение крупногабаритных узлов машин. Одно или оба кольца могут иметь зубчатые венцы и отверстия для крепления болтами. Устройства являются интегральной частью привода машин и представляют собой экономичное решение, позволяющее заменить несколько традиционных подшипников.

3.3.4 Портал

Конструкция портала выполнена из листовай сварной металлоконструкции коробчатого сечения с ребрами жесткости. Портал предназначен для перемещения крышек по радиальной оси установки сталеразливочных ковшей на сталеразливочном стенде и несет нагрузку от крышек термостатирования .

Расчет металлоконструкции портала

Проверочный расчет конструкции портала произведем кок консольную балку, рис. 3.12, в опасном сечении (а-а) под действием изгибающего максимального момента (М_max) .

Рисунок 3.12.– Расчетная схема конструкции портала

Расчет изгибающего максимального момента произведем по формуле:

, (3.34)

где G =80 кН – поперечное усилие от груза; L=5,11 м - радиус подвеса груза.

Подставив значения в выражение (3.34) получим:

.

Найдем временное сопротивление портала в сечении (а-а) и сравним с допускаемым по формуле:

, (3.35)

где М_max =408,8 кНм -изгибающий максимальный момент; W- момент сопротивления; [] = 60 МПа допускаемое сопротивление конструкции коробчатого сечения.

Рисунок 3.13 – Сечение конструкции портала (а-а)

Произведем расчет фактического момента сопротивления (см³) портала в сечении (а-а), рис.3.13, по формуле:

, (3.36)

Подставив известные значения в выражение (3.36), получим:

.

Подставив известные значения в выражение (3.35), получим:

.

Для жесткости конструкции портила в сечении (а-а), проектом предусмотрены косынки жесткости, показанные в графической части проекта.