8. Пример расчета прямозубой конической передачи

Рассчитать прямозубую коническую передачу редуктора.

Исходные данные:	F = 3000Н	D = 200 мм	= 1,3
	V=0,8 м\с	B = 350 мм	= 0,9

Режим работы редуктора:7 часов в сутки, 300 дней в году в течение 5 лет.

Редуктор изготовлен в отдельном закрытом корпусе, смазка – погружением колес в масляную ванну.

;

Циклограмма нагрузки

Решение.

Подбор электродвигателя

Мощность электродвигателя вычисляется по формуле:

, (1.1)

где Р₁ – номинальная мощность; Р₁ = FV; Р₁ = 3000*0,8=2400 Вт

η – общий КПД.

Находим общий КПД по(табл 0,1):

Цилиндрическая закрытая передача (1 пара зубчатых колес) – η₁ = 0,97

1 пара подшипников качения – η₂ = 0,99 (при использовании подшипников качения редуктор будет легче).

Общий КПД будет равен

Теперь находим мощность электродвигателя: .

По ([3] с.264 табл.14.2) выбираем тип электродвигателя по мощности и скорости вращения на входном валу (чем больше скорость вращения, тем меньшие габариты имеет редуктор и тем меньше его стоимость). Тип 4АМ90L2Y3 с мощностью

Р_двиг.=3 кВт и скорости вращения на входном валу n_двиг. = 2840 об/мин соответствует вычисленной мощности электродвигателя и заданной скорости вращения на входном валу.

Определение передаточного числа привода и его ступеней

Передаточное число привода определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя частоте вращения приводного вала рабочей машины при номинальной нагрузке .

1. Определить частоту вращения приводного вала рабочей

машины об/мин:

для ленточных конвейеров, грузоподъемных и прочих машин:

отсюда

где v—скорость тягового органа, м/с; D—диаметр барабана, мм;

об\мин

= n_двиг = 2840 об\мин , следовательно общее передаточное число будет равно

Выбор передаточного числа закрытой и открытой передач

Определение и выбор передаточных чисел ступеней производится разбивкой передаточного числа привода (общего передаточного числа U) по таблице 0,3

U=UзпUоп ,

Выберем Uзп = 6,3 , тогда Uоп= ; Uоп=5,8

Приняв эти передаточные числа продолжим дальнейший расчет отысканием числа оборотов тихоходного вала:

Uзп= ;

Где - число оборотов входного быстроходного вала, равное оборотам двигателя;

- число оборотов тихоходного вала;

=2840/6,3=450 об/мин

С целью получения сравнительно небольших габаритов и невысокой стоимости редуктора выбираем для изготовления шестерни и колеса сравнительно недорогую легированную сталь 40X.

По табл.1 назначаем для стали 40X термообработку :

для шестерни – улучшение 260…280HB, , .

При этом обеспечивается приработка зубьев ,т.к.

2. Определяем допускаемые контактные напряжения .

По табл.2 для улучшения стали 40X и твердости зубьев 180…350HB предел выносливости для обоих колес

,

где HB – среднее значение твердости в пределах допускаемого отклонения, указанного в табл.1.

Для шестерни

Для колеса

Коэффициент безопасности для улучшения стали по табл.2

Эквивалентное число циклов напряжений для колеса

N_НЕ = 60  с   ( )³  n_i  t_{i (Тmax=T1)}

N_НЕ = 601 ((1)³284023005 + (0,9)³45043005) =

= 60 (8520000+1968300) = 6.2 10⁷ циклов

При этом перегрузка не учитывается, т.к.

N_пик = 60  с  n₂  0,0003  t

N_пик = 601450 3 3005 = 33750 < 510⁴ циклов.

3600

По рис 1для среднего значения 245HB

Сравнивая и , отмечаем ,что для колеса.

Так как шестерня вращается быстрее , что аналогичным образом получим и для нее . При этом для обоих зубчатых колес ,так как

Допускаемые контактные напряжения определяем по материалу колеса как более слабому

2. Определяем допускаемые напряжения изгиба .

По табл.2 для улучшенной стали 40X

где НВ – среднее значение твердости для каждого колеса.

Для шестерни ,

Для колеса

Эквивалентное число циклов для колеса:

N_FE = 60  с   ( )⁶  n_i  t_i

N_FЕ = 601 ((1)⁶ 284023005 + (0,9)⁶45043005) =

= 60 (8520000+1434890) = 0,15  10⁷ циклов

Для всех сталей N_FО = 4  10⁶ циклов

Таким образом, , при этом , т.к.

Передача нереверсивная, поэтому . По табл.2 для стали 40Х .

Допускаемые напряжения изгиба:

Для шестерни

Для колеса

4. Допускаемые напряжения при кратковременной перегрузке.

По табл.2 для улучшенной стали 40Х предельные контактные напряжения для обоих зубчатых колес

для шестерни

для колеса

Предельные отклонения изгиба для обоих зубчатых колес из табл.2

для шестерни Мпа

для колеса Мпа

4. Крутящие моменты:

На входном валу

где

на выходном валу

здесь h=0.95 для конической закрытой передачи при жидкой смазке.

4. Определяем геометрические параметры колес.

Предварительный внешний диаметр колеса (при )

согласно примечаниям рисунка 2 при и шариковых опорах принимаем =1.05 ; =0.85

мм

Предварительный внешний диаметр шестерни

мм

по рис.3 определяем величину по u=6 и мм, =15

При числа зубьев колес

Модуль зацепления(внешний)

По табл. 3 принимаем

Тогда

мм

мм

При этом передаточное число не изменяется.

Углы делительных конусов

Смещение для шестерни

мм

Принимаем

.

Внешние диаметры вершин зубьев

Внешние диаметры впадин зубьев

Внешнее конусное расстояние

Длина зуба

Углы конусов вершин

8.8. Проверяем контактную прочность

Здесь

Определяем окружную скорость

По табл. 5 назначаем 8-ю степень точности.

По табл. 4 с понижением степени точности на одну степень находим

Ранее

Тогда

Отклонение +0.55%<4%, что допустимо.

Однако откорректируем значение ,так как должно быть

мм

9. Проверяем прочность по напряжениям изгиба.

По рис. 3