- •2 Расчет передач редуктора
- •2.1 Расчет тихоходной ступени
- •2.1.1 Выбор материала червяка и венца червячного колеса
- •2.1.2 Определение допускаемых контактных напряжений при расчёте передачи на сопротивление усталости активных поверхностей зубьев червячного колеса
- •2.1.3 Определение основных параметров червячной передачи
- •2.1.4 Размеры нарезанной части червяка
- •2.1.5 Размеры венца червячного колеса
- •2.1.6 Проверочный расчёт передачи на сопротивление контактной
- •2.1.7 Определение допускаемых напряжений изгиба [σF] при расчёте зубьев
- •Определение геометрических параметров ступени
- •2.2.4 Выбор материала зубчатых колёс и размеров заготовок
- •2.2.5 Определение сил, действующих в косозубом зацеплении
- •2.2.6 Определение коэффициента нагрузки kh
- •2.2.7 Проверочный расчёт передачи на сопротивление контактной усталости
- •2.2.8 Определение допускаемого напряжения изгиба при расчете зубьев на выносливость при изгибе
- •Определение коэффициента нагрузки
- •Проверочный расчет зубьев на сопротивление усталости при изгибе
- •2.2.11 Проверочный расчет передачи на контактную прочность при действии пиковой нагрузки
- •2.2.12 Проверочный расчет передачи при изгибе пиковой нагрузкой
2.1.6 Проверочный расчёт передачи на сопротивление контактной
усталости активных поверхностей зубьев червячного колеса
Уточним скорость скольжения VS . Для этого определим окружную скорость червяка V1:
Тогда скорость скольжения VS:
Что незначительно отличается от предварительно рассчитанной VS=3,9м/с.
Оставляем без изменений ранее принятый материал венца червячного колеса – безоловянную бронзу.
Уточним [σH]:
Приведённый угол трения φ между стальным червяком и колесом из бронзы принимаем в зависимости от VS: φ =1°40’=1,67°.
Тогда КПД червячной передачи:
Уточним вращающий момент на валу червячного колеса:
Коэффициент
динамической нагрузки KV
при расчёте червячной передачи при
>3
м/с принимают KV
=1…1,3. Принимаем KV
=1,1.
Коэффициент концентрации нагрузки Kβ при переменной нагрузке принимают Kβ =1,1.
Коэффициент расчётной нагрузки KH при расчёте на сопротивление контактной усталости:
Торцовый коэффициент перекрытия в средней плоскости червячного колеса:
Расчётное контактное напряжение:
Условие сопротивления контактной усталости σH=153,2 МПа<[σH]=192,5 МПа выполняется.
2.1.7 Определение допускаемых напряжений изгиба [σF] при расчёте зубьев
колеса на сопротивление усталости при изгибе
Для реверсивной передачи:
где
-
допустимое
напряжение изгиба при расчёте зубьев
колеса на
сопротивление усталости при изгибе, МПа
-
предел выносливости,
МПа
-
коэффициент
долговечности
Определим коэффициент долговечности YN .
Суммарное число циклов перемены нагружений:
где
.
Для типового режима нагружения 4 коэффициент эквивалентности KFE=0,016.
Эквивалентное число циклов нагружения:
Тогда коэффициент долговечности при расчете зубьев на сопротивление усталости при изгибе:
При
этом должно выполняться условие
.
Принимаем YN=1.
Тогда при σВ=425 МПа для бронзы БрА9ЖЗЛ:
2.1.8 Проверочный расчёт зубьев червячного колеса на сопротивление усталости при изгибе
Окружная сила на червячном колесе:
Эквивалентное число зубьев колеса:
Принимаем
коэффициент формы зуба червячного
колеса
в зависимости от
линейным
интерполированием:
Коэффициент расчетной нагрузки KF=KH=1,21.
Нормальный модуль:
Напряжение изгиба:
что меньше [σF]=68 МПа.
2.1.9 Проверочный расчёт передачи на контактную прочность при кратковременной перегрузке
По таблице 1П.36 приложения 1 для безоловянной бронзы предельно допускаемые контактные напряжения:
[σHmax]= 2[σT]=2·195=390 МПа
Максимальные контактные напряжения при кратковременной перегрузке:
Контактная прочность зубьев при кратковременной перегрузке обеспечена.
2.1.10 Проверочный расчёт передачи на изгибную прочность при кратковременной перегрузке
По таблице 1П.36 приложения 1П предельно допускаемые напряжения изгиба:
[σFmax]= 0,8σT=0,8·195=156 МПа
Максимальное напряжение изгиба при кратковременной перегрузке:
Изгибная прочность зубьев червячного колеса при кратковременной перегрузке обеспечена.
2.1.11 Тепловой расчёт червячной передачи
Определим температуру масла в картере редуктора:
где P1 – мощность на валу червяка, Вт
КТ – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·°С)
А
– площадь поверхности охлаждения
корпуса за исключением поверхности
дна, которой он прилегает к раме(по
чертежу редуктора),
Ψ=0,3 – коэффициент, учитывающий отвод тепла от корпуса в раму или плиту.
Расчет быстроходной ступени
Исходные данные:
Передаточное число ступени U=UБ=2
Частота
вращения шестерни
Частота
вращения колеса
Вращающий
момент на шестерни
Вращающий
момент на валу колеса
Расчетный
срок службы передачи
Привод – нереверсивный;
Типовой режим нагружения – 4;
Кратковременная
перегрузка
;
2.2.1 Выбор варианта термической обработки и определение средних твердостей
Так как вращающий момент на колесе рассчитываемой пары Т2=82,4 Нм, что меньше 1400 Н·м, то принимаем термообработку зубчатых колес по варианту I, а именно:
термообработка шестерни – улучшение; твёрдость – 269..302 НВ;
термообработка колеса – улучшение; твёрдость – 235...262 НВ.
Средние твёрдости Н:
2.2.2 Предварительное определение допускаемого контактного напряжения при проектном расчете на сопротивление контактной усталости
Предел контактной выносливости поверхности зубьев Hlim (1-шестерня;
2-колесо):
По таблице 1П.9 приложения 1П принимаем коэффициенты запаса прочности SH при расчете на контактную выносливость: для шестерни – SH1 = 1,1; для колеса – SH2 = 1,1.
Определим базовое число циклов напряжений NHlim для шестерни и колеса:
По
таблице 1П.8 приложения 1П коэффициент,
характеризующий интенсивность типовых
режимов нагружения передачи при подсчёте
на сопротивление контактной усталости,
для заданного типового режима
Для рассчитываемой ступени зуб шестерни и зуб колеса за один оборот зацепляются только один раз, соответственно число зацеплений с1=с2=1.
Эквивалентное число циклов напряжений NHE за расчетный срок службы передачи Lh:
где с – число зацеплений зуба рассматриваемого зубчатого колеса за
один
его оборот
n – частота вращения рассматриваемого зубчатого колеса,
Lh – расчетный срок службы передачи, ч
Определяем коэффициент долговечности ZN:
Для
шестерни: так как NHE1
> NHlim1,.
то
Для колеса: так как NHE2 > NHlim2, то .
Допустимые контактные напряжения для шестерни и колеса:
[н]1=0,9нlim1
=0,9641
[н]2=0,9нlim2
=0,9567
В качестве расчетного допускаемого контактного напряжения при расчёте косозубой и шевронной передач на сопротивление контактной усталости согласно ГОСТ 21354-87 принимают:
[н]=0,45([н]1+[н]2)=0,45(524+464)=445 МПа
Принимаем [н]=445 МПа.
