1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет
По
таблице 1.1
примем: КПД пары конических зубчатых
колес
;
коэффициент, учитывающий потери пары
подшипников качения,
;
КПД открытой цепной передачи
;
КПД соединительной муфты,
.
Общий КПД привода
.
Требуемая мощность электродвигателя
.
Выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А, закрытый, обдуваемый с параметрами Рдв=3 кВт, с номинальной частотой вращения nдв=955 об/мин и скольжением s=2.0% 4А – 112МА6.
Угловая скорость электродвигателя
Угловая скорость барабана
;
Общее передаточное отношение привода
Принимаем передаточное отношение для редуктора
Определяем передаточное отношение цепной передачи
Угловые скорости валов:
ведущего вала редуктора
ведомого вала редуктора
ведомого вала редуктора
2 Расчет зубчатых колес редуктора
Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой (полагая, что диаметр заготовки шестерни не превысит 100 мм, а колеса – 300 мм).
Допускаемые
контактные напряжения по таблице 3.3
принимаем для шестерни сталь 40Х улучшенную
с твердостью HB
= 270; для колеса сталь 40Х улучшенную с
твердостью HB
= 245.
.
Здесь принято для колеса
.
При
длительной долговечности
;
коэффициент запаса прочности
=1,15;
Вращающий момент на валу шестерни
Вращающий момент на валу колеса
Коэффициент
нагрузки при консольном расположении
шестерни
;
Коэффициент
ширины венца по отношению к внешнему
конусному расстоянию
.
Внешний делительный диаметр колеса
.
Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение
Примем число зубьев шестерни z1=25, тогда число зубьев колеса
.
Принимаем z2=79
Тогда
.
Отклонение
от заданного
,
что меньше установленных ГОСТ 12289-76 3%.
Внешний окружной модуль
.
Округляем до стандартного значения
Уточняем значение
.
Отклонение от стандартного значения составляет
,
что допустимо.
Углы делительных конусов
Внешнее конусное расстояние Re и ширина зуба b:
По ГОСТ 12289-76 принимаем
Внешний делительный диаметр шестерни
Средний делительный диаметр шестерни
Внешние диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев):
Средний окружной модуль
Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру
Средняя окружная скорость и степень точности колес
При такой скорости назначаем 8-ю степень точности.
Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:
.
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
зацеплении,
Таким образом,
Проверяем контактное напряжение по формуле:
Силы,
Силы действующие в зацеплении:
Окружная
Радиальная для шестерни, равная осевой для колеса,
Осевая для шестерни, равная радиальной для колеса
Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:
Коэффициент нагрузки :
При
,
консольном расположении колес, валах
на роликовых подшипниках и твердости
< HB
350 значение
При
твердости < HB
350, скорости
и 8-ой степени точности
YF – коэффициент прочности зуба по местным напряжениям выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев:
Для
шестерни
Для
колеса
При этом YF1=3,88 и YF2=3.60
Допускаемое
напряжение при проверки зубьев на
выносливость по напряжениям изгиба
Для стали 40Х улучшенной при твердости
< HB
350
.
Для
шестерни
Для
колеса
.
Коэффициент
запаса прочности:
Допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость:
Для
шестерни
Для
колеса
Для
шестерни отношение
Для
колеса
.
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, так как полученное отношение для него меньше.
Проверяем
зуб колеса:
Условие прочности выполняется.