Проектный расчет зубьев на контактную прочность

Техническое задание

 

Спроектировать электромеханический привод при следующих исходных данных: F_t =2500 H, V=1,9 м/с, n=3000 мин^-1, t=(250;400)

Кинематическая схема

 

Рис. 1

 

1. Электродвигатель

.   Муфта

3. Редуктор одноступенчатый цилиндрический

.   Цепная передача

Выбор электродвигателя и кинематический расчет

 

Определяем коэффициент полезного действия привода по формуле

редуктор вал шестерня колесо

(1)

 

где η₁ = 0,98 - КПД для пары цилиндрических зубчатых колёс;

η₂ = 0,99 - КПД для пары подшипников качения;

η₃ = 0,92 - КПД для цепной передачи;

η₄ = 0,99 - КПД потери в опорах рабочего органа.

Общий КПД привода равен

(2)

Мощность на валу рабочего органа

кВт(3)

Требуемая мощность электродвигателя

 кВт (4)

По таблице приложения П1 [4, с. 390] выбираем электродвигатель.

 

(5)

кВт

Вычисляем частоту вращения двигателя с учетом скольжения

 мин^-1(6)

Угловая скорость вала двигателя

 с^-1(7)

Угловая скорость рабочего органа

 с^-1(8)

Частота вращения рабочего органа

 мин^-1(9)

Определяем передаточное отношение привода

(10)

Передаточное число привода равно передаточному отношению

 

(11)

 

Разбиваем полученное число между редуктором и открытой передачей

 

(12)

 

Значение  принимаем равное 4

(13)

Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора:

 мин^-1(14)

 мин^-1(15)

 с^-1(16)

 с^-1(17)

Вращающие моменты на валу шестерни: на валу шестерни

 Н ^. мм(18)

 Н ^. мм(19)

Расчет зубчатых колёс редуктора

Определение допускаемых контактных напряжений

 

Выбираем материал колёс - сталь 40 Х, термическая обработка зубьев, нормализация или улучшение. Назначаем твердость колеса НВ₂ = 210, для шестерни

(20)

Допускаемые контактные напряжения равны

 

(21)

 

где - предел контактной выносливости, ;

 - коэффициент долговечности, ;

 - коэффициент безопасности,

Вычисляем допускаемые контактные напряжения для шестерни и колеса

 МПа

 МПа

 МПа

 МПа

Расчетное допускаемое контактное напряжение вычисляют по формуле

 

(22)

 

 МПа

Необходимо, чтобы выполнялось следующее условие

 

 

Данное условие выполняется.

 

Проектный расчет зубьев на контактную прочность

 

Определяем межосевое расстояние редуктора по формуле

 

(23)

 

где K_a - для косозубых колёс [4, с. 293], K_a=43;

[s_H] - допускаемое контактное напряжение, [s_H]=425,5 МПа;

K_Н - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки

между зубьями по длине зуба, принимаем по таблице 3.1 [4, с. 293], K_H=1,25;

 - коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию[4, с. 293], =0,4.

Подставляя значения, получим

Принимаем по ГОСТ 9563-60 ближайшее значение межосевого расстояния

а_W =90 мм

Вычисляем нормальный модуль зацепления m_n (мм) по формуле

m_n=(0,01¸0,02)× а_W =(0,01¸0,02)× 90=1,25 мм(24)

Предварительно намечаем угол наклона зубьев b=10°, тогда число зубьев шестерни можно вычислить по формуле

 (25)

Округляем полученное число до целого и получаем

Определяем число зубьев колеса

(26)

Уточненное значение угла наклона зуба

(27)