Расчет цилиндрической косозубой зубчатой передачи
Кинематический и силовой расчеты привода. Выбор электродвигателя
Определяем мощность на валу ротора двигателя
ηкл=0.96 – КПД клиноремённой передачи
ηр=0.97 – КПД редуктора
ηцп=0.92 – КПД цепной передачи
ηп.к=0.99 – КПД подшипников
ηоб= ηкл* ηп.к* ηр* ηп.к* ηцп
Рдв.потр=Рв.мин/ ηцп* ηп.к* ηп.к* ηр* ηкл=8.34 кВт.
1.2 Определим мощность на первом валу редуктора
Р 
=Р 
=8,34х0,96х0,99 =7,93кВт
Определим мощность на втором валу редуктора
Р2=Р1* ηр* ηп.к =7.93*0.97*0.99=7.61 кВт.
| |
1.4 Определим мощность на третьем валу редуктора
Р3=Р2* ηцп =7.61*0.92=7 кВт.
| |
1.5 Частота вращения лопастного вала
n= 82об/мин
Ориентировочное определение частоты вращения вала двигателя и передаточного отношения (числа) привода
nс=nвых=82 мин 
Промышленность выпускает электродвигатели следующих частот:
Определяем ориентировочно общее передаточное отношение в зависимости от выпуска двигателя
1) iоб=3000/82=36,58 3) iоб=1000/82=12,19
2) iоб=1500/82=18,29 4) iоб=750/82 = 9,14
При разбивке общего передаточного числа необходимо учесть, чтобы выдерживались следующие соотношения
4< Iц.п.≤2 Iобщ=Iз.п*Iц.п*Iр.п=18.29
2< IР <3.5
Iр. –по ГОСТ 2185-66 Iзп=4
Iз.п*Iр.п= 
существует два ряда передаточных отношений
1 ряд: iз.п =1; 1,25; 1,60; 2; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5.
2 ряд: iз.п =1,12; 1,40; 1,80; 2,24; 2,80; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9,0; 11,2
[3] с 215 (1986) Ст СЭВ 221-75
По потребляемой мощности и ориентировочным оборотам:
Выбираем двигатель типа 4А132М4, у которого:
Pд =11,0кВт nд=1460мин s=2,8 d=38мм кпд=87,5%
Отношение моментов Мпуск/Мном=3;
1.7 Проверка выбранного эл.двигателя на перегрузку
а)Момент пуска дв. номинальный
Мпуск ном= (Рдв/ωдв)∙Кпер=[11,0∙103/(3,14∙1460/30)]∙3=215.95 Н∙м
б) Момент пусковой требуемый
Мпуск треб= (Рдв треб/ωдв)∙α0= [8,34∙103/(3,14∙1460/30)]∙1,2=65.49Н∙м
Определим фактическое передаточное число привода
iпр факт=nпр ном/nвых =1460/82=17.8
Iз.п=4 Iц.п=Iфакт/Iз.п=17.8/4=4.45 Iр.п=Iц.п= 
Уточняем фактическую частоту вращения на выходе
Nвых=Nдв/Iц.п=1460/17.8=82
Определим частоту вращения первого вала редуктора
n1=nдв /i 
=1460/2.1=695.2мин
Определим частоту вращения второго вала редуктора
n2=(n1/iр) =695.2/4 =173.8мин
Угловая скорость
W= 
Угловая скорость двигателя
Wдв= 
Угловая скорость первого вала редуктора
W1= 
Угловая скорость второго вала редуктора
W2= 
Угловая скорость лопастного вала
W3= 
Определим крутящий момент на валах
ткр=Р/ω
а) Момент крутящий на валу ротора эл.двигателя
Мкрдв=Рдв потр/ωдв=8,34∙103/152.6=54.6 Н∙м
б) Момент крутящий на первом валу редуктора
Мкр1=Р1/ω1=7,99∙103/71.6=109 Н∙м
в) Момент крутящий на втором валу редуктора
Мкр2=Р2/ω2=7,67∙103/17.9=418.36 Н∙м
г) Момент крутящий лопастного вала
Мкр3=Р3/ω3=7∙103/8,58= 816 Н∙м
Введем расчетные данные с таблицей
| Мощность на валах Р, кВт | Частота вращения валов n , мин | Угловая скорость валов ω , 1/с | Вращающий момент на валах ткр , Н∙м | Передаточное число I  , Iзп
| |
| ДВ | 8,34 | 152.81 | 54.6 |  
2,1
4; 2,1
| |
| 1р | 7,93 | 695.2 | 72.76 | 108.98 | |
| 2р | 7,71 | 173.8 | 18.19 | 418.36 | |
| 7,0012 | 82,02 | 8,58 | 815.99 |
Проверка расчета :
Расчет цепной передачи.
Р2вых=7,67 кВт
n2=185.14 об/мин
iцп=2,1
М2 крут=428.5Н∙м
Рдв.потр=8.34 кВт
Nдв=1460 об/мин
Мдв=54.6 Н*м
передача на выходе. Ресурс работы Т=12000ч
условия эксплуатации- открытая
температура окружающей среды: -15 
…+20
В качестве цепи принимаем втулочно-роликовую приводную цепь – однорядную.
3.1. Определим число зубьев ведущей звездочки.
Z1=29-i =29-2.1 =26,8≈27(округляем до не четного числа) (ист (2) ст.382)
3.2. Определяем число зубьев ведомой звездочки
Z2= Z1∙iцп=27∙2.13=56.5≈57(округляем до ближайшего не четного в большую сторону)
3.3. Уточняем передаточное число цепной передачи
i 
=Z2/Z1=57/27=2,11
3.4. Определяем отклонения расчетного передаточного числа от табличного.
Δi%=[iцп уточн - iцп табл задан/ iцп табл]∙100=(2.111-2.1)/2.1х100=0.47%
[Δiцп] = 1,5…2,5 %
3.5. Ориентировочный шаг цепи (втулочно-роликовой приводной цепи)
tор=2,8 
3.5.а) Мр вед зв =Ткр в = 418.36 Нм
3.5.б) Z1 = 27
3.5.в) Zряд = 1 (одинарная)
3.5.г) Кэ - коэффициент учитывающий условия эксплуатации цепной передачи
Кэ = Кд ∙ Ка ∙ Км ∙ Крегулир ∙ Ксмазки ∙ Кп ∙ Кн.р.
3.5 г-1) Кд - коэффициент учитывающий динамическую нагрузку
Кд = 1
3.5 г-2) Ка - коэффициент учитывающий межосевое расстояние
Ка = 1 (при а =30…50шаг)
3.5 г-3) Кн - коэффициент учитывающий наклон передачи к горизонту до 60
Кн =1 (ист. 8)
3.5 г-4) Крег- коэффициент учитывающий способ натяжения цепи
Крег = 1,25 (регулируемое натяжение)
3.5 г-5) Ксм - коэффициент учитывающий способ смазки и защиту от загрязнения
Ксм = 1,3 … 1,5 (при периодической смазке)
3.5 г-6) Кп - коэффициент учитывающий периодичность работы привода
Кп = 1 (при односменной работе)
3.5 г-7) Кн.р - коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки среди рядов многорядной цепи
К н.р =1 (для однорядной)
Кэ = 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1∙ 1,5 ∙ 1,25 ∙1= 1.875
3.5.д) [р] - средне допустимое удельное давление в шарнире цепи
[PF]z=27 = [PF]z=17 ·kz
kz = 1+0,01·( z1-17) = 1+0,01·(27-17) = 1,1
Таблица – 3 n2 = 300 об/мин
| tц | 12,7 | 15,875 | 19,05 | 25,4 | 31,75 | 38,1 | 44,45 | 50,8 |
| [PF];z1= 17 | ||||||||
| [PF];z1= 27 | 31,9 | 29,7 | 27,5 | 25,3 | 24,2 | 20.9 | 19.8 | 18,7 |
Принимаем для расчета ближайший стандартный шаг цепи tц =31,75мм
Q=88.5кН
g= 3.8 кг/м
А=262мм
| № | Параметры | Расчетные формулы | Шаг |
| Шаг цепи tц, мм | [2], с 279 | 31.75 | |
| Диаметр пальца цепи d, мм | [2], с 279 | 9.55 | |
| Ширина цепи В, мм | [2], с 279 | ||
| Площадь опорной поверхности шарнира А, мм2 | А = B·d | 439.3 | |
| Погонная нагрузка q, кг/м | [2], с 279 | 3.8 | |
| Разрушающая нагрузка Q, Н | [2], с 279 | ||
| Рекомендованное межосевое расстояние а, мм | а = 40·tц | ||
| Межосевое расстояние в шагах, аTц, мм | аTц = а/ tц | ||
| Угол наклона ветвей цепи к линии центров γ, ° | 
| 0,11925 γ=6.85 ° | |
| Угол обхвата звёздочек α1, α2, ° | а) ведущей α1 = 180° – 2γ° | 166.3° | |
| б) ведомой α2 = 180° + 2γ° | 193.7° |
| Ориентировочное определение числа звеньев цепи уориент | 
Принимаем четное число звеньев цепи для обеспечения его соединительным звеном
| 122,55 | ||
| уут=124 | ||||
| ПРОВЕРКА ВЫБРАННОЙ ЦЕПИ | ||||
| По частоте вращения ведущей звёздочки | n1 < [n]max 1460 < 1500 об/мин | |||
| По числу ударов цепи ۷, 1/с | ۷=  [ν] = 25 1/с при tц = 25,4
۷= 
| 2.52 | ||
| По скорости цепи Vц, м/с | 
При Vц < 7 м/с применяем непрерывную капельную смазку 4…10 кап/мин
| 2.48 | ||
| Определим окружное усилие Ft, Н | 
| 3362.9 | ||
| Определим удельную нагрузку в шарнирах цепи, РFt, Н/мм2 | 
| 14.35 | ||
| Определим коэффициент запаса прочности цепи n | 
[n]= 13…20
| 24.88 | ||
| а) Кд | ||||
| б) Ft | 3362.9 | |||
| в) Fv – усилие от центральных сил, Н | Fv=q·Vц2 = 3.8·2.442 | 23.37 | ||
| г) Fƒ – усилие от провисания цепи, Н | Fƒ = 5·q·a·g·cosβ = 5·3.8·1.905·9,81·0.52 | 168.3 | ||
| д) Fудар. – усилие, возникшее при ударе цепи о зубья звёздочки, Н | Fудар. = 13·10-7·n1·tц3·Zр Fуд. = 13·10-7·171.1·31.753·1 | 2.22 | ||
| Определим нагрузки, действующие на валы | Qв = 1,15·Кд· Ft = 1,15·1·3442.62 | 3867.335 | ||
| Qв = Ft+2· Fƒ = 3362.62 +2·168.3 | 3699.5 | |||
| Уточним значения межосевого расстояния в шагах по округлённым величинам звеньев цепи | 
| 40,4 | ||
| Расчётное межосевое расстояние арасч, мм | арасч = аут· tц = 40,67·31.75 | 1282.7 | ||
| Монтажное межосевое расстояие амонт, мм | амонт = 0,996· арасч = 0,996·1291.27 | 1286.1 | ||
Геометрический расчет звездочек
| Параметр | ведущая | ведомая |
Диаметр делительной окружности Dд, мм
| 273.49 | 576.35 |
| Диаметр окружности выступов Dе, мм Dе1,2=tц(ctg180/z1.2+0.7)-0.31d1.2 | 209.22 | 418.8 |
| Диаметр окружности впадин Di, мм Di=d1.2-2r | 254.34 | 557.2 |
| смещение центров дуг впадин, мм l(0.01…0.05)tц | 0,3175 | 1,5875 |
| половина угла заостренного зуба j | ||
| Угол впадин βº β = 34 – 232/z1.2 | 25,41º | 29.93º |
| Радиус закругления головки зуба, r=(tц-0.5d1-0.5e)cosj | 15.16 | 15.16 |
| вымота прямого участка прфиля зуба, h=r*sinj | 3.79 | 3.79 |
Расчет цилиндрической косозубой зубчатой передачи.
Мкр2 =418.36 Н∙м
n1 = 695.2 об/мин
n2 = 173.8 об/мин
α1 =1 γ1 =0,4
α2 =0,8 γ2 =0,3
α3 =0,6 γ3 =0,3
 |
4.1 Выбор материала для зубчатых колес передачи.
| Металлическая характеристика материал | Термообработка | Твердость НВ | σв Н/мм2 | σт Н/мм2 |
| Шестерня ст. 45 | улучшение | |||
| колесо ст.45 | нормализация |
(ист [2] ст.56-57)