Допускаемые контактные напряжения
Назначение и применение редуктора
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Спроектированный одноступенчатый цилиндрический горизонтальный редуктор состоит из шевронной зубчатой передачи. Привод от двигателя к редуктору осуществлен с помощью упругой втулочно – пальцевой муфты. Валы зубчатой передачи расположены в шарикоподшипниках. Смазка зубчатой передачи осуществляется окунанием зубчатого колеса в масляную ванну на высоту зуба. Для контроля за уровнем масла предусмотрен железный маслоуказатель. Контроль за зубчатым зацеплением осуществляется через смотровое окошко. Подшипники смазываются периодически шприцем через пресс – масленки пластичным смазочным материалом.
Выбор электродвигателя
Принимаем КПД пары цилиндрических зубчатых колес з = 0,97, коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения n = 0,99
[2,т.1.1 с.5]
Общий КПД привода: = з · n 2 = 0,97 0,992 = 0,95
Требуемая мощность двигателя: Ртр = Р2/ = 7,3/0,95 = 7,67 КВт
Принимаем передаточное число зубчатой передачи: u = 4 [2, с. 7]
Требуемая частота вращения двигателя: nдв = об/мин
По [2, П1. с. 390] выбираем электродвигатель асинхронный серии 4А, закрытый, обдуваемый (ГОСТ 19523-81) 4А132М4; Рдв = 11 кВт; S =2,8 %;
nдв = 1500 об/мин
Номинальная частота вращения:
nдв = nдв – 2,8% = 1500 – 28 = 1472 об/мин
Кинематический и силовой расчет
Частоты вращения и угловые скорости валов
Ведущий вал | n1 =1472 об/мин | ![]() |
Ведомый вал | ![]() | ![]() |
Вращающие моменты:
¾ На валу шестерни
¾ На валу колеса
Уточняем передаточное число:
Принимаем u = 4
Расчет передачи
Выбираем материалы со средними механическими характеристиками
[1, т. 44, с.97]
Для шестерни сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость НВ 190; для колеса – сталь 45, термическая обработка – улучшение, НВ 170.
Допускаемые контактные напряжения
[2, т. 3.9, с.33]
Где – предел контактной выносливости при базовом числе циклов
[2, т. 3.2, с.34]
– коэффициент долговечности, при длительной эксплуатации редуктора
; коэффициент безопасности
[2, с.33]
Для шевронных колес расчетное допускаемое контактное напряжение:
[н] = 0,45 ([н1 + [н2])
¾ Для шестерни
¾ Для колеса
Расчетное допускаемое напряжение
[н] = 0,45 ([н1 + [н2 ]) = 0,45 (409 +372) =351 МПа
Требуемое условие – условие надежности выполняется
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев
[2, т. 3.7, с.32]
Где для шевронных колес Ka = 43
= 1,1 [2, с.32]
= 0,6 [1, с.122]
Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 = 125мм
[2, с.36]
Нормальный модуль зацепления:
mn = ( 0,01 ÷ 0,02) а = 1,25 ÷ 2,5 мм
mn = 1,25 ÷ 2,5 мм
Принимаем по ГОСТ 9563 – 60
mn = 2 мм [2, с.36]
Принимаем предварительно для шевронной передачи угол наклона зубьев = 30° [2, с.37] и определяем число зубьев шестерни и колеса
[2, т. 3.16, с.37]
Принимаем z1 = 22, тогда z2 = z1 u = 22 3,85 = 84,7; принимаем z2 = 85. Уточненное значение u = 85/22 = 3,86
Уточненное значение угла наклона зубьев
= 28°18’
Основные размеры шестерни и колес:
Проверка
Диаметр вершин зубьев:
dа1= d1 + 2 mn = 50 + 2 2 = 54 мм
dа2= d2 + 2 mn = 200 + 2 2= 204мм
Ширина колеса:
b2 = bа а = 0,6 125 = 75 мм
Ширина венца шестерни принимается конструктивно на 5 мм больше винца колеса
b1 = b2 + 5 = 75 + 5 = 80 мм
Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:
Окружная скорость:
При такой скорости для шевронных колес принимаем 8-ю степень точности
[2, с.32]
Коэффициент нагрузки:
Где [2, т. 3.5, с.39]
[2, т. 3.4, с.39]
[2, т. 3.6, с.40]
Проверяем контактные напряжения
Недогрузка 100% - 332/351 100% = 5,4%
Силы в зацеплении
[2, т. 8.3; 8.4, с.158]
Окружная:
Радиальная:
Осевая сила в шевронной передаче уравновешивается.
Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба
[2, т. 3.25, с.46]
Где – коэффициент нагрузки [2, с.42]
[2, т. 3.7 с.43]
[2, т. 3.8 с.43]
– коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев
[2, с.46]
У шестерни:
У колеса:
;
[2, с.42]
Допускаемые напряжения:
[2, т. 3.9, с.45]
[2, т. 3.9, с.45]
Для шестерни:
Для колеса:
Для шестерни:
Для колеса:
Находим отношение
Для шестерни:
Для колеса:
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше.
Определяем коэффициент
[2, с.46]
Для средних значений коэффициента торцового перекрытия и 8й степени точности
Проверяем прочность зуба колеса на изгиб: