Смекни!
smekni.com

Проектирование приводной станции пластинчатого конвейера (стр. 3 из 6)

KHV = 1 – предварительное значение коэффициента динамичности нагрузки для тихоходной ступени;

н] = 793 – допускаемые контактные напряжения при расчёте на выносливость;

i = iц = 5 – передаточное отношение цилиндрической передачи

dц1 = 770*3√[((126,76*1,05*1)/( 0,4*7932))*((4,835+1)/4,835)] =

= 770*3√[(133,1/251539,6)*(5,835/4,835)]= 770*3√[0,000592*1,207]=66,3

мм

Определение предварительного значения межосевого расстояния цилиндрических колёс.

aw = dц1 * (i+1)/2 = 66,3*5.835/2 = 193,43 мм

Уточнение коэффициента неравномерности распределения нагрузки. Учитывая рекомендации приложения ГОСТ 21354-75 для передач общего машиностроения принимаем K= K=1,05.

Уточнение коэффициента динамичности нагрузки

K = 1+W/WHt

W= V*δH*g0*√(aw /i)≤ [Wυ]

где V=π* dц1*n1 /60000=3,14*66,3*462/60000=1,6 м/с – окружная скорость в зацеплении

δH = 0,014 – коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля головок зуба при Н1 и Н2 > HB для прямозубых колёс при отсутствии модификации головки зуба.

g0 = 61 – коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса в предположении, что модуль передачи m=4 мм для передачи 8 степени точности.

W= 1,6*0,014*61*√(192,43/4,835)=7,2 Н/мм ≤ [Wυ]

[Wυ]=410 Н/мм – допускаемая удельная окружная динамическая сила при 8 степени точности и модуле m=4 мм.

Удельная расчётная окружная сила без учёта динамической нагрузки, возникающей в зацеплении

WHt=2000*T2* K/ (φвd* dц1)=2000*126,76*1,05/(0,4*66,32)=151,4

Н/мм

Таким образом,

K=1+7,2/151,4=1,05

Уточнение величины межосевого расстояния

aw = aw * 3√ [(K* K)/ (K* K)]=193,43* 3√ [(1,05*1,05)/

(1*1,05)]=196,6

Округляем значение межосевого расстояния и окончательно принимаем

aw =200 мм

Определяем основные геометрические параметры передачи и уточняем её передаточное отношение

Ширина зубчатого венца колеса и шестерни

bw2= φвd* dц1=0,4*66,3=26,52 мм ≈27 мм

bw1= bw2+5 мм=27+5=32 мм

Определяем модуль зацепления


mц = (4,0*(i+1)* K* K*T2*103)/ (bw2* aw*[σF]2 ≥ 1,5 мм

mц = (4,0*(4,835+1)*1,05*1,05*126,76*103)/(27*200*440)= 2,32 мм

Округляем модуль до стандартного значения m=2,5 мм

Определяем числа зубьев шестерни и колеса

Суммарное число зубьев

Z=Z1+Z2=2aw /m=2*200/2,5=160;

Z1= Z/(i+1)=160/5,835=27,6; принимаем Z1=28

Z2=160-28=132

Уточняем передаточное отношение

i= Z2/ Z1=132/28=4,714

отклонение i от заданного

∆i=[(4,835-4,714)/4,835]*100%=2,5%

Допускаемое значение [∆i]=±4%, следовательно полученный результат удовлетворяет требованию

Определяем диаметры делительных окружностей

d1=mz1=2,5*28=70 мм

d2=mz2=2,5*132=330 мм

Проверка межосевого расстояния


aw = (d1+ d2)/2=(70+330)/2=200 мм

Диаметры окружностей вершин зубьев

dа1= d1+2m=70+2*2,5=75 мм

dа2= d2+2m=330+2*2,5=335 мм

Диаметры окружностей впадин

df1= d1-2,5m=70-2,5*2,5=62,75 мм

df2= d2-2,5m=330-2,5*2,5=323,75 мм

Проверка возможности обеспечения принятых механических характеристик материала зубчатых колёс при химико-термической обработке заготовок

Условие обеспечения принятых механических характеристик материала имеет вид S ≤ [S]

[S] = 60 мм – максимально допустимый размер, обеспечивающий требуемые механические характеристики материала.

S1 = (dа1+6)*0,5 = (75+6)*0,5=40,5 мм < [S] = 60 мм.

S2 = (5-7)*m = 6*2,5 = 15 мм < [S] = 60 мм.

Таким образом, условие обеспечения принятых механических характеристик материала выполняется.

Проверка контактной выносливости активных поверхностей цилиндрических зубьев

σн =ZH*ZM*Zε*√[(WHt / d1)*(i+1)/i] ≤[σн]


где ZH = 1,77 – коэффициент, учитывающий форму сопряжённых поверхностей зубьев для прямозубых колёс, нарезаемых без смешения режущего инструмента и при угле зацепления α = 200;

ZM =274 Н0,5/мм – коэффициент, учитывающий механические свойства материалов для стальных зубчатых колёс;

Zε = 1 – коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий для прямозубых передач;

WHt= WHt * K = 151,4*1,05=159 Н/мм

σн =1,77*247*1*√[(159 /70)*(4,714+1)/4,714]=804 мПа >[σн]=793 мПа

Величина перегрузки, вызванная округлением awи bw2.

∆ σн =[(804-793)/793]*100%=1,4 %

Допустимое значение перегрузки, а также недогрузки передачи и неточности расчётов не должно превосходить ±5%, контактная выносливость проектируемой передачи обеспечена.

Проверка изгибной выносливости зубьев

Проверку зубьев проводим по менее прочному элементу определяемому отношением [σF]/УF.

F1] = [σF2] = 440 мПа

УF1 = 4,0 – коэффициент формы зуба шестерни при коэффициенте смещения режущего инструмента х=0 и z1=28

УF2 = 3,48 – при х=0 и z2=132

Исходя из условия менее прочным элементом будет шестерня.

σF1= (WFt /m)* УF1βε ≤ [σF]

где WFt – удельная расчётная окружная сила при расчёте на окружную выносливость Н/мм

УF1 = 4

Уβ = 1 – коэффициент, учитывающий наклон зуба при использовании прямозубой передачи.

Уε = 1 – коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев при использовании прямозубой передачи

WFt = (WHt* K* K)/ (K* K)

K = 1,05

K = 1,05

K = 1,07 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий при расчёте на изгибную выносливость в случае неприрабатывающихся зубчатых колёс.

K = 1+(WFv*b2*d1)/(2000*T1*K) – коэффициент динамичности

нагрузки

WFv = δF*g0*V*√( aw /i)≤ [Wv] – удельная окружная динамическая сила

δF = 0,016 – для прямых зубьев без модификации головки

g0 = 61

[Wv] = 410

V= (π* d1*n1)/60000 = (3,14*70*462)/60000=1,69 м/с

WFv = 0,016*61*1,69*√(200 /4,714) = 10,74 Н/мм < [Wv] = 410 Н/мм

K = 1+(10,74*27*70)/(2000*126,76*1,07)=1,07

WFt = (159* 1,07*1,07)/( 1,05*1,05) = 182 Н/мм

σF1= (182 /2,5)*4*1*1 = 291,2 мПа ≤ [σF] = 440 мПа

Изгибная выносливость обеспечена

Проверка прочности зубчатой передачи при действии максимальной нагрузки

σнmax = σн*√(Т1мах /T1) = σн*√φ ≤ [σн]max

н]max = 2380 мПа

σнmax = 793*√3 = 1373,5 мПа

Прочность активных поверхностей зубьев при максимальном моменте обеспечена.

Проверка по изгибным напряжениям

σF1max = σF1* (Т1мах / Т1)= σF1* φ ≤ [σF]max

σF1 = 291,2*3=837,6 мПа

F1]max = 1398 мПа

Изгибная прочность зуба при максимальном момента обеспечена.

Таким образом, рассчитанная передача удовлетворяет всем условиям усталостной и статической прочности.

Определение составляющих сил давления зуба на зуб

Окружная составляющая

Ft = 2T1 /d1 = 2*126,76*103/70 = 3621 Н

Радиальная составляющая

Fr = Ft*tgαw = 3621*tg200 = 1318 Н, где αw= 200 – угол зацепления

4. Проектный расчёт ведущего, промежуточного и ведомого вала

4.1 Предварительный расчёт валов редуктора

Предварительный расчёт проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Материал тот же что и шестерня Сталь 45 улучшенная.

4.1.1 Ведущий вал:

Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении [τ]к = 25 Н/мм2

dв1 = 3√(16 T1*103/3,14*[τ]к)= 3√(16*44070/3,14*25) = 20,7 мм

Так как вал редуктора соединён с валом двигателя муфтой, то необходимо согласовать диаметры ротора dдв и вала dв1. Муфты УВП могут соединять валы с соотношением dв /dдв ≥ 0,75, но полумуфты должны при этом иметь одинаковые наружные диаметры. У подобранного электродвигателя dдв=38 мм. Выбираем МУВП по ГОСТ 21425-93 с расточками полумуфт под dдв=38 мм и dв1=38*0,75=28,5 мм. Принимаем dв1 = 30 мм

Примем под подшипник dп1=32 мм.

Шестерню выполним за одно целое с валом.

4.1.2 Промежуточный вал:

Материал тот же что и шестерня Сталь 45 улучшенная.

Диаметр под подшипник при допускаемом напряжении [τ]к = 25 Н/мм2

dп2=3√(16 T2*103/3,14*[τ]к)= 3√(16*126760/3,14*25)=29,56 мм


Примем диаметр под подшипник dп2=35 мм.

Диаметр под зубчатым колесом dзк = 35 мм.

Шестерню выполним заодно с валом.

4.1.3 Выходной вал:

Материал тот же что и шестерня Сталь 45 улучшенная.

Диаметр выходного конца при допускаемом напряжении [τ]к = 25 Н/мм2

dв3=3√(16 T3*103/3,14*[τ]к)= 48,5 мм

Выбираем муфту МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточкой полумуфт под dв3= 50 мм

Примем диаметр под подшипник dп3=60 мм.

Диаметр под зубчатым колесом dзк = 60 мм.

5. Конструктивные размеры зубчатых колёс

5.1 Расчёт параметров конической шестерни и колеса