Расчет привода технической системы и открытой зубчатой передачи, страница 2

Обозначения: UПР-передаточное отношение плоскоременной передачи; UЧЗ-передаточное отношение червячной закрытой передачи; UЗ-передаточное отношение зубчатой передачи; ω1-угловая скорость на валу электродвигателя; n1-число оборотов вала электродвигателя; ω2-угловая скорость на ведомом валу пл. рем. передачи; n2-число оборотов ведомого вала пл. рем. передачи; ω3-угловая скорость на ведомом валу червячного редуктора; n3-число оборотов на ведомого вала червячного редуктора; ω4-угловая скорость на ведомом валу зубчатой передачи; n4-число оборотов  ведомого вала зубчатой передачи.

            1.1.7 Определение крутящего момента на каждом валу привода

Крутящий момент находится как Тiii, подставим значения [из п. 1.1.3, п. 1.1.4, п. 1.1.6]:

Т111=18500/153.7=120 Н∙м;

Т222=17300/73.2=236 Н∙м;

Т333=12500/9.2=1359 Н∙м;

Т444=11700/2.2=5318 Н∙м;

Обозначения: T1-крутящий момент на валу двигателя; T2-крутящий момент на ведомом валу пл. рем. передачи; T3-крутящий момент на ведомом валу червячного редуктора; T4-крутящий момент на ведомом валу зубчатой передачи; Р1-мощность на валу двигателя; Р2-мощность на валу червяка; Р3-мощность на валу червячного колеса; P4-мощность на валу ведомого колеса зубчатой передачи; ω1-угловая скорость на валу электродвигателя; ω2-угловая скорость на ведомом валу пл. рем. передачи; ω3-угловая скорость на ведомом валу червячного редуктора; ω4-угловая скорость на ведомом валу зубчатой передачи.

2 РАСЧЕТ КУЛАЧКОВОЙ МУФТЫ

            2.1.1 Выбор муфты по ГОСТ

Диаметр вала двигателя равен 48 мм [из п. 1.1.1]. Справочные данные:

Допускаемый крутящий момент [Тр] [1, т. 16.7]            400 Н*м

Наружный диаметр муфты D [1, т. 16.7]                           170 мм

Длина полумуфты [1, т. 16.7]                                               82 мм

Длина муфты L [1, т. 16.7]                                                  190 мм

Высота кулачка h [2, т.7]                                                      20 мм

Радиальное смещение валов [1, т. 16.7]                                       2

Диаметр ступицы dСТ [1, т. 16.7]                                          80 мм

Длина промежуточного диска H [1, т. 16.7]                       65 мм

Количество кулачков z [из лек.]                                                   2

            2.1.2 Расчет муфты на прочность

Кулачки рассчитываются на смятие  по удельному давлению на поверхности кулачков.

Удельное давление находится как  (2),

Обозначения: р-удельное давление; АСМ-площадь смятия; FСМ-сила смятия; [p]-допустимое удельное давление;

Определим данные: [p]=15…30 МПа примечание к [1, т. 16.7]

Определим площадь смятия  (3),

Обозначения:  z-количество кулачков; h-высота кулачка; b-ширина кулачка;

Ширина кулачка ==61 мм (данные из параметров муфты)

Подставим в (3), получим AСМ=20*61*2=2240 мм2

 (4), где TP=kP*T1 (5) и DСР===109 мм

Обозначения: D-наружный диаметр муфты; dДВ-диаметр вала двигателя; TP-расчетный крутящий момент; DСР-средний диаметр муфты; kp-коэффициент режима работы; T1-крутящий момент на валу электродвигателя;

Определим данные: kp=1.5 [1, т. 17.1]; T1=120 Н*м [из п. 1.1.7].

Подставим известные значения в (4) и (5)

TP=kP*T1=1.5*120=180 Н*м < 400 Н*м,

Найденное значение меньше допустимого.

Подставим значения в (4) и (2) FСМ==7339.45 Н и

Найденное значение меньше допустимого.

            2.1.3 Выбор соединения муфты с валом по ГОСТ

Возьмем соединение шпоночное призматическое. Справочные данные:

Ширина шпонки b [1, т.4.1]                                                  14 мм

Высота шпонки h [1, т.4.1]                                                      9мм

Глубина паза в валу t1 [1, т.4.1]                                           5.5 мм

Глубина паза во втулку t2 [1, т.4.1]                                     3.8 мм

            2.1.4 Расчет шпонки на прочность

Шпонка рассчитывается на прочность при смятии:  (6), где

lР=lШ-b (7) и lШ=lП.М.-10мм (8), а TP=kP*T1

Обозначения: kp-коэффициент режима работы; σСМ-напряжение при смятии; dДВ-диаметр вала двигателя; lР-рабочая длина шпонки; h-высота кулачка; t1-глубина паза в валу; lШ-длина шпонки; lП.М-длина полумуфты; [σСМ]-допускаемое напряжение при смятии; TP-расчетный крутящий момент; T1-крутящий момент на валу электродвигателя.

Определим данные: dДВ=48 мм [1, т. 5.1]; lП.М.=82 мм [1, т. 16.7]; [σСМ]=60…100 МПа [из лек.]; kp=1.5 [1, т. 17.1]

Определим радиус закругления шпонки: r=b/2=14 мм/2=7 мм

Обозначения: r-радиус закругления шпонки.

Подставим известные значения в (8)→(7)→ (6) и (5)

lШ=lП.М.-10мм=82-10=72 мм, округлим по ГОСТ lШ=70 мм [примечание к [1, т.4.1]]

lР=lШ-b=72-14=58 мм; TP=kP*T1=1.5*120=180 Н*м

и  МПа < 100 МПа

Найденное значение меньше допустимого.

3 РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Передача является цилиндрической прямозубой.

            3.1.1 Выбор материала шестерни и колеса

Шестерня [1, т. 11.6]

Марка стали                                                       40ХН, улучшение

Твердость                                                                              295НВ

Допускаемое контактное напряжение [σН]1                           540 МПа

Допускаемое напряжение изгиба [σF]1                                      270 МПа

Колесо [1, т. 11.6]

Марка стали                                                  40ХН, нормализация

Твердость                                                                             250 НВ

Допускаемое контактное напряжение [σН]2                           466 МПа

Допускаемое напряжение изгиба [σF]2                                      240 МПа

            3.1.2 Определение межцентрового расстояния

 (9)

Обозначения: a-межцентровое расстояние; Ка-числовой коэффициент; U-передаточное отношение зубчатой передачи; T4-крутящий момент на ведомом валу зубчатой передачи; КНβ-коэффициент учитывающий распределение нагрузки по зубьям; [σH]-общее контактное напряжение; ψbа-коэффициент ширины колес.