Расчет и проектирование редуктора общего назначения, страница 3

Таким образом, условие пригодности заготовок выполняется.

Определим рабочие напряжения в зацеплении. Отличие между расчетными и допустимыми напряжениями должно лежать в пределах –10% ÷ +5% для обеспечения рентабельности установки.

,

где   F_t               –  окружная сила в зацеплении, Н

F_t = 2∙T₂ ∙ 10³ / d₂,

F_t = 2 ∙ 196∙ 10³ / 163,25 = 2,4∙10³ Н;

        K_Hα = 1      –  коэффициент, учитывающий распределения нагрузки между зубьями колес с круговым зубом;

K_Hβ = 1,1           –  коэффициент распределения нагрузки для колес с круговым зубом;

        K_Hv = 1,02 –  коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес

v = ω₂ ∙ d₂ / (2∙10³),

v = 18,8 с^-1 ∙ 163,25 / (2∙10³) = 1,54 м/с;

         = 1,5   –  коэффициент вида конической передачи для колес с круговым зубом при твердости шестерни ≥45HRC и колеса ≤350HB.

Таким образом

Определим относительное расхождение между допустимыми и расчетными напряжениями:

!Ошибка в формуле;

!Ошибка в формуле.

Недогрузка передачи составляет 2,2%.

Проверим напряжения изгиба зубьев колеса и шестерни.

;

σ_F1 = σ_F2 ∙ Y_F1 / Y_F2 ≤ [σ]_F1.

Здесь     K_Fα = 1         –   коэффициент распределения нагрузки между зубьями;

              K_Fβ = 1,08    –   коэффициент распределения нагрузки по ширине венца;

              K_Fv = 1,06    –   коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес;

               = 1         –   коэффициент вида конических колес;

              Y_β = 1          –   коэффициент, учитывающий наклон зуба;

Y_F1 = 3,658                –   коэффициент формы зуба шестерни, определяющийся в зависимости от величины смещения инструмента и эквивалентного числа зубьев z_v1

z_v1 = z₁ / (cos δ₁ ∙ cos³ β),

z_v1 = 20 / (cos 13°52’12” ∙ cos³ 35°) = 37

              Y_F2 = 3,6      –   коэффициент формы зуба колеса, определяющийся в зависимости от величины смещения инструмента и эквивалентного числа зубьев z_v2

z_v2 = z₂ / (cos δ₂ ∙ cos³ β),

z_v2 = 81 / (cos 76°7’48” ∙ cos³ 35°) = 615

Таким образом

σ _F1 = 162  ∙ 3,658 / 3,6 = 165 Н/мм² < 310 Н/мм²

В результате расчета получилось, что рабочие напряжения изгиба много меньше допустимых напряжений (Δσ_F1 = 47%; Δσ_F2 = 36%), то есть нагрузочная способность передачи ограничивается контактной прочностью.

Результаты всех расчетов сведем в таблицу.

Параметр	Шестерня	Колесо
Материал
Марка	Сталь 40Х
Термообработка	Улучшение и закалка ТВЧ	Улучшение
Средняя твердость H	47,5 HRC	248,5 HB
Допустимые контактные напряжения [σ]H, Н/мм2	591
Допустимые напряжения изгиба [σ]F, Н/мм2	310	256
Предельные размеры заготовок, мм	125	125
Проектный расчет
Окружной модуль зацепления mte, мм	2,35
Внешнее конусное расстояние Re, мм	97,92
Ширина зубчатого венца b, мм	26
Угол делительного конуса δ, градусы	13°52’12”	76°7’48”
Коэффициент смещения xn	0	0
Число зубьев z	20	81
Внешний диаметр
Делительный de, мм	47,03	190,49
Окружности вершин зубьев dae, мм	50,78	191,41
Окружности впадин dfe, мм	42,54	189,38
Средний диаметр d, мм	40,31	163,25
Проверочный расчет
Контактные напряжения σH, Н/мм2	579
Отклонение от допускаемых, %	2,2
Напряжения изгиба σF, Н/мм2	165	162
Отклонение от допускаемых, %	47	36

3. Расчет открытой передачи

Параметр	Обозначение		Значение
	текущее	общее
Передаточное число	u	uОП	4,24
Быстроходный вал
Число оборотов, об/мин	n1	n2	180
Частота вращения, с-1	ω1	ω2	18,8
Крутящий момент, Н∙м	T1	T2	196
Тихоходный вал
Число оборотов, об/мин	n2	n3	42,5
Частота вращения, с-1	ω2	ω3	4,45
Крутящий момент, Н∙м	T2	T3	772

3.1. Подбор материала и назначение термообработки

Основным критерием для подбора материала открытой передачи в данном расчете является получение достаточно большого межосевого расстояния. Это необходимо для упрощения взаиморасположения выходного вала с опорами и корпуса редуктора, а так же удобство подхода к ним.

В качестве базового материала выбираем Сталь 45. При этом для заготовок используются следующие виды термообработки:
для заготовки шестерни – улучшение;
для заготовки колеса – нормализация.

При этом получим следующие характеристики.

Заготовка шестерни:

Средняя твердость – H_1ср = 248,5 HB;

Предельные размеры заготовки – D_пред1 = 125 мм;

Допустимые напряжения – контакта:

[σ]_H01 = 1,8 ∙ H_1ср + 67;

[σ]_H01 = 1,8 ∙ 248,5 + 67 = 514 Н/мм².

Изгиба:

[σ]_F1 = 1,03 ∙ H_1ср

[σ]_F1 = 1,03 ∙ 248,5 = 256 Н/мм²

Заготовка колеса:

Средняя твердость – H_2ср = 193 HB;

Предельные размеры заготовки – неограниченны;

Допустимые напряжения – контакта:

[σ]_H02 = 1,8 ∙ H_2ср + 67;

[σ]_H02 = 1,8 ∙ 193 + 67 = 414 Н/мм².

Изгиба:

[σ]_F02 = 1,03 ∙ H_2ср;