Расчет привода технической системы. Вариант № 4, задание № 5, страница 2

Мощность на валу ведомого колеса ........................... Р₂=7,2 кВт

Угловая частота вращения ведомого колеса .............. ω₂=25,3 с^-1

Число оборотов ведомого колеса ................................ n₂=242 об/мин

Вращающий момент на валу ведомого колеса .......... Т₂=285 Н·м

Передаточное число зубчатой цилиндрической передачи     u_ц= u₁=4

Последовательность выполнения работы

1)  Назначаем материал зубчатых колес:

- для шестерни – сталь 45, твёрдостью 230 НВ, для которой допускаемое контактное напряжение [σ_к]₁=432 МПа, допускаемое напряжение при изгибе [σ_и]₁=240 МПа   [2, т.1].

- для колеса – сталь 45, твёрдостью 210 НВ, для которой [σ_к]₂=400 МПа, [σ_и]₂=175 МПа   [2, т.1].

2)  Межосевое расстояние:

, мм

где Т₂, Н·мм

     [σ_к], МПа

     К_а – числовой коэффициент, принимаем К_а=49,5

     Ψ_ва – коэффициент ширины венца зубчатого колеса, принимаем Ψ_ва=0,4    [2, т.2]

        k_β – коэффициент распределения нагрузки по длине зуба, принимаем в зависимости от          коэффициента:

,

              принимаем k_β=1,05       [2, т.3]

Полученное значение округляем по ГОСТу     [2, т.4].

3)  Модуль зацепления передачи:

Принимаем модуль зацепления по ГОСТу      [2, т.5].

4)  Число зубьев шестерни (рекомендуемые значения z₁=17÷35):

Число зубьев колеса

5)  Назначаем угол наклона зуба:

β=0º

6)  Основные размеры шестерни и колеса:

Диаметр делительных окружностей:

- для шестерни

- для колеса

Диаметр выступов зубьев:

- для шестерни

- для колеса

Диаметр впадин зубьев:

- для шестерни

- для колеса

Ширина венца зубчатых колес:

- для колеса

- для шестерни .

7)  Окружная скорость передачи:

,

где d, м

      n₁, об/мин

8)  Степень точности передачи в зависимости от окружной скорости и вида передачи:

S=9   [2, т.6]

9)  Проверочный расчет передачи на контактную прочность:

где Т₂, Н·мм;

      d₂, b₂, мм

      k_α – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, принимаем k_α=1;

      k_z – коэффициент, учитывающий механические свойства зубчатых колес, принимаем k_z=487.

.

10)  Эквивалентное число зубьев для шестерни:

- для шестерни

- для колеса

11)  Коэффициент формы зуба:

- для шестерни Y_F1=3,94

- для колеса Y_F2=3,6      [2, т.9]

12)  Находим отношения:

- для шестерни

- для колеса

Расчет на изгиб проводят для того колеса, у которого это отношение меньше.

13)  Проверочный расчет на изгиб:

,

где Y_β – коэффициент наклона зуба, принимаем Y_β=1;

      Т₂, Н·мм;

      b₂, мм;

      m, мм;

14)  Конструктивные размеры ведомого зубчатого колеса:

Толщина зубчатого венца: ,

принимаем .

Толщина диска: ,

принимаем .

Диаметр вала под зубчатым колесом:

,

где Т₂, Н·мм;

      [τ_к]=25 МПа – допускаемое напряжение при кручении.

,

принимаем .

Диаметр ступицы колеса:

                    принимаем .

Длина ступицы колеса: .

Размер фаски под вал:    [2, т.8].

Размер фаски колеса: .

Диаметр расположения облегчающих отверстий:

принимаем .

Диаметр облегчающих отверстий:

                                  принимаем .

Количество облегчающих отверстий i=4 принимаем конструктивно.

III. Расчет открытой цепной передачи

Исходные данные для расчета роликовой цепной передачи выбираем из кинематического расчета привода.

Мощность на валу ведущей звёздочки ....................... Р₂=7,2 кВт

Угловая частота вращения ведущей звёздочки ......... ω₂=25,3 с^-1

Число оборотов ведущей звёздочки ............................ n₂=242 об/мин

Вращающий момент вала ведущей звёздочки ........... Т₂=285 Н·м

Мощность на валу ведомой звёздочки ....................... Р₃=6,6 кВт

Угловая частота вращения ведомой звёздочки........... ω₃=8,8 с^-1

Число оборотов ведомой звёздочки............................. n₃=84 об/мин

Вращающий момент на валу ведомой звёздочки....... Т₃=750 Н·м

Передаточное число цепной передачи......................... u_цп= 2,881

Последовательность выполнения работы

1)  Назначаем материал звездочек – сталь 20

2)  Число зубьев ведущей звёздочки:

принимаем

     Число зубьев ведомой звёздочки:

принимаем

3)  Принимаем тип роликовой цепи

Шаг цепи:

,

где k_н – коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи, при γ=55° принимаем k_н=1

              где γ – угол между линией, соединяющей центры звездочек, и горизонтальной линией;

Т₂ – вращающий момент на ведущей звездочке, Н·мм;

[р] – допускаемое давление в шарнирах, МПа, принимаем [р]=20 МПа;

m – число рядов цепи, принимаем m=1;

Принимаем ближайшее большее стандартное значение шага цепи: t=31,75  мм  [3, т.2]

4)  Уточняем допускаемое давление в шарнирах цепи:

[р]=27,2  МПа   [3, т.1]

5)  Межцентровое расстояние:

6)  Число звеньев цепи:

Принимаем

7)  Уточняем межцентровое расстояние:

Принимаем

8)  Подбираем стандартную цепь и выписываем параметры:

Тип цепи: ПР-31,75-8850

      Q=88500  Н – разрушающая нагрузка;

q=3,8  кг/м – масса 1 м цепи;

m=1 – число рядов цепи;

t=31,75  мм – шаг цепи;

А=262  мм­² – площадь опорной поверхности шарнира.    [3, т.3]

9)  Средняя скорость цепи:

,

где t, мм;

      n₂, об/мин

10)  Окружная сила:

,

где Р₂, Вт;

      v, м/с

11)  Проверочный расчет цепи на износостойкость:

,

где [р], МПа;

        р, МПа – расчетное значение давления в шарнирах цепи;

        F_o, Н;

        А, мм²

12)  Натяжение ведущей ветви цепи от центробежных сил:

,

где g=9,8 м/с² – ускорение силы тяжести;

      q, кг/м;

      v, м/с

Принимаем

13)  Натяжение ведущей ветви цепи от провисания цепи:

,

где q, кг/м;

      а, м;

      К₁ – коэффициент учитывающий влияние расположения цепной передачи при γ>40°, принимаем К₁=1

Принимаем

14)  Расчетное усилие в ведущей ветви цепи:

15)  Проверочный расчет по коэффициенту запаса прочности:

,

где n – расчетный коэффициент запаса прочности;

       Q, Н;

       F, Н;