Расчет одноступенчатого конического редуктора

3.Расчёт редуктора.

3.1 Выбор допускаемых напряжений.

Определение крутящего момента на  (ведомом) валу:

Ориентировочно выбираем КПД:  - цилиндрические косозубые передачи;

 - конические прямозубые.

=16;  По ГОСТ 2185-66 выбираем:  

, где 0,99 – КПД одной пары подшипников; 0,99 – КПД муфты

Определение крутящего момента на  валу:

Определение крутящего момента на  валу:

Тогда передаточное число редуктора

Отклонение от заданного передаточного числа

, что не превышает допустимых 5%, результат приемлем.

3.2. Расчет конической передачи

Исходные данные:

передаточное число u=3,55;

крутящие моменты:             Т₁=250 Нм – на ведущем валу редуктора;

Т₂=840 Нм – на ведомом валу редуктора.

Допускаемые контактные напряжения   для прямозубых колёс определяют раздельно для шестерни  и колеса .Принимаем для шестерни сталь 45, термическая обработка улучшение. Твердость HB 230, для колеса та же марка стали, но твердость на 30 единиц ниже – HB200.

 где  -- предел контактной выносливости поверхностных слоёв зубьев, соответствующий базе испытаний;  - абсцисса точки перелома кривой усталости, которую выбирают в зависимости от твёрдости;  - коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи (, т.к. - суммарное число циклов нагружений больше ).

, откуда

=1,1 – коэффициент безопасности для объёмноупрочненных зубьев;  - коэффициент, учитывающий шероховатость сопряжённых поверхностей зубьев, выбираемый от 0,9 до 1,0 (меньшие значения для , а большие – для   - коэффициент, учитывающий окружную скорость;  - коэффициент, учитывающий влияние смазывания;  - коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса.

ГОСТ рекомендует для колёс с  принимать

За расчетное допускаемое контактное напряжение для прямозубых колес принимаем меньшее:

 МПа,         [1, c35]

Принимаем ориентировочное значение коэффициента, учитывающего неравномерность распределения нагрузки по ширине венца   1,3, при консольном расположении колес относительно опор   [1, c 32].

Принимаем коэффициент ширины венца по внешнему конусному расстоянию (рекомендации ГОСТ 12289 – 76):

ψ_bRe=0,285

Определим внешний делительный диаметр колеса:

 [1, c 49], где

К_d= 99 для прямозубых колес.

мм, принимаем по ГОСТ 12289 – 76 ближайшее значение  d_e2=450 мм.

Примем число зубьев шестерни    z₁=28

Тогда число зубьев колеса              z₂=100

Внешний окружной модуль:

мм.

Углы делительных конусов:

Внешнее конусное расстояние:

мм.

Длина зуба:

мм, принимаем b=68 мм.

Внешний делительный диаметр шестерни:

мм

Средний делительный диаметр шестерни:

мм

Внешние диаметры шестерни и колеса:

мм;

мм.

Средний окружной модуль:

мм.

Определяем коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру:

Окружная скорость колес

м/с.

Принимаем 8^ую степень точности передачи.

Определяем коэффициент нагрузки

K_H=K_Hβ·K_Hα·K_Hυ, где коэффициенты:

- K_Hβ= 1,24 [1, c39];

- K_Hα=1 [1, c39];

- K_Hυ= 1,05 [1, c40];

Таким образом      K_H=

Проверка контактных напряжений:

<МПа на 0,7 %, при допускаемой недогрузке в 15%, условие прочности выполнено.

Силы, действующие в зацеплении:

окружная:

Н;

радиальная для шестерни, равная осевой для колеса:

Н;

осевая для шестерни, равная радиальной для колеса:

Н.

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба  [1, c50]:

, где

K_F – коэффициент нагрузки;

Y_F – коэффициент формы зуба, зависящий от эквивалентного числа зубьев;

,         где

K_Fβ=1,4 [1, c43];

K_Fυ=1,25 [1, c43];

Эквивалентные числа зубьев:

;

;

В соответствии с этими значениями Y_F1 =3,8; Y_F2=3,6; [1, c42]

Допускаемые напряжения изгиба  () при расчёте на выносливость зубьев определяют раздельно для  шестерни  и колеса  по формуле:

 где  - предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базе испытаний ,  - коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи,  т.к.  - суммарное число циклов нагружений больше ;  - коэффициент безопасности;   выбирают в зависимости от вероятности безотказной работы,  для сталей  при вероятности не разрушения 98%; , т.к. в нашем случае заготовка не литая; , считая, что редуктор не работает в условиях коррозии и высоких температур;  при односторонней нагрузке – коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки;  - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности выкружки в основании зуба;  - коэффициент, учитывающий механическое упрочнение (обдувка дробью или обкатка роликами);  - коэффициент, учитывающий масштабный фактор (выбираем по рекомендациям работы (1, с.289).

Чтобы провести для колеса или шестерни проверочный расчет, найдем