Расчет привода. Эскизный проект. Разработка конструкций деталей и узлов редуктора и открытой передачи

1        РАСЧЕТ ПРИВОДА. ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ

1.1     Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

1.1.1  Срок службы приводного устройства

Срок службы (ресурс) L_h, ч, определить по формуле:

ч (1)    где     L_г = 5 года – срок службы привода, лет;

К_г = 0,6 – коэффициент годового использования;

К_с = 0,4– коэффициент сменного использования.

1.1.2  Определение мощности и частоты вращения двигателя

1.1.2.1  Определение требуемой мощности рабочей машины Р_рм, Вт:

   (2)                                  

1.1.2.2         Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

η = η_цп ^. η_пк ^. η_чп ^. η_м = 0,80 ^. 0,99^{3 .} 0,98^. 0,98 = 0,75      (3)                         где     η_цп – коэффициент полезного действия закрытой цилиндрической передачи (η_цп = 0,98);

η_м – коэффициент полезного действия муфты (η_м = 0,98);

η_пк – коэффициент полезного действия подшипников качения

(η_пк = 0,99);

η_чп – коэффициент полезного действия червячной передачи (η_чп=0,80)

1.1.2.3         Определение требуемой мощности двигателя Р_дв, Вт

         (4)

Выбираем тип двигателя (Таблица К.9 [1])

Выбираем двигатель серии 4А с номинальной мощностью Р_ном=3 кВт, применив для расчета два варианта типа двигателя

(Таблица 1.1):

Таблица 1.1 - Типы двигателя

Вариант	Тип двигателя	Номинальная мощность Рном, кВт	Частота вращения, об/мин
			синхронная	при номинальном режиме nном
1	4А100S4УЗ	3	1500	1435
2	4А112MA6УЗ	3	1000	955

1.1.2.4  Определяем частоту вращения тяговой звездочки

об/мин   (5)     Где   (6)

1.1.2.5  Находим общее передаточное число для каждого варианта

                 (7)

Принимаем двигатель с n_ном = 1435 об/мин

1.1.2.6  Производим разбивку общего передаточного числа:

u₁=16                    u₂=4,5                   u_об=72

Тогда об/мин   

Отклонение  

1.2     Определение силовых и кинематических параметров привода

Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах из требуемой (расчетной) мощности двигателя Р_дв и его номинальной частоты вращения n_ном при установившемся режиме (Таблица 1.2):

Таблица 1.2 - Силовые и кинематические параметры привода

Параметр		Вал	Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме:  дв – м – зп – м – рм
Частота вращения n, об/мин	Угловая скорость ω, 1/с	дв Б П Т	nном = 1435 n1Б = nном = 1435 n2П =nном /uзп = 90 n3Т = n2П /uзп = 20	ωном=3,14.nном/30=150,2 ω1Б = ωном = 150,2 ω2П = ω1Б/uзп = 9,4 ω3Т = ω2Б/uзп = 2,1
Вращающий момент Н.м Т, Н.м		Т П Б

1.3     Выбор материалов  зубчатых колес

1.3.1  Выбор материала шестерни

По таблице 3.2 [1] выбираем материал сталь 40ХН, термообработка – улучшение и закалка ТВЧ до твердости HRC 48…53,  средняя твердость HRC_ср=50,5 или HB_ср=490

1.3.2  Выбор материала колеса

Выбираем  материал сталь 40Х, термообработка -  улучшение и закалка ТВЧ до твердости HRC 45…50,  средняя твердость HRC_ср=47,5 или HB_ср=455

находим базовое число циклов перемены напряжений для шестерни  и для колеса .

Число циклов нагружения зубьев:

- шестерни     573×2,1×10512=12,65×10⁶;   (8)

- колеса         .  (9)

Определяем коэффициент долговечности К_HL

                                                                       (10)

1.3.3 Определение допускаемых контактных напряжений

По таблице 3.1 определяем допускаемые контактные напряжения.

- для шестерни      (11)

- для колеса            

- для шестерни                 (12)

- для колеса      

Расчетное допускаемое контактное напряжение при прямозубых колесах принимаем как наименьшее из двух значений: для 2 ступеней принимаем  

Определяем коэффициент долговечности К_FL

Так как N₄>4·10⁶ и N₃>4·10⁶ то К_FLпринимаем К_FL=1

По таблице 3.1 определяем допускаемые напряжения изгиба

- для шестерни

- для колеса     

- для шестерни                           (13)

- для колеса      

Таблица 1.3 – Механические характеристики материалов цилиндрической передачи

Элемент передачи	Марка материала	Термообра-ботка	HRC	σВ	σТ	[σ]Н	[σ]F
				Н/мм2
Шестерня	Сталь 40ХН	У+ТВЧ	47…53	920	750	930	370
Колесо	Сталь 40Х	У+ТВЧ	45…50	900	750	1086	370

1.3     Выбор материалов червячной передачи

1.3.1  Выбор материала червяка

Для червяка принимаем сталь 40Х, термообработка – улучшение и закалка ТВЧ до твердости 45…50; шлифовка и полировка витков червяка; σ_В = 900 Н/мм², σ_Т = 750 Н/мм².

Определение скорости скольжения:

м/с              (14)

1.3.2  Выбор материала червячного колеса