Допустимі контактні напруження
Проектування привода
1.1 Завдання і обґрунтування.
(Завдання 2)
Складові частини привода:
1. Електродвигун;
2. Муфта;
3. Редуктор одноступеневий конічний;
4. Ланцюгова передача;
5. Вихідний вал привода.
Режим навантаження – СН.
Термін роботи 10000 годин.
Вихідні дані: Pв = 3,2 кВт; wв = 11 с-1 ,
де: Pв – потужність на вихідному валі привода;
wв – кутова швидкість вихідного вала привода.
Вибір електродвигуна, кінематичний та енергетичний розрахунок привода.
1. Загальний ККД привода
h = hм * h3 п.п * hк.зак * hл.в =0,98 * 0,9923 * 0,95 * 0,9 = 0,818
2. Розрахункова потужність електродвигуна
Рр = Рв / h = 3,2 / 0,818 = 3,912 кВт
Приймаємо електродвигун з номінальною потужністю 4 кВт серії 4А100L4 з наступними характеристиками:
синхронна частота обертання вала: nс = 1500 об/хв
коефіцієнт S = 4,7 % = 0,047
Відношення пускового моменту до початкового: Тn / Т = 2,0
3. Номінальна частота обертання вала двигуна:
nн = nc * (1-S) = 1500 * (1-0.047) = 1429.5 об/хв
4. Номінальна кутова швидкість вала двигуна:
wдв = wн = π *nн / 30 = 3,14 * 1429,5 /3 0 = 149,6 с-1
5. Передаточне число привода:
u = wдв / wв = 149.6/11 = 13.6
u = u1 * u2 ; де u1 - передаточне число закритої конічної передачі
u2 - передаточне число відкритої ланцюгової передачі
Приймаємо стандартне значення u1 = 4; тоді u2 = u / u1 = 13.6 / 4 = 3.4
6. Кутові швидкості валів привода:
w1 = wдв = 149,6 с-1
w2 = w1 / u1 = 149,6 / 4 = 37,4 с-1
w3 = w2 / u2 = 37,4 / 3,4 = 11 с-1
7. Потужності на валах привода:
Р1 = Рр * hм * hп.п = 3,912 * 0,98 * 0,992 = 3,803 кВт
Р2 = Р1 * hк.зак * hп.п = 3,803 * 0,95 * 0,992 = 3,584 кВт
Р3 = Р2 * hк.зак * hп.п = 3,584 * 0,9 * 0,992 = 3,199 кВт
8. Обертальні моменти на валах привода:
Т1 = Р1 / w1 = 3,803*103 / 149,6 = 25,42 Н*м
Т2 = Р2 / w2 = 3,584 *103 / 37,4 = 95,83 Н*м
Т3 = Р3 / w3 = 3,199 *103 / 11= 290,81 Н*м
Розрахунок передачі редуктора
Вибір матеріалів і розрахунок допустимих напружень
За рекомендацією таблиці 3,2 приймаємо наступні марки сталей. Для шестерні та колеса беремо сталь марки 40Х (табл.3.1,[1]). Термообробка для колеса - поліпшення, для шестерні - гартування ВЧ. Твердість поверхні і механічні властивості після термообробки наступні:
для шестірні – Н1 = 280 НВ = 47 HRC, 750 МПа, 900 МПа
для колеса - Н2 = 240 НВ, 550 МПа, 850 МПа.
Допустимі контактні напруження
Допустимі контактні напруження для шестерні визначають за формулою:
,
де - границя контактної витривалості поверхонь зубців, що відповідає базі випробувань NНО .
Базу випробувань NНО – визначаємо за формулою
NНО1 = 30(ННВ 1 )2,4 = 30(280) 2,4 =2,24×107 - шестерня
NНО2 = 30(ННВ 2 )2,4 = 30(240) 2,4 =1,55×107 - колесо
Границю контактної витривалості знаходимо залежно від виду термічної обробки зубців та їх твердості(табл.3.3,[1]):
для шестірні (об'ємне гартування) =18НН RC +150=18×47+150=808 МПа;
для колеса (поліпшення) =2ННВ +70=2×240+70=550 МПа.
ZN – коефіцієнт довговічності. Враховує можливості збільшення напружень при
еквівалентному числі циклів NHЕ навантажень зубців за термін
служби передачі меншому від бази випробувань NНО ; обчислюємо за формулою:
Еквівалентне число циклів навантаження визначають за термін служби
передачі з врахуванням режиму навантаження
NHE = μH × N Σ ,
де μH – коефіцієнт режиму навантаження вибирається із табл.3.4.
Сумарне число циклів навантаження:
N Σ = 60n × i × h ,
де h – термін служби передачі в годинах; n – частота обертання шестірні або колеса, в об/хв; і – число одночасних зубчастих зачеплень.
h = 10000 годин; μH = 0,18 (з табл. 3.4); і = 1;
для шестерні:
N Σ1 = 60 ×1429.5 × 1 × 10000 = 85,77×107
NHE1 = 0.18 × 85,77×107 = 15.437×107
ZN 1 = = 0.725
Якщо NНО ≤ NНЕ брати ZN =1, то ZN 1 = 1.
Коефіцієнт ZR беремо рівним ZR =0,95, при шорсткості поверхні зубців Rа =(2,5…1,25).
SН – коефіцієнт запасу міцності, приймаємо SН = 1,2
Визначаємо допустимі контактні напруження для шестерні:
для колеса:
n2 = 30×w2 / π = 30×37,4/3,14 = 357,32 об/хв
N Σ2 = 60 ×357,32 × 1 × 10000 = 21,44×107
NHE2 = 0.18 ×21,44×107 = 3.86×107
ZN 2 = = 0,86
Приймаємо ZN 2 = 1;
Тоді розрахункові контактні напруження :
МПа
Необхідна умов виконується :
МПа
Граничне допустиме контактне напруження
МПа;
МПа,
де - границя текучості при розтягу.
Поиск по сайту: