Допустимі контактні напруження

Проектування привода

(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: P_в= 3,2 кВт; w_в = 11 с^-1,

де: P_в– потужність на вихідному валі привода;

w_в – кутова швидкість вихідного вала привода.

Вибір електродвигуна, кінематичний та енергетичний розрахунок привода.

1. Загальний ККД привода

h= h_м * h³_п.п * h_к.зак * h_л.в=0,98 * 0,992³ * 0,95 * 0,9 = 0,818

2. Розрахункова потужність електродвигуна

Р_р= Р_в / h = 3,2 / 0,818 = 3,912 кВт

Приймаємо електродвигун з номінальною потужністю 4 кВт серії 4А100L4 з наступними характеристиками:

синхронна частота обертання вала: n_с = 1500 об/хв

коефіцієнт S = 4,7 % = 0,047

Відношення пускового моменту до початкового: Т_n / Т = 2,0

3. Номінальна частота обертання вала двигуна:

n_н= n_c * (1-S) = 1500 * (1-0.047) = 1429.5 об/хв

4. Номінальна кутова швидкість вала двигуна:

w_дв = w_н = π *n_н / 30 = 3,14 * 1429,5 /3 0 = 149,6 с^-1

5. Передаточне число привода:

u= w_дв / w_в = 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 = w_дв = 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 = Р_р * h_м * h_п.п = 3,912 * 0,98 * 0,992 = 3,803 кВт

Р₂= Р₁ * h_к.зак * h_п.п = 3,803 * 0,95 * 0,992 = 3,584 кВт

Р₃= Р₂ * h_к.зак * h_п.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 N_НО.

Базу випробувань N_НО – визначаємо за формулою

N_НО1 = 30(Н_НВ1 )^2,4 = 30(280) ^2,4 =2,24×10⁷ - шестерня

N_НО2 = 30(Н_НВ2 )^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) =18Н_НRC+150=18×47+150=808 МПа;

для колеса (поліпшення) =2Н_НВ+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

N_HE = μ_H × N_Σ ,

де μ_H – 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; μ_H = 0,18 (з табл. 3.4); і = 1;

для шестерні:

N_Σ1 = 60 ×1429.5 × 1 × 10000 = 85,77×10⁷

N_HE1 = 0.18 × 85,77×10⁷ = 15.437×10⁷

Z_N1 = = 0.725

Якщо N_НО≤ N_НЕ брати Z_N=1, то Z_N1 = 1.

Коефіцієнт Z_R беремо рівним Z_R=0,95, при шорсткості поверхні зубців R_а=(2,5…1,25).

S_Н– коефіцієнт запасу міцності, приймаємо S_Н= 1,2

Визначаємо допустимі контактні напруження для шестерні:

для колеса:

n₂ = 30×w_{2 /}π = 30×37,4/3,14 = 357,32 об/хв

N_Σ2 = 60 ×357,32 × 1 × 10000 = 21,44×10⁷

N_HE2 = 0.18 ×21,44×10⁷= 3.86×10⁷

Z_N2 = = 0,86

Приймаємо Z_N2 = 1;

Тоді розрахункові контактні напруження :

МПа

Необхідна умов виконується :

МПа

Граничне допустиме контактне напруження

МПа;

МПа,

де - границя текучості при розтягу.

Поиск по сайту: