Расчет цилиндрической косозубой зубчатой передачи

Кинематический и силовой расчеты привода. Выбор электродвигателя

Определяем мощность на валу ротора двигателя

ηкл=0.96 – КПД клиноремённой передачи

ηр=0.97 – КПД редуктора

ηцп=0.92 – КПД цепной передачи

ηп.к=0.99 – КПД подшипников

ηоб= ηкл* ηп.к* ηр* ηп.к* ηцп

Рдв.потр=Рв.мин/ ηцп* ηп.к* ηп.к* ηр* ηкл=8.34 кВт.

1.2 Определим мощность на первом валу редуктора

Р =Р =8,34х0,96х0,99 =7,93кВт

Определим мощность на втором валу редуктора

Р2=Р1* ηр* ηп.к =7.93*0.97*0.99=7.61 кВт.

1.4 Определим мощность на третьем валу редуктора

Р3=Р2* ηцп =7.61*0.92=7 кВт.

1.5 Частота вращения лопастного вала

n= 82об/мин

Ориентировочное определение частоты вращения вала двигателя и передаточного отношения (числа) привода

nс=nвых=82 мин

Промышленность выпускает электродвигатели следующих частот:

Определяем ориентировочно общее передаточное отношение в зависимости от выпуска двигателя

1) i_об=3000/82=36,58 3) i_об=1000/82=12,19

2) i_об=1500/82=18,29 4) i_об=750/82 = 9,14

При разбивке общего передаточного числа необходимо учесть, чтобы выдерживались следующие соотношения

4< I_ц.п.≤2 Iобщ=Iз.п*Iц.п*Iр.п=18.29

2< I_Р <3.5

I_р. –по ГОСТ 2185-66 Iзп=4

Iз.п*Iр.п=

существует два ряда передаточных отношений

1 ряд: i_з.п =1; 1,25; 1,60; 2; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5.

2 ряд: i_з.п =1,12; 1,40; 1,80; 2,24; 2,80; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9,0; 11,2

[3] с 215 (1986) Ст СЭВ 221-75

По потребляемой мощности и ориентировочным оборотам:

Выбираем двигатель типа 4А132М4, у которого:

P_д =11,0кВт n_д=1460мин s=2,8 d=38мм кпд=87,5%

Отношение моментов М_пуск/М_ном=3;

1.7 Проверка выбранного эл.двигателя на перегрузку

а)Момент пуска дв. номинальный

М_{пуск ном}= (Р_дв/ω_дв)∙К_пер=[11,0∙10³/(3,14∙1460/30)]∙3=215.95 Н∙м

б) Момент пусковой требуемый

М_{пуск треб}= (Р_{дв треб}/ω_дв)∙α₀= [8,34∙10³/(3,14∙1460/30)]∙1,2=65.49Н∙м

Определим фактическое передаточное число привода

i_{пр факт}=n_{пр ном}/n_вых =1460/82=17.8

Iз.п=4 Iц.п=Iфакт/Iз.п=17.8/4=4.45 Iр.п=Iц.п=

Уточняем фактическую частоту вращения на выходе

Nвых=Nдв/Iц.п=1460/17.8=82

Определим частоту вращения первого вала редуктора

n₁=n_дв /i =1460/2.1=695.2мин

Определим частоту вращения второго вала редуктора

n₂=(n₁/i_р) =695.2/4 =173.8мин

Угловая скорость

W=

Угловая скорость двигателя

Wдв=

Угловая скорость первого вала редуктора

W1=

Угловая скорость второго вала редуктора

W2=

Угловая скорость лопастного вала

W3=

Определим крутящий момент на валах

т_кр=Р/ω

а) Момент крутящий на валу ротора эл.двигателя

М_крдв=Р_{дв потр}/ω_дв=8,34∙10³/152.6=54.6 Н∙м

б) Момент крутящий на первом валу редуктора

М_кр1=Р₁/ω₁=7,99∙10³/71.6=109 Н∙м

в) Момент крутящий на втором валу редуктора

_Мкр2=Р₂/ω₂=7,67∙10³/17.9=418.36 Н∙м

г) Момент крутящий лопастного вала

М_кр3=Р₃/ω₃=7∙10³/8,58= 816 Н∙м

Введем расчетные данные с таблицей

	Мощность на валах Р, кВт	Частота вращения валов n , мин	Угловая скорость валов ω , 1/с	Вращающий момент на валах ткр , Н∙м	Передаточное число I , Iзп
ДВ	8,34		152.81	54.6	2,1 4; 2,1
1р	7,93	695.2	72.76	108.98
2р	7,71	173.8	18.19	418.36
	7,0012	82,02	8,58	815.99

Проверка расчета :

Расчет цепной передачи.

Р_2вых=7,67 кВт

n₂=185.14 об/мин

i_цп=2,1

М_{2 крут}=428.5Н∙м

Рдв.потр=8.34 кВт

Nдв=1460 об/мин

Мдв=54.6 Н*м

передача на выходе. Ресурс работы Т=12000ч

условия эксплуатации- открытая

температура окружающей среды: -15 …+20

В качестве цепи принимаем втулочно-роликовую приводную цепь – однорядную.

3.1. Определим число зубьев ведущей звездочки.

Z₁=29-i =29-2.1 =26,8≈27(округляем до не четного числа) (ист (2) ст.382)

3.2. Определяем число зубьев ведомой звездочки

Z₂= Z₁∙i_цп=27∙2.13=56.5≈57(округляем до ближайшего не четного в большую сторону)

3.3. Уточняем передаточное число цепной передачи

i =Z₂/Z₁=57/27=2,11

3.4. Определяем отклонения расчетного передаточного числа от табличного.

Δi%=[i_{цп уточн} - i_{цп табл задан}/ i_{цп табл}]∙100=(2.111-2.1)/2.1х100=0.47%

[Δi_цп] = 1,5…2,5 %

3.5. Ориентировочный шаг цепи (втулочно-роликовой приводной цепи)

t_ор=2,8

3.5.а) М_{р вед зв} =Т_{кр в} = 418.36 Нм

3.5.б) Z₁ = 27

3.5.в) Zряд = 1 (одинарная)

3.5.г) Кэ - коэффициент учитывающий условия эксплуатации цепной передачи

Кэ = К_д ∙ К_а ∙ К_м ∙ К_{регулир} ∙ К_смазки ∙ К_п ∙ К_н.р.

3.5 г-1) К_д - коэффициент учитывающий динамическую нагрузку

Кд = 1

3.5 г-2) К_а - коэффициент учитывающий межосевое расстояние

Ка = 1 (при а =30…50шаг)

3.5 г-3) К_н - коэффициент учитывающий наклон передачи к горизонту до 60

Кн =1 (ист. 8)

3.5 г-4) К_рег- коэффициент учитывающий способ натяжения цепи

Крег = 1,25 (регулируемое натяжение)

3.5 г-5) К_см - коэффициент учитывающий способ смазки и защиту от загрязнения

Ксм = 1,3 … 1,5 (при периодической смазке)

3.5 г-6) К_п - коэффициент учитывающий периодичность работы привода

Кп = 1 (при односменной работе)

3.5 г-7) К_н.р - коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки среди рядов многорядной цепи

К н.р =1 (для однорядной)

Кэ = 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1∙ 1,5 ∙ 1,25 ∙1= 1.875

3.5.д) [р] - средне допустимое удельное давление в шарнире цепи

[P_F]_z=27 = [P_F]_z=17 ·k_z

k_z = 1+0,01·( z₁-17) = 1+0,01·(27-17) = 1,1

Таблица – 3 n₂ = 300 об/мин

tц	12,7	15,875	19,05	25,4	31,75	38,1	44,45	50,8
[PF];z1= 17
[PF];z1= 27	31,9	29,7	27,5	25,3	24,2	20.9	19.8	18,7

Принимаем для расчета ближайший стандартный шаг цепи t_ц =31,75мм

Q=88.5кН

g= 3.8 кг/м

А=262мм

№	Параметры	Расчетные формулы	Шаг
	Шаг цепи tц, мм	[2], с 279	31.75
	Диаметр пальца цепи d, мм	[2], с 279	9.55
	Ширина цепи В, мм	[2], с 279
	Площадь опорной поверхности шарнира А, мм2	А = B·d	439.3
	Погонная нагрузка q, кг/м	[2], с 279	3.8
	Разрушающая нагрузка Q, Н	[2], с 279
	Рекомендованное межосевое расстояние а, мм	а = 40·tц
	Межосевое расстояние в шагах, аTц, мм	аTц = а/ tц
	Угол наклона ветвей цепи к линии центров γ, °		0,11925 γ=6.85 °
	Угол обхвата звёздочек α1, α2, °	а) ведущей α1 = 180° – 2γ°	166.3°
б) ведомой α2 = 180° + 2γ°	193.7°

	Ориентировочное определение числа звеньев цепи уориент	Принимаем четное число звеньев цепи для обеспечения его соединительным звеном	122,55
уут=124
ПРОВЕРКА ВЫБРАННОЙ ЦЕПИ
	По частоте вращения ведущей звёздочки	n1 < [n]max 1460 < 1500 об/мин
	По числу ударов цепи ۷, 1/с	۷= [ν] = 25 1/с при tц = 25,4 ۷=	2.52
	По скорости цепи Vц, м/с	При Vц < 7 м/с применяем непрерывную капельную смазку 4…10 кап/мин	2.48
	Определим окружное усилие Ft, Н		3362.9
	Определим удельную нагрузку в шарнирах цепи, РFt, Н/мм2		14.35
	Определим коэффициент запаса прочности цепи n	[n]= 13…20	24.88
а) Кд
б) Ft		3362.9
в) Fv – усилие от центральных сил, Н	Fv=q·Vц2 = 3.8·2.442	23.37
г) Fƒ – усилие от провисания цепи, Н	Fƒ = 5·q·a·g·cosβ = 5·3.8·1.905·9,81·0.52	168.3
д) Fудар. – усилие, возникшее при ударе цепи о зубья звёздочки, Н	Fудар. = 13·10-7·n1·tц3·Zр   Fуд. = 13·10-7·171.1·31.753·1	2.22
	Определим нагрузки, действующие на валы	Qв = 1,15·Кд· Ft = 1,15·1·3442.62	3867.335
Qв = Ft+2· Fƒ = 3362.62 +2·168.3	3699.5
	Уточним значения межосевого расстояния в шагах по округлённым величинам звеньев цепи		40,4
	Расчётное межосевое расстояние арасч, мм	арасч = аут· tц = 40,67·31.75	1282.7
	Монтажное межосевое расстояие амонт, мм	амонт = 0,996· арасч = 0,996·1291.27	1286.1

Геометрический расчет звездочек

Параметр	ведущая	ведомая
Диаметр делительной окружности Dд, мм	273.49	576.35
Диаметр окружности выступов Dе, мм Dе1,2=tц(ctg180/z1.2+0.7)-0.31d1.2	209.22	418.8
Диаметр окружности впадин Di, мм Di=d1.2-2r	254.34	557.2
смещение центров дуг впадин, мм l(0.01…0.05)tц	0,3175	1,5875
половина угла заостренного зуба j
Угол впадин βº β = 34 – 232/z1.2	25,41º	29.93º
Радиус закругления головки зуба, r=(tц-0.5d1-0.5e)cosj	15.16	15.16
вымота прямого участка прфиля зуба, h=r*sinj	3.79	3.79

Расчет цилиндрической косозубой зубчатой передачи.

Мкр₂ =418.36 Н∙м

n₁ = 695.2 об/мин

n₂ = 173.8 об/мин

α₁ =1 γ₁ =0,4

α₂ =0,8 γ₂ =0,3

α₃ =0,6 γ₃ =0,3

4.1 Выбор материала для зубчатых колес передачи.

Металлическая характеристика материал	Термообработка	Твердость НВ	σв Н/мм2	σт Н/мм2
Шестерня ст. 45	улучшение
колесо ст.45	нормализация

(ист [2] ст.56-57)