КНά – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;
КНβ - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине;
КНu - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении.
Уточняем коэффициент нагрузки
КНά =1,09; [1,c.39, табл.3.4]
КНu =1; [1,c.40, табл.3.6]
; ; ,
тогда КНβ =1,2; [1,c.39, табл.3.7]
КН =1,09×1,2×1; КН =1,308.
Сделав подстановку в формулу (3.12) получим
;
МПа.
Определяем ∆σН
;
; недогрузки,
что допускается.
Определяем силы в зацеплении
- окружная
; (3.13)
; Н;
- радиальная
; (3.14)
; Н;
- осевую
; (3.15)
; Н.
Практика показывает, что у зубчатых колес с НВ<350 выносливость на изгиб обеспечивается с большим запасом, поэтому проверочный расчет на выносливость при изгибе не выполняем.
Все вычисленные параметры заносим в табл.2. Таблица 2
Параметры закрытой зубчатой передачи
Параметр
Шестерня
Колесо
mn,мм
2
βº
10º16’
ha,мм
2
ht,мм
2,5
h,мм
4,5
с, мм
0,5
d,мм
63
187
dа,мм
67
191
df,мм
58
182
b, мм
44
40
аW,мм
125
v, м/с
1,59
1,58
Ft, Н
2431
Fr, Н
899,3
Fа, Н
163,7
4 Расчет тихоходного вала редуктора
4.1 Исходные данные
Исходные данные выбираем из табл.1 и табл.2 с округлением до целых чисел:
Н;
Н;
Н.
;
Н;
Т3=219Н;
d=187мм;
b=40мм.
По кинематическое схеме привода составляем схему усилий, действующих на валы редуктора. Для этого мысленно расцепим шестерню и колесо редуктора. По закону равенства действия и противодействия :
Fa1= Fa2= Fa;
Ft1= Ft2= Ft;
Fr1= Fr2= Fr.
Схема усилий приведена на рис.3.
Рис.3 Схема усилий, действующих на валы редуктора
4.2 Выбор материала вала
Назначаем материал вала. Принимаем сталь 45 с пределом прочности σв = 700МПа
[1,c.34, табл.3.3].
Определяем пределы выносливости материала вала при симметричном цикле изгиба и кручения
[1,c.162]
[1,c.164]
; МПа;
; .
4.3 Определение диаметров вала
Определяем диаметр выходного конца вала под полумуфтой из расчёта на чистое кручение
(4.1)
где [τк]=(20…40)Мпа [1,c.161]
Принимаем [τк]=30Мпа.
; мм.
Согласовываем dв с диаметром муфты упругой втулочной пальцевой МУВП, для этого определяем расчетный момент, передаваемый муфтой
Тр3=Т3×К (4.2)
где К – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации привода.
К=1,3…1,5 [1,c.272, табл.11.3]
Принимаем К=1,5
Подставляя в формулу (4.2) находим:
Тр3=219×1,5;
Тр3=328,5Нм.
Необходимо соблюдать условие
Тр3<[T] (4.3)
где [Т] – допускаемый момент, передаваемый муфтой.
В нашем случае необходимо принять [Т] 500Ни [1,c.277, табл.11.5]
Тогда принимаем окончательно
dм2=40мм;
lм2=82мм. (Длина полумуфты) Тип 1, исполнение 2.
Проверяем возможность соединения валов стандартной муфтой
;
; мм.
Так как соединение валов стандартной муфтой возможно.
Принимаем окончательно с учетом стандартного ряда размеров Rа40:
мм.
Намечаем приближенную конструкцию ведомого вала редуктора (рис.4), увеличивая диаметр ступеней вала на 5…6мм, под уплотнение допускается на 2…4мм и под буртик на 10мм.
Рис.4 Приближенная конструкция ведомого вала
мм;
мм – диаметр под уплотнение;
мм – диаметр под подшипник;
мм – диаметр под колесо.
4.4 Эскизная компоновка ведомого вала
Назначаем предварительно подшипники шариковые радиальные однорядные средней серии по мм подшипник №308, у которого Dп=90мм; Вп=23мм [1,c.394, табл.П3].
Выполняем эскизную компоновку вала редуктора. Необходимо определить длину вала L и расстояния от середины подшипников до точек приложения нагрузок a, b и с (рис.5).
Рис.5 Эскизная компоновка ведомого вала
е=(8…12)мм – расстояние от торца подшипника до внутренней стенки корпуса редуктора;
К=(10-15)мм – расстояние от внутренней стенки корпуса до торца зубчатого колеса.
Принимаем
lст=b+10мм – длина ступицы колеса:
lст=40+10=50мм;
(30…50)мм - расстояние от торца подшипника до торца полумуфты.
Принимаем 40мм.
Определяем размеры а, b, с и L.
а=b=Вп/2+е+К+lст/2;
а=b=23/2+10+11+50/2;
а=b=57,5мм
Принимаем а=b=58мм.
с= Вп/2+40+lм/2;
с=23/2+40+82/2;
с=93,5мм
Принимаем с=94мм.
L=Вп/2+a+b+c+ lм/2;
L=23/2+58+58+94+82/2;
L=262,5мм;
Принимаем L=280мм.
4.5 Расчет ведомого вала на изгиб с кручением.
Заменяем вал балкой на опорах в местах подшипников.
Рассматриваем вертикальную плоскость (ось у)
Изгибающий момент от осевой силы Fа будет:
mа=[Fa×d/2]:
mа=164·187×10-3/2;
mа=30,7Н×м.
Определяем реакции в подшипниках в вертикальной плоскости.
1åmАу=0
-RBy·(a+b)+Fr·a- mа=0
RBy=(Fr·а- mа)/ (a+b);
RBy= (899·0,058-30,7)/ 0,116;
RBy==184,8Н
Принимаем RBy=185Н
2åmВу=0
RАy·(a+b)-Fr·b- mа=0
RАy==(Fr·b+ mа)/ (a+b);
RАy =(899·0,058+30,7)/ 0,116;
RАy =714,15Н
Принимаем RАy=714Н
Проверка:
åFКу=0
RАy- Fr+ RBy=714-899+185=0
Назначаем характерные точки 1,2,2’,3 и 4 и определяем в них изгибающие моменты:
М1у=0;
