Проектирование зубчатого механизма

5. Проектирование зубчатого механизма.

Исходные данные: электролебедка (рисунок - 1) состоит из электродвигателя 1, двух муфт: упругой 2 и соединительной 4, двухступенчатого цилиндрического редуктора 3 и барабана 5.

Работа односменная, пусковая нагрузка до 150% от номинальной. Грузоподъемность лебедки F, скорость навивания каната на барабан V, диаметр барабана D з

аданы в таблице. Срок службы редуктора 20000 часов.

Требуется: подобрать электродвигатель, рассчитать зубчатые колеса тихоходной ступени редуктора. Выполнить рабочие чертежи колеса и вала (формат А3)

Рисунок 1. Схема электромеханического привода

Последовательность расчета.

1. Выбор электродвигателя.

1.1. Определяем общий КПД привода лебедки.

а) КПД пары зубчатых колес при работе в масляной ванне 1 = 0,98;

б) КПД, учитывающий потери в одной паре подшипников качения 2 = 0,99;

в) КПД, учитывающий потери в паре подшипников скольжения (вал барабана смонтирован на подшипниках скольжения) 3 = 0,95;

г) КПД муфты м = 0.98

Общий КПД привода

1.2. Требуемая мощность электродвигателя: Р’ дв

где F – усилие на канате барабана,

v – скорость каната.

1.3. Выбор электродвигателя:

Выбираем исходя из условия: Рдв

Тип данного электродвигателя асинхронный, его параметры:

2. Кинематический расчет.

2.1. Угловая скорость выходного вала редуктора и барабана:

nб = n3 =

2.2. Общее передаточное число:

Uоб = Up = (1)

n1 - число оборотов быстроходного вала

n3 = nб - число оборотов тихоходного вала

2.3. Разбивка передаточного числа на ступени:

Uоб = Uр = U Uт (2)

где Uб – передаточное число быстроходной ступени.

Uт – передаточное число тихоходной ступени редуктора, обычно определяют Uт = 0.88. Тогда находится Uб = и полученные данные подставляем в (2).

2.4. Окружные скорости валов редуктора:

- быстроходного (входного) n1 = nБ

- промежуточного n2 =nпр

- тихоходного (выходного) n3 =nТ

2.5. Крутящий момент на валах редуктора:

Крутящий момент на валу барабана

Тб = Т5=

где D – диаметр барабана

Т4 = ТТ =

Т3 = Тпр =

Т2 = ТБ =

3. Расчет зубчатых передач:

3.1. Выбор материалов для шестерни:

Желая получить редуктор с возможно меньшими габаритами, выбираем для обеих пар зубчатых колес сталь с повышенными механическими качествами:

- для шестерен z1 и z3 - сталь 40х; термообработка улучшение; НВ257 (по табл., ориентируясь на диаметр заготовок до 150мм); в = 830 н/мм2; т = 590 н/мм2;

- для зубчатых колес z2 и z4 - сталь 40х; термообработка нормализация, НВ200, в = 690 н/мм2; т = 440 н/мм2.

3.2. Определение допускаемых напряжений.

3.2.1. Определение контактной твердости материала и допустимого контактного напряжения.

В данном случае в качестве расчетной контактной твердости материала принимаем ее среднее значение.

Для шестерни по формуле

НВ3 = 0,5 (НВmax +НВmin)

для колеса по той же формуле:

НВ4 = 0,5(НВ max +НВmin).

Оцениваем возможность приработки колес по формуле

HB3HB4+ (10…15);

Допустимое контактное напряжение:

Для определения допустимых контактных напряжений принимаем коэффициент запаса прочности SHmin=1.1предел контактной выносливости зубьев:

min = 2HB+70

- для шестерни: Hmin3 = 2HB3+70

- для колеса Hmin4= 2HB4+70

Расчетное число циклов напряжений NK при постоянном режиме нагружения определяем по формуле:

- для шестерни:

NK3 = 60n3cLh

- для колеса:

NK4 = 60n4cLh

Базовое число циклов напряжений рассчитываем в зависимости от твердости материала:

NH lim = 30NHB2.4

- для шестерни NH lim3

- для колеса NH lim4

Коэффициент долговечности ZN при расчете по контактной выносливости находим, учитывая, что Nk NH lim по формуле:

ZN =

Определяем допустимые контактные напряжения по формуле:

- для шестерни:

- для колеса:

С учетом рекомендаций вычисляем расчетное допустимое контактное напряжение по формуле:

нр = 0,45()

3.2.2. Допускаемые напряжения изгиба.

Для определения допустимых напряжения изгиба принимаем коэффициент запаса прочности Sf= 1,7; предел выносливости зубьев на изгиб для данного материала определяется как

0F lim b = 1,75НВ

Коэффициент долговечности YN при расчете на изгибную выносливость находим по формуле:

 Скачать реферат