Определение силовых и кинематических параметров редуктора

 

Общее передаточное отношение редуктора u_P:

и_P = ω_эл/ω_вых = 152,37/12 = 12,73.

Передаточное число тихоходной ступени и_Т определяем в зависимости от общего передаточного числа редуктора и_P по таблице:

u_Т = 3,3 при u_Р = 12,5.

Передаточное число быстроходной ступени и_Б:

u_Б = u_Р/u_Т = 12,5/3,3 = 3,79.

Вращающие моменты на тихоходном Т_Т, промежуточном Т_П и быстроходном Т_Б валах редуктора:

Т_Т = Т_вых = 900 Н·м;

Угловые скорости тихоходного ω_Т, промежуточного ω_П и быстроходного ω_Б валах редуктора:

ω_Б = ω_эл = 152,813 с^-1;

ω_П = ω_эл/и_Б = 152,813/3,79 = 40,32 с^-1;

ω_Т = ω_вых = 12 с^-1.

 

Выбор материала зубчатых колёс

Целесообразно использовать в обеих ступенях редуктора и для шестерни, и для колеса объёмную закалку или поверхностное упрочнение активной поверхности предварительно нарезанных зубьев с последующей финишной обработкой. Это способствует не только повышению работоспособности редуктора, но и снижению массы и габаритов.

Колесо:

Марка: Сталь 45;

Термохимическая обработка: закалка ТВЧ 2 мм;

Твёрдость: сердцевины 194 НВ;

поверхности 45…50 НRC;

Базовый предел выносливости:

контактный σ_Нlim=14HRC+165, Н/мм²,

при изгибе σ_Flim = 400 Н/мм².

Шестерня:

Марка: Сталь 18ХГТ;

Термохимическая обработка: цементация;

Твёрдость: сердцевины 240…300 НВ;

поверхности 56…63 НRC;

Прочность: σ_В = 980 Н/мм²;

σ_-1и = 390 Н/мм²;

τ_-1 = 280 Н/мм²;

Базовый предел выносливости: контактный σ_Нlim = 23 HRC, Н/мм²,

при изгибе σ_Flim = 800 Н/мм².

 

 

Учёт режима работы и числа циклов

Эквивалентное число циклов перемены контактных (индекс «Н») или изгибных (индекс «F») напряжений у колеса.

К_Н, К_F – коэффициенты, зависящие от режима работы редуктора;

К_Н = 0,11, К_F = 0,1.

Для быстроходной ступени:

Для тихоходной ступени:

Коэффициенты долговечности К_НL и К_FL, учитывающие влияние числа циклов:

где N_HO, N_FO – базовые числа циклов N_HO = 70·10⁶; N_FO = 4·10⁶.

Для быстроходной ступени:

Для тихоходной ступени:

 

Принимаем при N_HO ≤ N_HЕ и при N_FO ≤ N_FE:

К_НL =1,08, К_FL = 1 (быстроходная ступень);

К_НL =1, К_FL = 1 (тихоходная ступень).

 

Определение допускаемых напряжений

При изготовлении шестерни из цементуемых сталей допускаемые напряжения находят по материалу колеса.

Для контактных напряжений:

где [σ_H] – допускаемое напряжение, Н/мм²;

[S_H] – допускаемый коэффициент запаса по контактным

напряжениям, принимаем [S_H] = 1,2;

Z_R – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости

поверхности зубьев, Z_R = 1;

Z_V – коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости,

Z_V = 1;

σ_Hlim = 14·HRC + 165 = 14·50 + 165 = 865 Н/мм²;

Для напряжений изгиба:

где [σ_F] – допускаемое напряжение изгиба, Н/мм²;

[S_F] – допускаемый коэффициент запаса прочности при

изгибе, [S_F] = 1,6;

K_FC - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего

приложения нагрузки к зубу, принимаем K_FC = 1;

 

Результаты вычислений

 

Таблица 1

Наименование, единица измерения	Обозначение	Значение
Требуемая мощность электродвигателя, кВт	Р
Передаточное число редуктора	иP	12,5
Передаточное число ступени: тихоходной быстроходной	иT иБ	3,3 3,79
Крутящие моменты на валах, Н·м: тихоходном промежуточном быстроходном	ТТ ТП ТБ	286,62 78,06
Угловые скорости валов, с^-1: тихоходного промежуточного быстроходного	ωТ ωП ωБ	40,32 152,813
Допускаемые напряжения, Н/мм^2: тихоходной ступени   быстроходной ступени	[σH]Т [σF]Т [σH]Б [σF]Б	720,8 778,5

 

РАСЧЁТ ПЕРЕДАЧ

Расчёт межосевого расстояния для тихоходной и быстроходной ступеней

 

По условию контактной прочности:

где К_а = 490 для прямозубых колёс (К_аТ), (Н/мм²)^1/3;

К_а = 430 для косозубых колёс (К_аБ), (Н/мм²)^1/3, β = 10…15°;

Т₁ – крутящий момент на валу шестерни, Н·м;

Т₁ = Т_П для тихоходной ступени;

Т₁ = Т_Б для быстроходной ступени;

К_Нβ – коэффициент неравномерности распределения

нагрузки по длине зуба в зависимости от ψ_bd –

коэффициента ширины колеса относительно диаметра

шестерни ψ_bd = b_w/d_w, целесообразно выбирать ψ_bd = 1 для

тихоходной ступени и ψ_bd = 0,8 - для быстроходной;

- коэффициент ширины колеса относительно

межосевого расстояния (ψ_ba = b_w/a_w);

Тогда:

Полученные значения а_w округляем до стандартных:

 

Расчёт модуля зацепления

 

По условию изгибной прочности:

где W_Ft – удельная округлённая нагрузка, Н/мм;

T₁ – крутящий момент на валу шестерни, Н·м;

Т₁ = Т_П для тихоходной ступени;

Т₁ = Т_Б для быстроходной ступени;

К_Fβ - коэффициент неравномерности распределения нагрузки

по длине зуба;

 

Y_F – коэффициент формы зуба колеса, Y_F =3,6;

Y_Е – коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев:

Y_Е = 1 для прямозубых колёс, Y_Е = 0,8 для косозубых колёс;

Тогда:

Округляем до ближайшего стандартного:

m_T = 3,0 мм;

m_Б = 2,0 мм.