Определение общего передаточного числа зубчатого механизма

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 11Следующая ⇒

Зубчатые механизмы служат для передачи вращения от одного вала (входного) к другому валу (выходному). Основной характеристикой зубчатого механизма является передаточное число.

Общее передаточное число зубчатого механизма считается по формуле:

, (14.5)

где n_бар – частота вращения барабана, n_дв – частота вращения вала двигателя, n_бар – частота вращения приводной катушки (барабана).

Частота вращения приводной катушки (барабана) рассчитывается по формуле:

(14.6)

Подставляем данные в формулу 14.6:

Подставляем полученное значение в формулу 14.5 и получаем:

Определение минимального числа ступеней зубчатого механизма минимальной массы

Минимального числа ступеней зубчатого механизма, определяется по формуле и округляется до целого числа:

, (14.7)

где i_общ, общее передаточное число зубчатого механизма.

Подставляем значение i_общв формулу 14.7, получаем:

Определение общего КПД привода

Учет механических потерь в проектируемом приводе наиболее просто осуществить путем использования такого понятия, как " коэффициент полезного действия". Общий КПД всего привода можно рассчитать по формуле:

, (14.8)

где h_м=0, 98 – КПД муфты, h₃₃=0, 97 – КПД зубчатого зацепления, h_пп=0, 99 – КПД подшипниковой пары.

Окончательно получим значение общего КПД привода:

Определение потребной мощности зубчатого механизма

, (14.9)

где e=1, 05…1, 1 – коэффициент запаса мощности, необходимой для разгона двигателя.

Разбивка общего передаточного числа по ступеням

, (14.10)

где i₁, i₂, i₃, i₄ передаточное число соответствующей ступени. Следовательно передаточное число одной ступени:

Определение числа зубьев шестерни и колеса

Минимальное число зубьев на шестерне , следовательно, число зубьев на колесе:

, (14.11)

где z₁-число зубьев шестерни, z₂- число зубьев колеса.

Действительное передаточное число может отличаться от номинального, рассчитаем действительное передаточное число:

(14.12)

Проверим правильность выбора исходных данных (z_min). Рассчитаем относительную величину d (в %), которая должна составлять менее 2%:

(14.13)

Результат удовлетворительный.

Определение частот вращения, мощностей и крутящих моментов на валах

Частота вращения определяется по формуле:

(14.14)

Мощность определяется по формуле:

(14.15)

Крутящий момент определяется по формуле:

(14.16)

На первом валу частота вращения будет равна частоте вращения выходного вала двигателя:

Крутящий момент и мощность первого вала:

Расчет для второго вала:

, , ;

Расчет для третьего вала:

, , ,

Расчет для четвертого вала:

, ,

Расчет для пятого вала:

, , .

Расчет зубчатых колес на выносливость по напряжениям изгиба

Шестерня – более нагружена, чем колесо, т.к. каждый зуб шестерни испытывает в несколько раз большее напряжение, чем зуб колеса (в i_ст раз). Поэтому шестерню делают более прочной и твердой. Рекомендуемая разница твердости материалов, из которых изготовлены шестерня и колесо, должна составлять НВ 25-50.

(14.17)

Выбор материала для шестерни и колеса осуществляется из таблицы 14.2 и таблицы 14.3.

Таблица 14.2.Механические свойства материалов для шестерни и колеса

Деталь	Марка стали	Термообработка	Механические характеристики
σ _в, МПа	σ _τ, МПа	σ _-1_p, МПа	σ _-1, МПа	τ _-1, МПа	HB
Шестерня		Улучшение
Колесо		Улучшение

Таблица 14.3. Механические характеристики сталей для изготовления шестерни и колеса (для ориентировочных расчетов)

Группа сталей	Марка сталей	Механические характеристики
σ _в, МПа	σ _τ, МПа	σ _-1р, МПа	σ _-1, МПа	τ _-1, МПа	НВ
Углеродистые стали обыкновенного качества	Ст 1	320-400		120-150	160-220	80-120
Ст 2	320-400	190-220	120-160	170-220	80-130
Ст 3	380-470	210-240	120-160	170-220	100-130
Ст 4	420-520	240-260	190-250	—	—
Ст 5	500-620	260-280	170-220	220-300	130-180
Ст 6	600-720	300-310	190-250	250-340	150-200
Углеродистые стали качественные		340-420		120-150	160-220	80-120
	420-500		120-160	170-220	100-130
	500-600		170-210	200-270	110-140
	580-700		180-240	230-320	140-190	187-217
	610-750		190-250	250-340	150-200	197-241
	640-800		200-260	270-350	160-210	207-241
	690-900		220-280	310-380	180-220	229-255
30Г	550-700		—	220-320	—	187-217
50Г	660-800		—	250-320	—	217-255

Определение допускаемых напряжений

Допускаемое (допустимое) напряжение – это значение напряжения, которое считается предельно приемлемым при вычислении размеров поперечного сечения элемента, рассчитываемого на заданную нагрузку. Допустимое напряжение изгиба для нереверсивной передачи составляет:

, (14.18)

где n=1, 3…2 – коэффициент запаса прочности; примем его равным 1, 5.

Тогда для σ _FP получаем:

(14.19)

Этот расчет необходимо провести для шестерни и колеса.

Определим модуль передачи

Модуль зубчатого колеса - число миллиметров диаметра приходящееся на один зуб.

, (14.20)

где Y_F_n – коэффициент прочности зубьев, берется из таблицы 14.4, К - коэффициент нагрузки, рассчитывается по формуле 14.21, - коэффициент относительной ширины зуба рассчитывается по формуле 14.22.

Таблица 14.4. Значение Y_F_n

Число зубьев z	Значения Y_Fпри коэффициенте x смещения исходного контура
-0, 5	-0, 2		+0, 2	+0, 5	+0, 8
	—	—	—	—	—	2, 96
	—	—	—	—	3, 55	3, 08
	—	—	—	4, 05	3, 56	3, 14
	—	—	4, 47	3, 99	3, 57	3, 17
	—	—	4, 30	3, 97	3, 58	3, 21
	—	—	4, 12	3, 90	3, 59	3, 25
	—	4, 39	3, 96	3, 81	3, 60	3, 33
	4, 67	4, 14	3, 85	3, 75	3, 61	3, 37
	4, 24	3, 90	3, 75	3, 68	3, 62	3, 44
	4, 02	3, 83	3, 73	3, 66	3, 62	3, 48
	3, 93	3, 82	3, 73	3, 68	3, 63	3, 52
	3, 89	3, 81	3, 74	—	—	—
100 и более	3, 87	3, 80	3, 75	—	—	—

Для определения дальнейшего порядка расчета найдем наибольшее из двух соотношений:

Если расчет ведется на основании данных для шестерни, а самую большую нагрузку шестерня испытывает на предпоследнем валу, то . Если расчет ведем на основании данных для колеса, а самую большую нагрузку колесо испытывает на последнем валу, то , в формулу для определения модуля зацепления подставляем соответствующее число зубьев, допускаемое напряжение изгиба и коэффициент прочности зубьев.

, (14.21)

коэффициент нагрузки, принимаем К=1, 4.

, (14.22)

коэффициент относительной ширины зуба. Для расчета принимаем .

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒