Кінематичний та силовий розрахунок привода

 

Схема привода та її короткий опис. На рис. 5.1 дано схему привода до гвинтового конвеєра.

 

Рис. 5.1. Схема привода до гвинтового конвеєра з одноступінчастим циліндричним прямозубим редуктором: 1 – електродвигун; 2 - муфта; 3 – редуктор

 

Привод складається з електродвигуна 1, вал якого за допомогою пружної муфти 2 з’єднано із швидкохідним валом одноступінчастого циліндричного прямозубого редуктора 3. Редуктор виконано з двома
валами – швидкохідним і тихохідним.

Вибір електродвигуна. Потрібна потужність електродвигуна визначається за формулою:

, (5.1)

де – потужність на вихідному валу редуктора (згідно завдання на курсовий проект), кВт;

– загальний коефіцієнт корисної дії привода до гвинтового конвеєра;

– коефіцієнт корисної дії пружної муфти ([12], с.4, табл.1.1);

– коефіцієнт корисної дії редуктора (закритої передачі з врахуванням втрат в опорах), який визначають за [12], с.4, табл.1.1.

Потрібна частота обертання вала електродвигуна :

, (5.2)

де – частота обертання тихохідного вала редуктора (згідно завдання на курсовий проект), об/хв;

– загальне передаточне число привода, яке приймають за [12], с.6, табл.1.2.

За [12], с.377, табл.24.8 або за табл.А.3 вибираємо електродвигун, у якого і близькі відповідним і .

При виборі допускається перевантаження електродвигуна до 5...8 % при постійному і до 10...12 % при змінному навантаженні. Тобто:

. (5.3)

Якщо умова (5.3) не виконується, тоді необхідно взяти інший електродвигун з можливим недовантаженням.

Кінематичні параметри привода. Загальне передаточне число привода :

(5.4)

Приймають найближче стандартне значення для загального передаточного числа за [20], с.47 – для зубчастих (або c.49) і [37], с.23, табл.3.1 – для черв’ячних редукторів. Передаточне число редуктора рівне загальному передаточному числу привода .

Частота обертання швидкохідного вала редуктора , об/хв:

. (5.5)

Частота обертання тихохідного вала редуктора , об/хв:

. (5.6)

Кутова швидкість обертання швидкохідного вала редуктора , рад/с:

, (5.7)

де .

Кутова швидкість обертання тихохідного вала редуктора , рад/с:

, (5.8)

Обертові моменти на валах редуктора. Обертовий момент на швидкохідному валу редуктора , Н×м:

. (5.9)

Обертовий момент на тихохідному валу редуктора , Н×м:

. (5.10)

 

Методика розрахунку циліндричних

Зубчастих передач

 

Умовні позначення

– міжвісева відстань, мм;

– ширина вінця зубчастого колеса, мм;

– робоча ширина вінця зубчастої передачі, мм;

– діаметр ділильного обводу колеса, мм;

– діаметр обводу вершин зубців, мм;

– модуль пружності матеріалу зубчастого колеса, МПа;

– сила (потуга), Н;

– обертальний момент, Н·м;

– нормальний модуль, мм;

– коефіцієнт, що враховує вплив окремих факторів на розрахункове навантаження;

– число циклів навантажень;

– частота обертання, хв^-1;

– потужність, кВт;

– коефіцієнт запасу міцності;

– потрібний ресурс, год;

– передатне число або передатне відношення;

V – колова швидкість, м/с;

W – питома колова сила (потуга), Н/мм;

– коефіцієнт зміщення;

– коефіцієнт, що враховує вплив окремих факторів при розрахунку на згинальну міцність;

Z – коефіцієнт, що враховує вплив окремих факторів при розрахунку на контактну міцність;

– сумарне число зубців ( – при зовнішньому зачепленні, – при внутрішньому зачепленні);

– кут зачеплення, град;

– кут зачеплення зубчастої передачі з корекцією зубців, град;

– кут нахилу зубців, град;

– коефіцієнт торцевого перекриття;

– коефіцієнт осьового перекриття;

– сумарний коефіцієнт перекриття;

– напруга, МПа;

– границя витривалості, МПа;

– допустима напруга, МПа;

– коефіцієнт Пуассона.

Зауваження. 1. Прийняті такі основні та додаткові індекси для буквених позначень розрахункових параметрів: con – відноситься до контактної міцності, F – відноситься до міцності при згині.

2. Цифрові індекси: 1 – додатковий індекс, що відноситься до шестірні; 2 – індекс, що відноситься до колеса.

 

Загальні положення

Для зубчастих передач, що працюють у закритому корпусі в мастилі, розрахунок на міцність зводиться до встановлення їх роботоздатності за критеріями контактної витривалості, витривалості при згині, контактної та згинальної міцності при дії пікового навантаження. Нижче наведені умови міцності для названих критеріїв.

6.1.1. Контактна витривалість – здатність активних поверхонь зубців забезпечити потрібну безпечність проти прогресуючого втомного викришування.

Умова міцності має вигляд:

,

де – контактна напруга в полюсі зачеплення;

– допустима контактна напруга.

6.1.2. Витривалість при згині – здатність зубців забезпечити потрібну безпечність проти втомного зламу зубця. Для цього випадку умова міцності буде:

,

де – напруга згину в небезпечному перерізі;

– допустима напруга згину зубця.

6.1.3. Контактна міцність при дії пікового моменту – здатність запобігати залишковій деформації або крихкого руйнування поверхневого шару.

Тоді умова міцності буде:

,

де - контактні напруги при піковому (максимальному) навантаженні;

– допустима контактна напруга при піковому навантаженні.

6.1.4. Згинальна міцність при дії пікового моменту – здатність запобігати залишкової деформації або крихкого зламу зубця, за якої умова міцності буде:

,

де – напруга згинання зубця при піковому навантаженні;

– допустима напруга при згині зубця піковим навантаженням.

У цьому посібнику не розглядаються критерії стійкості проти спрацювання і заїдання, бо розрахунки за цими критеріями поки що розробляються і апробуються в основному для зубчастих передач, які працюють в екстремальних умовах.