Расчет шпоночных соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Кинематический и силовой расчет привода

Определяем крутящий момент на выходном валу

Определяем общий КПД привода

(открытая)

(по предварительному расчету)

Определяем потребную мощность

кВт

Выбираем двигатель с передаваемой мощностью 15,0 кВт

Номинальная частота вала вращения двигателя



об/мин

Принимаем

Принимаем двигатель с передаваемой мощностью 11 кВт и частотой вращения 2920 об/мин. Марка двигателя: 4A160S2У3

Определяем передаточное число червячной передачи из стандартного ряда:

;

.

Параметры:

Находим мощности на каждом из валов

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

Теперь находим частоту вращения

об/мин

об/мин

об/мин

об/мин

об/мин

Найдем угловые скорости

Находим крутящий момент на каждом из валов



Полученные данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1. Кинематический расчёт привода

№ вала	P, кВт	T, Н м	n, об/мин	щ, рад/с
1	13,491	44,1	2920	305,62
2	13,089	42,8	2920	305,62
3	9,46	387	233,6	24,45
4	8,897	910	116,8	12,23
5	7,927	1523	62,13	6,05

2. Расчет передач

2.1 Расчет цепной передачи

Исходные данные:

а) частота вращения n₁= 116,8 об/мин;

б) мощность на валу P₁=8,897 кВт;

в) передаточное число ступени u_ч = 1,88;

г) вращающий момент Т₁ = 910 Н * м.

д) вращающий момент на валу червячного колеса Т₂ = 387 Н * м.

е) расположение червяка - нижнее (под колесом).

Тип цепи приводной роликовой однорядной ГОСТ 13568-97

Межосевое расстояние , мм: 1745

Порядок расчета

Определяю предварительное значение шага однорядной цепи, мм

По табл. 3.1.1. выбираю цепь, шаг которой наиболее близкий к рассчитанному

Обозначение цепи	Размеры, мм
	t	d1	d2	b1	b	b7	h	tt
				Не менее	Не более
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ПР - 44,45-172,4	44,45	25,40	12,70	25,40	34	62	42,4	-

А, ммІ	Разрушающая сила F, kH	Масса m, кг/м
10	11	12
472	17,24	7,5

Число зубьев ведущей звездочки

По табл. 3.3.1. значение .

Число зубьев ведомой звездочки

Берем целое нечетное число

Действительное передаточное число передачи

(1,9)

Коэффициент учитывающий условия эксплуатации цепи,

Скорость цепи, м/с

Окружное усилие, Н

Н

Удельные давления в шарнирах цепи, МПа

Значения давления должно находится в пределах:

где

Вид смазывания передачи =

Смазывание цепи: смазка густая внутришарнирная. Пропитка цепи через 120…180 ч.

Число звеньев цепи или длина цепи, выраженная в шагах,

где

Расчетное межосевое расстояние при принятом , мм

Действительное межосевое расстояние, мм

Делительные диаметры звездочек, мм

Коэффициент запаса прочности цепи

Сила, нагружающая валы передачи, Н

2.2 Расчет червячной передачи

Исходные данные для расчета:

а) частота вращения червяка n₂= 2920 об/мин;

б) частота вращения червячного колеса n₃=233,6 об/мин;

в) передаточное число ступени u_ч = 12,5;

г) вращающий момент на валу червяка Т₁ = 42,8 Н * м.

д) вращающий момент на валу червячного колеса Т₂ = 387 Н * м.

е) расположение червяка - нижнее (под колесом).

Порядок расчета

1. Выбор материала червяка и венца червячного колеса.

В нашем примере принимаем материал червяка - сталь 40Х, закалка ТВЧ до твердости H₁=45…50 HRC с последующим шлифованием и полированием витков. Тип червяка - эвольвентный.

Выбор материала венца червячного колеса связан со скоростью скольжения х_s:

м/с

По табл. 1П.32 приложения 1П при х_s5 м/с в качестве венца червячного колеса принимаем бронзу оловянную БрО10Н1Ф1: способ отливки К - в кокель; у_в=275 МПа; у_т=200 МПа.

2. Определение допускаемых контактных напряжений [у_н] при расчете передачи на сопротивление усталости активных поверхностей зубьев червячного колеса.

По формуле для материала венца колеса - оловянная бронза

где:

Т.к.

Н * м;

Определение допускаемых изгибаемых напряжений [у_н], МПа:

где - коэффициент долговечности

;

;

Т.к.

Н * м;

3. Определение основных параметров червячной передачи.

Число заходов червяка зависит от передаточного числа червячной передачи u_ч.

При u_ч=12,5, принимаем Z₁=4.

Число зубьев червячного колеса:

Предварительная величина межосевого расстояния:

мм

Предварительно принимаю диаметра червяка .

Предварительная величина модуля зацепления:

мм

Принимаем стандартное значение m=4,5 мм

По таблице значение коэффициента q таким, чтобы , мм было максимально близ к расчетному .

мм

Данной величине соответствует ранее принятое стандартное значение q=10.

Расчетные контактные напряжения:

Н * м;

Проверяем предварительно принятую скорость скольжения, м/с:

где мм; град.

мм.;

м/с;

Что немного отличается от предварительно рассчитанной х_S = 9,575 м/с. Оставляем принятый ранее материал венца червячного колеса оловянная бронза.

Коэффициент смещения

Размеры нарезанной части червяка:

а) делительный диаметр



мм;

б) начальный диаметр

мм;

в) делительный угол подъема линии витков

; г = 21,8є;

г) начальный угол подъема линии витков

; г_w = 21,8є;

д) высота головки витков

мм

e) диаметр вершин витков

мм

ж) высота головки витков

мм,

где

з) диаметр впадин витков

мм

Длину нарезаемой части червяка b₁ при x=0

При х=0, мм

В качестве расчетной величины принимаем значение b₁=77 мм.

Размеры венца червячного колеса:

а) диаметр делительной окружности

мм;

б) начальный диаметр

мм;

в) высота головки зубьев:

мм,

где ;

г) диаметр вершин зубьев колеса в среднем сечении:

мм;

д) высота ножки зубьев:

мм,

где

е) диаметр впадин зубьев колеса в среднем сечении:

 мм;

ж) наибольший диаметр червячного колеса:

мм;

Ширина венца b₂ червячного колеса при Z₁=4:

мм

Принимаем b₂ = 36 мм.

Условный угол обхвата червяка венцом 2д:

4. Определение расчетных напряжений изгиба у_F при расчете зубьев колеса на сопротивление усталости при изгибе.

Определим коэффициент Y_F.

(табл. 4.2.21);

Удельная окружная динамическая сила, Н/м:

,

Где H,

H,

Н/мм,

5. Определение жесткости и термообработки червяка.

Степень точности передачи равен 7 (табл. 4.2.23.), так как передача имеет повышенные скорости и требует малый шум, имеет повышенные требования к габаритам.

Червяк закален, шлифован и полирован. К нарезается шлифованной червячной фрезой. Обкатка под нагрузкой. Твердость HB>350

Прогиб червяка, мм

Расстояние между опорами червяка, мм:

Модуль упругости, МПа;

Момент инерции сечения червяка,

, где

Допускаемый прогиб, мм:

6. Тепловой расчет передачи

КПД передачи

где - угол трения, град;

(табл. 4.2.24.)

Выделяющая тепловая мощность, кВт

Тепловая мощность, передоваемая в окружающую среду, кВт:

,

где - температура окружающей среды;

- внутренняя температура редуктора (масла);

- поверхность охлаждения для одноступенчатых редукторов;

;

кВт

Так как то температура и редуктор следует выполнить с циркуляционно системой смазки.

Способ смазывания передачи выбираем погружениям в ванну и со значением вязкости масла в 16

7. Расчет сил в зацеплении червячной передачи, Н

Уточненная мощность и момент на входном валу передачи

кВт;

Н * м;

Червяк

Окружные H

Радиальные H

Осевые H

Червячное колесо

Окружные H

Радиальные H

Осевые H.

шпоночный привод червячный напряжение

Размещено на Allbest.ru