Расчет открытой конической передачи
.docРасчет открытой конической передачи
Выбор материалов зубчатой передачи
Принимаем, согласно рекомендациям [1c.52], сталь 45:
шестерня: термообработка – улучшение – НВ235÷262 [1c.53],
колесо: термообработка – нормализация – НВ179÷207.
Средняя твердость зубьев:
НВ1ср = (235+262)/2 = 248
НВ2ср = (179+207)/2 = 193
Допускаемые контактные напряжения:
[σ]H = KHL[σ]H0,
где KHL – коэффициент долговечности
KHL = (NH0/N)1/6,
где NH0 = 1·107 [1c.55],
N = 573ωLh = 573·1,57·14,5·103 = 1,3·107.
Так как N > NH0, то КHL = 1.
[σ]H2 = 1,8HB+67 = 1,8·193+67 = 414 МПа.
Допускаемые напряжения изгиба:
[σ]F = KFL[σ]F0,
где KFL – коэффициент долговечности
Так как N > NF0 = 4·106, то КFL = 1.
[σ]F01 = 1,03HB1 = 1,03·248 = 255 МПа.
[σ]F02 = 1,03HB2 = 1,03·193 = 199 МПа.
[σ]F1 = 1·255 = 255 МПа.
[σ]F2 = 1·199 = 199 МПа.
Внешний делительный диаметр колеса
,
где KHβ = 1,0 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца для прямозубых колес
= 1,0 – коэффициент вида конических колес (колеса прямозубые)
de2 = 165[(1783,01031,05,96)/(1,0·4142 )]1/3= 653 мм
Принимаем по ГОСТ 6636–69 de2 = 630 мм [1c.326]
Углы делительных конусов
сtg1 = u1 = 5,96 1 = 9,52°,
2 = 90o – 1 = 90o – 9,52° = 80,48o.
Внешнее конусное расстояние Re и длина зуба b
Re = de2/(2sinδ2) = 630/(2sin80,48°) =320 мм,
b = ybRRe
где ybR = 0,285 – коэффициент ширины колеса
b = 0,285×320 = 91 мм
Внешний окружной модуль
me = 14T2KFβ /(Fde2b[σ]F
где F = 0,85 – для колес с прямыми зубьями,
КFβ = 1,0 – для колес с прямыми зубьями
me = 14·1783·103·1,0/(0,85·630·91·199) = 2,57 мм.
В открытых конических передачах из-за повышенного изнашивания зубьев рекомендуется увеличить модуль на 30%. Исходя из этого принимаем me = 3,50 мм.
Число зубьев колеса и шестерни
z2 = de2/me = 630/3,50 = 180
z1 = z2/u1 = 180/5,96 = 30
Фактическое передаточное число конической передачи
u1 = z2/z1 = 180/30 = 6,00
отклонение (6,00 – 5,96)100/5,96 = 0,7%
Действительные углы делительных конусов
сtg1 = u1 = 6,00 1 = 9,46°,
2 = 90o – 1 = 90o – 9,46° = 80,54o.
По таблице 4.6 [1c.71] находим коэффициент смещения для шестерни и колеса хе1 = 0,34; хе2 = -0,34
Диаметры шестерни и колеса
de1 = mez1 = 3,50·30 =105,0 мм
Диаметры вершин зубьев
dae1 = de1+ 2(1+xе1)mecos δ1 =105,0 +2(1+0,34)3,50·cos 9,46° =114,25 мм
dae2 = de2 + 2(1–xе2)mecos δ2 = 630+2(1+0,34)3,50·cos80,54° =631,54 мм
Диаметры впадин зубьев
dfe1 = de1–2(1,2–xе1)mecos δ1 =105,0–2(1,2–0,34)3,50cos 9,46°= 99,06 мм
dfe2 = de2 – 2(1,2+xе2)mecos δ2 = 630–2(1,2–0,34)3,50cos80,54° =629,01 мм
Средние делительные диаметры
d1 ≈ 0,857de1 = 0,857·105,0 = 90,0 мм
d2 ≈ 0,857de2 = 0,857·630 = 540,0 мм
Силы действующие в зацеплении:
окружная
Ft3 = Ft4 = 2T3/d2 = 2×1783×103/540,0 = 6604 Н
радиальная для шестерни, осевая для колеса
Fr3 = Fa4 = 0,36Ftcosδ1 = 0.36·6604cos 9,46° = 2345 H
осевая для шестерни, радиальная для колеса
Fa3= Fr4 = 0,36Ftsinδ1 = 0,36·6604·sin 9,46° = 390 H
Средняя окружная скорость.
V = ω2d1/2103 = 9,32·90,0/2103 = 0,42 м/с.
Принимаем 7 – ую степень точности.
Расчетное контактное напряжение
где КН – коэффициент нагрузки
KH = KHαKHβKHv =1,0×1,04·1,0 =1,04
KHα = 1,0 – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями [1c.69]
KHβ = 1,0–коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца [1c.65]
KHv = 1,04 – динамический коэффициент [1c62]
σН = 470{66041,04[(6,002+1)]1/2/(1,0·91630)}1/2 = 401 МПа
Недогрузка (414 – 401)100/414= 3,1 %
Допускаемая недогрузка 10%,
Проверяем напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса
σF2 = YF2YβFtKFαKFβKFv/(Fbme)
σF1 =σF2YF1/YF2
где YF – коэффициент формы зуба, зависящий от эквивалентного числа зубьев zv= z/cosd
zv1 = 30/cos 9,46° = 30,4 → YF1 = 3,50
zv2 = 180/cos80,54° =1095 → YF2 = 3,63
Yβ = 1 – коэффициент учитывающий наклон зуба
KFα = 1,0 – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями [1c.69]
KFβ = 1,0 – для прирабатывающихся зубьев
КFv = 1,07 – коэффициент динамичности [1c62]
σF2 = 3,63·1,0·6604·1,0·1,0·1,07/(1,0·91·3,50) = 81 МПа < [σ]F2
σF1 = 81·3,50/3,63 = 78 МПа < [σ]F1
Так как расчетные напряжения 0,9[σ]H < σH < 1,05[σH] и σF < [σ]F, то можно утверждать, что данная передача выдержит передаваемую нагрузку и будет стабильно работать в нормальных условиях весь срок службы.