Часть 3.
Расчет цилиндрической открытой зубчатой передачи.
Исходные данные:
передаточное число u=2
частота вращения шестерни n1=150 мин-1
частота вращения колеса n2=75 мин-1
вращающий момент на шестерне Т1=547,5 Н•м
Срок службы передачи при двухсменной работе 8 лет.
Передача нереверсивная, нагрузка постоянная, производство мелкосерийное.
1.Выбор материалов и термической обработки колес.
При мелкосерийном производстве и невысоких требованиях к размерам передачи для изготовления колес выбираем материалы (см. табл. 2).
Для шестерни сталь 45, термообработка – улучшение, твердость
235-262 НВ, средняя твердость НВ1 =250;
Для колеса сталь 45, термообработка – нормализация, твердость
179-207 НВ, средняя твердость НВ2 =190.
2.Определение допускаемых напряжений изгиба.
[σF] =0,4 σFlim YN
Где σFlim - предел выносливости зубьев при изгибе соответствующий базовому числу циклов напряжений.
Для шестерни σFlim1=1,75НВ1=1,75•250=437,5 МПа;
Для колеса σFlim1=1,75НВ2=1,75•190=332,5 МПа.
YN – коэффициент долговечности.
YN =6√ NF0 / NK
Где NF0 - базовое число циклов напряжений. Для сталей NF0 =4•106
NK - расчетное число циклов напряжений за весь срок службы передачи.
Расчетное число циклов напряжений за весь срок службы передачи при постоянном режиме нагружения:
NK=60 n c Lh
Где n-частота вращения шестерни, колеса, мин-1
с-число зацеплений зуба за один оборот колеса. Для нереверсивной передачи с=1.
Lh-срок службы передачи
Lh=2920 L Kг Кс
Где L-число лет работы, L=8 лет;
Kг-коэффициент годового использования передачи, Kг=0,85;
Кс-число смен работы передачи в сутки, Кс=2.
Lh=2920•8•0,85•2=39712 ч
Расчетное число циклов напряжений:
Для шестерни NK1=60n1c Lh=60•150•1•39712=35,7•107;
Для колеса NK2=60n2c Lh=60•75•1•39712=17,8•107;
Так как число циклов напряжений для шестерни NK1=35,7•107и для колеса NK2=17,8•107больше базового числа циклов NF0=4•106 , то принимаем YN =1.
Допускаемые напряжения изгиба:
Для шестерни [σF]1=0,4•437,5•1 =175 МПа;
Для колеса [σF]2=0,4•332,5•1=133МПа.
3.Определение числа зубьев шестерни и колеса.
Принимаем Z1 =21, тогда Z2 = Z1 u=21•2=42.
4.Определение модуля зацепления.
m
≥
Km = 14 - вспомогательный коэффициент;
- вращающий момент
на шестерне.
Н
м
– коэффициент
ширины венца относительно диаметра.
Принимаем
–
коэффициент,
учитывающий неравномерность распределения
нагрузки по длине контактных линий.
Где SX –номер схемы расположения колес. SX=1 (рис. 3);
-
коэффициент, учитывающий форму зуба
шестерни
Принимаем по ГОСТ 9563-80 стандартное значение модуля m=7 мм (по табл. 5).
5. Определение геометрических размеров зубчатых колес.
Делительные диаметра:
Шестерни
Колеса
Диаметры вершин зубьев:
Шестерни
Колеса
Диаметры впадин зубьев:
Шестерни
Колеса
Ширина зубчатого венца:
Колеса
Шестерни
