Проектирование привода к ленточному конвейеру

                   - КПД пары подшипников качения  на четвертом валу.

  .

                          (3.6)

            где  - КПД опор пятого вала.

  .

 

4 Расчёт цилиндрических  косозубых передач  редуктора 

4.1 Расчёт быстроходной  ступени 

4.1.1 Определение межосевого  расстояния для  быстроходной ступени 

Межосевое расстояние определяется по следующей  формуле, см. [1,стр. ]:

                   ,   (4.1)

            где  - коэффициент нагрузки; при несимметричном расположении колёс относительно опор коэффициент нагрузки заключён в интервале 1,1 1,3;

                   - коэффициент ширины венцов  по межосевому расстоянию; для косозубых передач принимаем равным 0,25, см. [1, стр. 27]. 
 

4.1.2 Выбор материалов 

Выбираем  материалы со средними механическими  характеристиками: согласно [1, стр.28] принимаем  для шестерни сталь 45 улучшенную с  твёрдостью НВ 260; для колеса – сталь 45 улучшенную с твёрдостью НВ 280. 
 

4.1.3 Определение допускаемых  контактных напряжений 

Допускаемые контактные напряжения определяются при  проектном расчёте по формуле [1, стр.27]:

                          (4.2)

            где  - предел контактной выносливости при базовом числе циклов.  Значения определяются в зависимости от твердости поверхностей зубьев и способа термохимической обработки. Согласно [1, стр.27] при средней твёрдости поверхностей зубьев после улучшения меньше НВ350 предел контактной выносливости рассчитывается по формуле:

                   ;       (4.3)

                   - коэффициент долговечности;  если число циклов нагружения  каждого зуба колеса больше базового, то принимают =1. В других условиях, когда эквивалентное число циклов перемены напряжений меньше базового , то, согласно [1, стр.28] вычисляют по формуле:

                   .        (4.4)

Базовое число циклов определяют в зависимости от твёрдости стали: по [1, стр.27] при твёрдости стали НВ 200-500 значение возрастает по линейному закону от 10⁷ до . Т.е. для НВ = 260 = , а для НВ = 280 = ;

                   - коэффициент безопасности; согласно [1, стр.29] для колёс из улучшенной стали принимают = . В данной работе предлагаю использовать среднеарифметическое =1,15. 
 
 
 

4.1.4 Определение эквивалентного  числа циклов перемены  напряжений 

Эквивалентное число циклов перемены напряжений будем рассчитывать по формуле:

                   ,     (4.5)

            где  - частота вращения вала, мин^-1;

                  t – общее календарное время работы привода с учётом коэффициента загрузки привода в сутки K_сут  = 0,5 и год K_год = 0,7, а также срока службы привода h = 8 лет;

 часов;

                  T – момент, развиваемый на валу.

Применительно к нашему графику нагрузки: Т₁ = Т при t₁ = ;

Т₂ = при t₂ = 0,7t.

Определим по формуле 4.4 эквивалентные числа  циклов перемены напряжений для валов  II, III, IV: 

= ;

= ;

= .

Так как  во всех трёх случаях число циклов нагружения каждого зуба колеса больше базового, то принимаем =1. 
 

4.1.5 Определение допускаемых  напряжений для  шестерни 

Определяем  допускаемые напряжения для шестерни Z₁ по выражению 4.2:

 Н/мм². 
 

4.1.6 Определение допускаемых  напряжений для  колеса 

Определяем  допускаемые напряжения для колеса Z₂ по выражению 4.2:

 Н/мм². 

4.1.7 Определение расчётного  допускаемого контактного  напряжения для  косозубых колёс 

Согласно [1, стр. 29] для непрямозубых колёс  расчётное допускаемое контактное напряжение определяют по формуле:

                   ,      (4.6)

где  и - допускаемые контактные напряжения соответственно для шестерни Z₁ и колеса Z₂.

Найдём  расчётное допускаемое контактное напряжение, после чего стоит проверить  выполняемость условия  1,23 , см [1, стр. 29]:

 Н/мм²;

так как 507,26 Н/мм² < Н/мм², то проверочное условие выполняется. 
 

4.1.8 Расчёт межосевого  расстояния для  быстроходной ступени 

По  выражению 4.1 рассчитаем межосевое  расстояние, принимая :

=

= мм.

Округляем до стандартного значения по СТ СЭВ 229-75 = 125 мм, см. [1, стр. 30]. 
 

4.1.9 Определение модуля 

Согласно [1, стр. 30] модуль следует выбирать в  интервале  :

= мм;

по  СТ СЭВ 310-76, см. [1, стр. 30], принимаем  1,5. 
 

4.1.10 Определение числа  зубьев шестерни  Z₁ и колеса Z₂ 

Определим суммарное число зубьев шестерни и колеса по формуле, предложенной в [1, стр. 30]:

                   ,       (4.7)

            где  - угол наклона линии зуба; для косозубых передач принимают в интервале , см. [1, стр. 30].

Принимаем предварительно =10⁰ и рассчитываем число зубьев шестерни и колеса:

;

принимаем =164.

Определяем  число зубьев шестерни по формуле [1, стр. 30]:

                   ;        (4.8)

Принимаем =33.

Рассчитаем  :

По  полученным значениям оределяем  передаточное отношение:

;

расхождение с ранее принятым не должно превышать 2,5%. Вычислим погрешность:

, что меньше 2,5%.

Определим уточнённое значение угла наклона зуба:

      отсюда  = 10,26⁰.

После всех округлений проверим значение межосевого расстояния по следующей формуле, см. [1, стр. 31]:

                   ;     (4.9)

 мм. 
 

4.1.11 Определение основных  размеров шестерни  и колеса 

Диаметры  делительные рассчитываются по следующим  выражениям, см. [1, стр. 38]:

                   ;       (4.10)

                   .       (4.11)

 мм;

 мм.

Проверка: мм.

Вычислим  диаметры вершин зубьев:

                   ;       (4.12)

                   ;       (4.13)

 мм;

 мм.

Диаметры  впадин зубьев:

                   ;       (4.14)

                   ;       (4.15)

 мм;

 мм.

Ширина колеса:

                   ;       (4.16)

 мм.

Ширина  шестерни:

                   мм;      (4.17)

мм= мм:

принимаем =35 мм.

4.1.12 Определение коэффициента ширины шестерни по диаметру 

                   ;        (4.18)

. 
 

4.1.13 Определение окружной  скорости колёс  и степени точности 

                   ;       (4.19)

 м/c.

Согласно [1, стр. 27] для косозубых колёс при до 10 м/с назначают 8-ю степень точности по ГОСТ 1643-72. 
 

4.1.14 Определение коэффициента  нагрузки для проверки  контактных напряжений 

Коэффициент К_Н, учитывающий динамическую нагрузку и неравномерность распределения нагрузки между зубьями и по ширине венца, определяется следующим выражением, см. [1, стр. 26]:

                   ,      (4.20)

            где  - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;

                   - коэффициент, учитывающий неравномерность  распределения нагрузки по ширине  венца;

                   - динамический коэффициент.

По [1, стр. 32] находим:

      = 1,07; = 1, 06; = 1,0.

 
 

4.1.15 Проверка контактных  напряжений 

Условие для проверочного расчёта косозубых  передач, см. [1, стр. 26]:

                   ;    (4.21)

 Н/мм² < = 499 Н/мм². 
 

4.1.16 Расчёт зубьев  на выносливость  при изгибе 

Проверка  зубьев быстроходной ступени на выносливость по напряжениям изгиба проводится по следующему выражению, см. [1, стр. 38]:

                   ,     (4.22)

            где F_t - окружная сила, действующая в зацеплении;

                   ,        (4.23)

Н;

                  K_F – коэффициент нагрузки;

                   ,       (4.24)

пользуясь таблицами 3.7 и 3.8 из [1, стр. 35-36], находим = 1,14 и = 1,1;