Проект привода цепного конвейера (стр. 4 из 7)

Таблица 4.2.

Материалы зубчатых колес

Материал	Термообработка	Предел теку-чести, σт, МПа	Твердость, НВ
Шестерня	Сталь 50	нормализация	380	180
Колесо	Сталь 40	нормализация	340	154

Допустимые контактные напряжения:

,

где σ_Нlim– граница контактной долговечности поверхности зубцов, соответствует базовому числу циклов изменения напряжений N_Н0= 30 НВ^2,4, (при твердости поверхности зубьев ≤350 НВ,σ_Нlimb= 2 НВ +70):

σ_Нlimbш= 2·180+70=430МПа, σ_Нlimbк =2· 154 + 70=378 МПа;

N_Н0ш= 30·180^2,4 = 7,76·10⁶, N_Н0к = 30 · 154^2,4 = 5,3·10⁶;

K_FL– коэффициент долговечности, который учитывает время службы и режим нагрузок передачи, определяется соотношением N_F0 и (N_Σ K_FЕ); K_FЕ – коэффициент интенсивности режима нагрузки, из [6], табл. 1.1, для легкого режима принимаем K_FЕ = 0,02.

N_Σm·K_FЕ = 1,05·10⁸·0,02 = 2,1·10⁶ < N_F0 = 4·10⁶,

N_Σк ·K_FЕ = 0,26·10⁸·0,02 = 0,52·10⁶ < N_F0 = 4·10⁶.

Так как в обоих случаях N_F0 > N_ΣK_FЕ, то согласно [ ], коэффициент долговечности:

;

.

K_FC- коэффициент реверсивности нагрузки, для нереверсивной передачи К_НL – 1,0, [6].

;

Допустимые максимальные контактные напряжения.

[σ_Н]_max= 2,8 σ_Т.

[σ_Н]_{max ш} = 2,8·380 = 1064 МПа, [σ_Н]_{max к} =2,8·340=952 МПа.

Допустимые максимальные напряжения на изгиб.

[σ_F]_max= 0,8 σ_Т.

[σ_F]_maxш = 0,8·380 = 304 МПа., [σ_F]_maxк = 0,8·340 = 272 МПа.

4.3 Определение геометрических параметров

Межосевое расстояние.

Из условий контактной усталости поверхности зубьев:

,

где К_а – коэффициент межосевого расстояния, из [6], для косозубых передач К_а = 4300 Па^1/3;

- коэффициент ширины зубчатого венца по межосевому расстоянию, из [6], для косозубой передачи принимаем

ψ_ba = 0,45; и = и^д₃₄ = 4;

К_Нβ – коэффициент распределения нагрузки по ширине венца зубчатого колеса, из [6], табл.1.2, в зависимости от ψ_bd= 0,5 ψ_ba (и+1) = 0,5 · 0,45 · (4+1) = 1,13, для косозубой передачи К_Нβ = 1,046;[σ_Н] – наименьшее из двух значений (шестерни и колеса) допустимых контактных напряжений, МПа.

,

Определение модуля.

Первоначальное значение расчетного модуля зубьев определяется

S_Н– коэффициент безопасности (запас прочности ), зависит от термообработки и характера нагрузок, принимаем S_Н = 1,1, [6];

К_НL– Коэффициент долговечности, который учитывает время службы и режим нагрузок передачи, определяется из соотношения N_Н0 и дополнения (N_Σ·К_НЕ); К_НЕ – коэффициент интенсивности режима нагрузки, из [6], табл. 1.1, для легкого режима принимаем К_НЕ = 0,06.

N_Σ - суммарное число циклов нагрузки зубьев за все время службы передачи:

,

где L_h–время службы передачи, для односменной работы L_h=1·10 ⁴ час.

, .

N_Σш · К_НЕ =0,49 · 10⁸ · 0,06 = 2,94 · 10⁶ < N_Н0ш = 7,76 · 10⁶,

N_Σк · К_НЕ = 0,12 · 10⁸ · 0,06 = 0,72 · 10⁶ < N_Н0ш = 5,3 ·10⁶.

Так как в обоих случаях N_Н0 >N_Σ · К_НЕ , то коэффициент долговечности

,

.

Мпа; МПа

Допустимые напряжения на изгиб.

,

где σ_Flimb– граница выносливости поверхности зубцов при изгибе, соответствует базовому числу циклов смены напряжений N_Fо = 4 · 10⁶, [6], (при твердости поверхности зубьев ≤350 НВ, σ_Flimb= НВ + 260):

σ_Flimbш = 180 +260 = 440МПа, σ_Flimbк = 154 + 260 = 414 МПа;

S_F – коэффициент безопасности (запас прочности), из [2], принимаемS_F= 1,8,

где β – угол наклона зубьев, для косозубой передачи β= 20°;

Z_ш– число зубьев шестерни, согласно [6] принимаем Z_ш = 20;

Z_ш – число зубьев колеса, Z_к= Z_ши = 20·4 = 80.

Согласно [6], табл.1.3, принимаем m_п = 8,0 мм.

- ширина: b_к = ψ_dа а_w = 0,45 · 425 = 191,25 мм. Принимаем b_к = 220 мм.

4.4 Проверочный расчет передачи

Расчет на контактную усталость. распределения нагрузки по ширине венца зубчатого колеса, из [6], табл. 1.9, в зависимости от ψ_ba = 1, 13 (см. разд. 3.3.1.) для косозубой передачи К _Fβ = 1,09; К_FV- коэффициент динамической нагрузки, выбирается из табл. 1.10, [6], при ν = 1,77 м/с, К_FV= 1,05; К_F = 1,00 · 1,09 · 1,05 = 1,14.

Условия выполняются.

Расчет на прочность при изгибе.

Выполняется отдельно для шестерни и колеса при действии кратковременных максимальных нагрузок (в период пуска двигателя).

σ_{F maх} = σ_F К_п ≤ [σ_F]_max΄

где К_п – коэффициент перегрузки, из [2], табл. 1, с. 249 - К_п =2,0.

σ_{F maх ш}= 103 · 2,2 = 226,6 МПа ≤ [σ_F]_{max ш} = 304 МПа,

σ_{F maх к} = 84 · 2,2 = 184,8 МПа ≤ [σ_F]_{max к} = 272 МПа.

Условия выполняются.

4.5 Определение сил в зацеплении (см. рис. 3.3)

- окружная сила

- радиальная сила

- осевая сила F_аш = F_ак = F_tк tgβ= 20470 · tg20° = 7450 Н

Схема сил в зацеплении

Рис.4.3.

где Z_Н – коэффициент, учитывающий форму спряженных поверхностей зубьев: для косозубых - Z_Н = 1,75, [6];

Z_М = 275 · 10³Па^1/2 - коэффициент учитывающий механические свойства материалов зубчатых колес, [6];

Z_Е - коэффициент суммарной длинны контактный линий спряженных зубьев: для косозубых - Z_Е = 0,8, [6];

К_Н = К_На К_{Н β} К_НV– коэффициент нагрузки : К_На – коэффициент распределения нагрузки между зубьями из [6], табл. 1.4, К_{Н а} = 1,15; К_{Н β} = 1,046, см. разд.3.3.1, К_НV– коэффициент динамической нагрузки, из [6], табл. 1.4, при

; К_HV=1.02; К_Н=1,15∙1,046∙1,02=1,22.

Так как σ_Н = 363 находится в пределах (0,9…1,0)[σ_Н], то расчет можем считать завершенным:

.

Расчет на контактную прочность.

,

где К_п=2,2, [σ_Н]_max – наименьшее из двух значений (шестерни и колеса) допустимых максимальных контактных напряжений, МПа

Условие выполняется.

расчет на усталость при изгибе.