Механизм подъема с увеличенной высотой перемещения груза (перематывающая лебедка) (стр. 3 из 8)
По каталогу /9, с. 45/ подбираем тормоз двухколодочный типа ТКГ с максимальным тормозным моментом МТтах = 2,5 кН∙м.
Основные параметры тормоза:
- типоразмер – ТКГ-500;
- диаметр тормозного шкива – 500 мм;
- ширина тормозных колодок – 200 мм;
- масса тормоза – 155 кг.
3.11 Расчет открытой зубчатой передачи
3.11.1 Тип передачи и числа зубьев
Поскольку окружная скорость в зацеплении открытых пар невелика, используем прямозубое зацепление. Примем число зубьев шестерни Zш = 21, тогда число зубчатого колеса
, (3.32) 
.Принимаем Zк = 50.
Теперь можно уточнить некоторые параметры передачи, а именно:
- уточненное передаточное число открытой передачи
, (3.33) 
;- уточненное передаточное число механизма
, (3.34) 
;- уточненная частота вращения барабана
, (3.35) 
;- уточненная скорость подъема груза
, (3.36) 
,отличается от заданной незначительно – лишь на 0,5 %;
- скорость каната
, (3.37) 
.3.11.2 Выбор материалов открытой пары
Учитывая повышенную ответственность (механизм подъема) и тяжелые условия работы (открытая пара), выбираем легированную и углеродистую улучшенные стали:
- для шестерни
сталь 45Х по ГОСТ 4543-71 улучшенную с механическими свойствами /10, с. 69, таб. 40/ или /11, с. 202, таб. 10, 11/ σВ = 834 МПа, σТ = 638 МПа, σ-1 = 392 МПа и твердостью НВ 250;
- для колеса
сталь 45Л по ГОСТ 977-65 улучшенную с механическими свойствами /10, с. 70, таб. 40/ σВ = 738 МПа, σТ = 392 МПа, σ-1 = 294 МПа и твердостью НВ 220.
3.11.3 Допускаемые напряжения изгиба
Учитывая одностороннее нагружение передачи (основная нагрузка – на подъем груза), принимаем пульсирующий характер изменения напряжений, тогда /12, с. 253/
, (3.38)где
- предел выносливости зубьев при пульсирующем цикле =1,4 
;[n] – коэффициент запаса прочности, [n]ш = 1,6 для кованой шестерни при улучшении, [n]к = 1,8 для литого колеса при нормализации или улучшении /12, с. 254, таб. 15.5/;
- эффективный коэффициент концентрации напряжений в корне зуба, для стальных нормализованных или улучшенных колес =1,8 /13, с. 223, таб. 31/; 
- коэффициент режима нагружения для изгиба 
, (3.39)где
- базовое число циклов, принимаемое при расчете на изгиб равным от 2∙106 до 5∙106 циклов;N – общее число циклов соответствующего зубчатого колеса за весь срок службы;
, (3.40)где п – число оборотов рассчитываемого колеса в минуту, для колеса пк = пб = 38,07 об/мин, для шестерни пш = пкиоп = 38,07∙2,38=90,6 об/мин;
Т – количество часов работы передачи за весь срок службы, если принять нормальный срок службы крана 12 лет, 260 рабочих дней в году при двухсменной работе по 8 часов в смену, то получим Т =12∙260∙2∙8 = 49920 ч;
с – число зацеплений рассчитываемого колеса, для шестерни сш = 2, для колеса ск = 1.
.Таким образом, общее число циклов работы, как шестерни
, так и колеса 
больше базового , значит, отношение /N<1, а в этом случае следует принимать значение коэффициента кр = 1.Тогда допускаемые напряжения изгиба для шестерни
.Допускаемые напряжения изгиба для колеса
.3.11.4 Допускаемые контактные напряжения
Для зубьев передачи, находящихся под воздействием переменных нагрузок, допускаемые контактные напряжения определяют с учетом переменности режима и срока службы передачи /13, с. 231/:
, (3.41)где
- базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов нагружения N0, = 26 НВ /13, с. 230, тааб. 33/;кр – коэффициент режима нагружения для контактных напряжений,
, (3.42)где
- базовое число циклов при расчете на контактную прочность, принимаемое для среднеуглеродистых и легированных нормализованных и улучшенных сталей 107 циклов; 
- общее число циклов нагружения, 
, 
.Таким образом , общее число циклов работы, как шестерни
, так и колеса больше базового , а в этом случае следует принимать значение коэффициента кр = 1.Тогда допускаемые контактные напряжения:
- для шестерни
;- для колеса
.В качестве расчетного принимаем меньшее из двух
=583 МПа.3.11.5 Определение модуля зацепления по напряжениям изгиба
, (3.43)где М – крутящий момент на соответствующем зубчатом колесе:
- на шестерне
, (3.44) 
.- на колесе
, (3.45)где
=1,1 – коэффициент неравномерности распределения момента; 
.k – коэффициент расчетной нагрузки, для предварительных расчетов можно принимать k = 1,3 – 1,5, принимаем k =1,4;
- коэффициент прочности зубьев по изгибу, принимаем по таблицам /14, с. 263, таб. 35/ в зависимости от количества зубьев: для шестерни при zш = 21 
= 4,3 при нулевом смещении исходного контура, для колеса при zк = 50 
=3,73 при нулевом смещении исходного контура; 
=в/т – коэффициент ширины зуба по модулю, для прямоугольных колес принимается равным 6 – 10, принимаем =10.Установим расчетное значение модуля:
- по шестерне
, 
.Поскольку при расчете открытых зубчатых передач с целью компенсации влияния износа на уменьшение толщины зубьев рекомендуется увеличение модуля на 8 – 15 % /12, с. 252/, принимаем значение модуля т = 22 мм.
3.11.6 Основные геометрические параметры открытой передачи
Колесо:
- диаметр начальной окружности
, (3.46)