Узел редуктора электромеханического привода (стр. 4 из 5)
КFbдля учебного расчёта можно принять
КFb = 2(КНb-1)+1; (2.13)
КFbт=2∙(1,25-1)+1=1,5;
КFbб=2∙(1,11-1)+1=1,22.
Подставим значения в (2.12) и вычислим КF
КFт=1,5∙1,01=1,575;
КFб=1,22∙1,05=1,281.
Вычислим эквивалентное число зубьев шестерни
zv= zш / cos3 b,(2.14)
где zv- эквивалентное число зубьев шестерни.
Для быстроходного вала
zvб=
=26,74.Для тихоходного вала
zvт=
=23,92.Для тихоходного вала примем YFSт =4 ;для быстроходного YFSб =3,9
YFb находится по формуле
YFb= КFaYb/ ea (2.15)
где ea - коэффициент торцового перекрытия.
КFa- коэффициент неравномерности нагрузки находящихся одновременно в зацеплении пар зубьев;
Yb- коэффициент, учитывающий влияние наклона контактной линии;
ea = [1,88 – 3,22(1/zш+ 1/zк)] cosb, (2.16)
eaт=[1,88 – 3,22 ∙ (1/20+ 1/80)] ∙0,942=1,581;
eaб=[1,88 – 3,22 ∙ (1/22+ 1/90)] ∙ 0,857=1,591.
Для учебного расчёта КFa примем
КFa= 3∙ (КHa-1)+1, (2.17)
КFaт=3∙ (1-1)+1=1,
КFaб=3∙ (1,02-1)+1=1,06.
Рассчитаем Yb(βт =19, а βб=20)
Yb= 1 - b°/140 , (2.18)
Ybт = 1- 20/140=0,864;
Ybб =1-20/140=0,857.
Подставим найденные значения в формулу (2.15) и вычислим YFbдля тихоходной и быстроходной передачи
YFb т=1∙0,864/1,581=0,546,
YFb б=1,06∙0,857/1,591=0,571.
Вычислим sFс помощью формулы (2.11)
sFт=2∙4∙0,546∙1,575∙386/(3∙0,064∙0,040)=369 МПа
sFб=2∙3,9∙0,571∙1,281∙78,86/(2∙0,045∙0,030)=167 МПа
Допускаемое напряжение при данном виде упрочнения определим как отношение
[sF] = sFlim/ [sF], (2.19)
гдеsFlim- предел выносливости зубьев при изгибе;
[sF] - нормативный коэффициент запаса усталостной прочности зубьев при изгибе;
Примем [sF] = 1,75
sFб =167 МПа
sFт =369 МПа
Условие sF≤ [sF] выполняется для быстроходной зубчатой передачи, при твёрдости зубьев HRC=55
sFlimб=750 МПа,
sFб=167 МПа≤ [sF]= sFlimб/ [sF]=750/1,75=428,6 МПа;
В качестве материала быстроходной зубчатой передачи возьмем ранее выбранную сталь 20ХФ.
Условие sF≤ [sF] выполняется для тихоходной зубчатой передачи, уже при твёрдости зубьев HB=210
sFlimт =378 МПа,
sF=369 МПа≤ [sF]= sFlimб/ [sF]=378/1,75=216МПа.
В качестве материала возьмем ранее выбранную сталь 40Х.
3. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ
3.1 Определение реакций опор и расчёт подшипников промежуточного вала
Значения длин участков вала определяются по компоновке редуктора. В качестве расчётной длины участков вала рекомендуется принимать:
- расстояние от средней плоскости радиальных подшипников до средней плоскости (по ширине) шестерни или колеса;
- расстояние между средними плоскостями (по ширине) шестерни и колеса;
- расстояние от торца опорной поверхности внутреннего кольца радиально-упорного подшипника или конического подшипника до средней плоскости шестерни или колеса.
В каждой зубчатой паре промежуточного вала определяются:
- тангенциальная (окружная) сила
Ft = Tш/ d шилиFt = 2∙Tш/ d ш(3.1)
- осевая сила
Fа = Ft∙tgb(3.2)
- радиальная силы
Fr = Ft∙tga/ cosb(3.3)
FtТП =1530*2/0,256= 11953,13 Н;
FxТП =11953,13∙0,3728= 4456,125 Н;
FrТП =11953,13*0,364/0,937= 4643,477 Н;
Таблица 15
| Крутящий момент Т, Нм | Делительный диаметр d, мм | cosb | Окружная силаFt,Н | Осевая сила Fx, Н | Радиальная сила Fr, Н | |
| Шестерня ТП | 1530 | 256 | 0,937 | 11953,13 | 4456,125 | 4643,477 |
Н 
Рис. 2.2.Схема нагружения вала в горизонтальной плоскости z0x
Составим схему нагружения промежуточного вала в горизонтальной плоскости z0x.
Из технического задания a=46мм, b=100мм,l=260мм.
Пользуясь рис. 2.2. произведём расчёт реакций ZA и ZB.
ZA= (- Fr·b + Fx· R2)/(a+b)= (2.4)
= (-4643.477· 0,100+4456.125· 0,128)/0,146=726.276 Н
ZB= (-Fr·а - Fx· R2)/(а+b)= (2.5)
=(-4643.477·0,046-4456.125·0,128)/0,146= -5369.75Н
Пользуясь уравнением (2.1), выполним проверку
ZA+ ZB +Fr=726-5369+4643=0
Аналогично составим схему нагружения промежуточного вала в вертикальной плоскости y0x.
Рис.2.3. Схема нагружения вала в вертикальной плоскости y0x
Пользуясь рис. 2.3. произведём расчёт реакцийYAи YB.
Из уравнения (2.2) следует, что суммы моментов сил около точек А и В равны нулю.
YВ=(Fml +Ft·a )/(a+b) = (2.8)
=(11953.13·0,046+4841.2·0,260)/0,146= 12387.37Н
YА= (-Fm·(l-a-b)+ Ft·b)/(а+b) =
=(-4841.2·0,114+11953.13·0,100)/0,146=4406.96 H
Выполним проверку, используя формулы (2.1)
YA +YB– Fm- Ft =4406.96+12387.37-4841.2-11953.13=0 (2.9)
3.1 Проверочный расчёт конических подшипников опор
Проверочный расчёт конических подшипников опор промежуточного вала выполняется по динамической грузоподъёмности.
А. Критерий надёжности подшипников качения по усталостной прочности тел качения имеет вид
С £С п ,(3.12)
где С – расчётная динамическая грузоподъёмность, С п – паспортная динамическая грузоподъёмность данного подшипника.
Расчётная динамическая грузоподъёмность С определяется по следующей зависимости
С = Р [L/ (a1a2)] 1/p,(3.13)
где Р – эквивалентная нагрузка данного подшипника, Н;
L- ресурс, млн. оборотов вала; примем
L = 60 nпвLh/ 106 = 60∙80∙8000/106 = 38.4 млн. об., (3.14)
где nпв – частота вращения промежуточного вала в об/мин; Lh - ресурс редуктора в часах;
р – показатель степени, р =10/3 для роликовых подшипников;
a1– коэффициент надёжности:
Надёжность ............. 0,9 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99
Коэффициентa1..........1 0,62 0,53 0,44 0,33 0,21;
a2– коэффициент, учитывающий условия эксплуатации, для конических роликоподшипников в обычных условий a2=0,6 .. 0,7 и для
и для подшипников из высококачественных сталей при наличии гидродинамической плёнки масла без перекосов a2= 1,1 ..1,3.
Примем a1 =1 иa2 =0,7.
Б. Эквивалентная динамическая нагрузка определяется
для А – опоры
PA= (X FrA +YFxА)K бK т, (3.15)
для В - опоры
PВ= (X FrВ+YFxВ)K бK т, (3.16)
где FrA иFrВ – радиальные силы, действующие на А - опору и В – опору; FxА иFxВ– осевые силы, действующие на А -опору и В – опору;
XиY – коэффициенты, учитывающие влияние соответственно радиальной и осевой составляющих реакции в данной опоре (определяются по каталогу подшипников раздельно для каждой опоры);
Kб– коэффициент безопасности, при спокойной нагрузкеKб=1, при умеренных толчках Kб=1,3 ...1,5, при ударах Kб=2,5 ...3;примем Kб=1,3.
Kт – температурный коэффициент (для подшипников из стали ШХ15); примем
Kт =1 при рабочей температуре до 100°С.
Параметр осевой нагрузкие указан в каталоге подшипников, e= 0,68