Материал: 1912

При номинальном режиме работы электродвигателей этого типа среднее значение скольжения s = 0,02 ÷ 0,05. Исходя из этой рекомендации (привод работает при номинальном режиме; скольжение s = 4 %), получаем равенство

nэ = nэ.ном = nc – nc·s = n1 ,

где nэ.ном – частота вращения электродвигателя при номинальном режиме работы; n1 – частота вращения быстроходного вала редуктора.

nэ = 1500 – 1500·0,04 = 1440 об/мин.

Таким образом, совокупность условий (3.5) выглядит следующим образом:

Рэ = 11 кВт > Ртр.э = 8,80 кВт;

nэ = 1440 об/мин ≈ nэI = 1260,60 об/мин.

На рисунке 3.3 представлен общий вид электродвигателя 4А132М4УЗ с обозначением его геометрических параметров.

Рисунок 3.3 – Общий вид электродвигателя 4А132М4УЗ

Геометрические параметры электродвигателя: L1 = 530 мм;

H = 350 мм; D = 302 мм; d = 38 мм; d1 = 12 мм; l = 80 мм; l1 = 89 мм; l2 = 178 мм; b = 216 мм.

3.5Определение фактического значения передаточного числа U редуктора

Известные данные для расчёта: nэ = 1440 об/мин; n2 = 420,20 об/мин.

Фактическое значение передаточного числа U редуктора определим по формуле

15

где nэ, n2 – частоты вращения соответственно электродвигателя и тихоходного вала редуктора.

Так как величины nэ, n2 известны, то, произведя вычисления по формуле (3.6), получим

U = 420,201440 = 3,43.

3.6 Определение мощности Р1 на быстроходном валу

Известные данные для расчёта: P2 = 8,1 кВт; ηк.п = 0,95; ηп.к = 0,995.

На рисунке 3.4 представлена кинематическая схема рассматриваемого одноступенчатого конического редуктора с обозначением параметров, необходимых для последующих этапов кинематического расчёта.

Рисунок 3.4 – Расчётная схема конического одноступенчатого редуктора: 1 – быстроходный вал; 2 – тихоходный вал; Т1 – крутящий момент на быстроходном валу; Т2 – крутящий момент на тихоходном валу

Согласно рисунку 3.4 мощность Р1 на быстроходном валу определим по формуле

16

Так как значения Р2, ηк.п, ηп.к уже известны, то, подставляя эти значения в формулу (3.7), получим

3.7 Определение крутящих моментов Т1, Т2 на валах редуктора

Известные данные для расчёта:

Р1 = 8,61 кВт; P2 = 8,1 кВт; n1 = 1440 об/мин; n2 = 420,20 об/мин.

Величины крутящих моментов Т1, Т2 соответственно на быстроходном и тихоходном валах редуктора определим по совокупности формул:

где n1, n2 – частоты вращений валов редуктора; 9550 – переводной коэффициент размерностей.

Так как все величины, входящие в правые части совокупности формул (3.8) известны, то, произведя вычисления, получим

17

4 Расчёт конической зубчатой передачи

Известные данные для расчёта

Для расчёта конической зубчатой передачи используются следующие данные: крутящий момент на быстроходном валу редуктора T1 = 57,1 Н·м; частота вращения шестерни n1 = 1440 об/мин; частота вращения колеса n2 = 420,20 об/мин; передаточное число редуктора U = 3,43; срок службы привода L = 5 лет; коэффициент суточной загрузки Ксут = 0,3; коэффициент годичной загрузки Кгод = 0,6; характер нагрузки – постоянный; режим работы – лёгкий. Расчёт выполнен по рекомендациям и формулам методического пособия [4].

4.1 Выбор материала и термообработки зубчатых колёс

При проектировании редукторов рекомендуется назначать для шестерни и колеса сталь одной и той же марки, но обеспечивать соответствующей термообработкой твёрдость поверхности зубьев шестерни на 20 – 30 единиц Бринелля выше, чем колеса. Как правило, применяют термообработку – улучшение. При таком виде термообработки механические характеристики стали снижаются с увеличением диаметра заготовки. В этом случае шестерня будет иметь более высокие механические характеристики по сравнению с колесом. Заготовки для зубчатых колёс получают ковкой, штамповкой и литьем.

Согласно этим рекомендациям [4, с. 13, таблица 2.2], предполагая, что диаметр заготовки для шестерни не выше 90 мм, а для колеса свыше 120 мм, принимаем:

а) для шестерни 1 – сталь 45; термообработка – улучшение; предел прочности σВ = 780 МПа; предел текучести σТ = 440 МПа; твёрдость НВ1 = 230;

б) для колеса 2 – сталь 45; термообработка – улучшение; предел прочности σВ = 690 МПа; предел текучести σТ = 340 МПа; твёрдость

НВ2 = 195.

Термообработка (улучшение) характеризуется хорошей прирабатываемостью зубьев колёс и сохранением во времени точности, полученной при механической обработке.

18

4.2Определение допускаемых напряжений

4.2.1Определение допускаемых контактных напряжений

Допускаемые контактные напряжения [σН] определяют раздельно для шестерни и колеса по формуле

где σHlimb – предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, МПа; SH – коэффициент безопасности; KHL – коэффициент долговечности.

Значения σHlimb и SH определяют в зависимости от группы стали и термообработки [4, с. 15, таблица 2.3]. Для стальных колёс с термообработкой (улучшение) и средней твёрдости поверхностей зубьев НВ ≤ 350 предел контактной выносливости поверхности зубьев σHlimb определяют по формуле

Используя эту формулу, определим пределы контактной вынос-

ливости σHlimb1, σHlimb2 поверхностей зубьев соответственно для шестерни и колеса:

σHlimb1 = 2·НВ1 + 70;

σHlimb1 = 2·230 = 530 МПа;

σHlimb2 = 2·НВ2 + 70;

σHlimb2 = 2·195 = 460 МПа.

По известной рекомендации [4, с. 15, таблица 2.3] для стальных колёс с термообработкой (улучшение) и средней твёрдости поверхностей зубьев НВ ≤ 350 коэффициент безопасности SH = 1,1.

Величину коэффициента долговечности KHL определим по фор-

муле

где NHO – базовое число циклов перемены напряжений; NHE – эквивалентное число циклов перемены напряжений.

Базовое число NHO циклов перемены напряжений определяют в зависимости от твёрдости стали. При твёрдости НВ < 200 принимают NHO = 10·106 циклов. При твёрдости НВ > 200 значение NHO возрастает по линейному закону.

19