Материал: 2653

16

Задание 3. Найти межосевое расстояние червячной передачи аw, мм, по

формуле:

аw = Ка(КНβТ2/[σН]2)1/3,

где Ка = 610 – коэффициент для эвольвентных червяков; КНβ – коэффициент концентрации нагрузки, принять равным 1.

Округлить полученное значение межосевого расстояния в большую сторону до стандартного числа из ряда: 80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280 мм.

Задание 4. Вычислить основные параметры червячной передачи:

-число зубьев колеса – z2 = z1 · u;

-модуль передачи – m = (1,4-1,7)аw/z2, мм; полученное значение модуля округлить до ближайшего из стандартного ряда:

m, мм……….2,5; 3,15; 4; 5…………6,3; 8; 10; 12,5…………….16; q…………..8; 10; 12,5; 16; 20…...8; 10; 12,5; 14; 16; 20……8; 10; 12,5; 16;

-коэффициент диаметра червяка – q = 2аw/m – z2;

-коэффициент смещения – x = аw/m – 0,5(z2 + q);

-угол подъема линии витка червяка:

на делительном диаметре – γ = arctg(z1/q), град.;

на начальном цилиндре – γw = arctg[z1/(q + 2x)], град.; - фактическое передаточное число – uф = z2/z1.

Задание 5. Определить геометрические размеры червяка и червячного колеса:

-делительный диаметр червяка – d1 = qm, мм;

-диаметр вершин витков червяка – dа1 = d1 + 2m, мм;

-диаметр впадин витков червяка – df1 = d1 – 2,4m, мм;

-начальный диаметр червяка – dw1 = m(q + 2х), мм;

-длина нарезанной части червяка – b1 = (10–5,5|x|+z1)m – (70+ 60x)m/z2,

мм; т.к. червяки шлифуют, то длину нарезанной части увеличить на 25 мм;

-делительный диаметр червячного колеса – d2 = z2m, мм;

-диаметр вершин зубьев червячного колеса – dа2 = d2 + 2m(1 + х), мм;

-диаметр впадин зубьев червячного колеса – df2 = d2 - 2m(1,2 – х), мм;

-ширина венца червячного колеса – b2 = ψааw, мм; ψа = 0,355 при z1 = 1

или 2.

17

Задание 6. Найти расчетное контактное напряжение в зубьях червячного колеса (они имеют меньшую поверхностную и общую прочность) по формуле:

σН2 = (zσ(q + 2х)/z2)·﴾[(z2 + q + 2х)/(аw(q + 2х))]3КТ2﴿1/2 ≤ [σН2],

где zσ = 5350 – коэффициент для эвольвентных червяков;

К – коэффициент нагрузки, определяется как произведение коэффициент внутренней динамической нагрузки и коэффициента концентрации нагрузки, принять равным 1;

Задание 7. Рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) червячной передачи с учетом потерь в зацеплении, в опорах валов передачи, при разбрызгивании и перемешивании масла:

η = 0,955tgγw/tg(γw + ρ),

где ρ – приведенный угол трения, принять равным 1°50'.

Задание 8. Вычислить силы в зацеплении:

- окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке –

Ft2 = Fa1 = 2000Т2/d2, Н;

- окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе –

Ft1 = Fa2 = 2000Т2/(dw1uфη), Н;

- радиальная сила – Fr1 = Fr2 = Ft2 · tgα · сosγw, Н; α = 20°.

Задание 9. Найти расчетное напряжение изгиба зубьев червячного колеса по формуле:

σF2 = (КFt2YF2 сosγw)/(1,3(q + 2х)m) ≤ [σF2],

где К – коэффициент нагрузки, принять равным 1;

YF2 - коэффициент формы зуба колеса, выбирается в зависимости от величины: zv2 = z2/ сos3γw:

Задание 10. Тепловой расчет. Вычислить температуру нагрева масла при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения:

tраб = ((1 – η)Р1)/(КТА(1 +ψ)) + 20° ≤ [tраб],

где Р1 = 0,1Т2n2/η – мощность на червяке, Вт;

КТ = 12-18 Вт/(м2·°С) – коэффициент теплоотдачи для чугунных корпусов при естественном охлаждении;

18

ψ = 0,3 – коэффициент, учитывающий отвод тепла в металлическую плиту или раму;

А – площадь поверхности охлаждения корпуса, равная поверхности всех его стенок, кроме поверхности дна, которой он крепится к раме или плите, выбирается в зависимости от величины межосевого расстояния, м2:

[tраб] = 95-100°С – допустимая температура нагрева масла.

Тема № 5. Расчет валов [1, 2, 3.].

Расчет валов проводят в два этапа: первый этап – приближенный расчет вала, который выполняют для предварительного выбора диаметров вала в местах посадки полумуфт, подшипников, зубчатых колес и т. п.; второй этап - уточненный расчет, выполняемый на основе окончательно разработанной конструкции проектируемого объекта, с целью определения действительного коэффициента запаса прочности для опасного сечения вала.

Приближенный расчет вала

Задание 1. Выписать исходные данные для расчета быстроходного вала редуктора из табл. 5.1 согласно варианту: n1, об/мин – частота вращения шестерни; m, мм – модуль зацепления; z1 – число зубьев шестерни; Р, кВт – мощность на валу; α = 20° – стандартный угол зацепления; β, град – угол наклона зуба шестерни; l1, l2, l3, мм – длины участков между центрами деталей на валу; Qр, Н – сила, действующая на валу от ременной передачи; Qц, Н – сила, действующая на валу от цепной передачи.

Таблица 5.1

19

Задание 2. Вычислить значения сил, действующих от ременной или цепной передач на валу (расчет проводить по значениям величин данным и полученным в темах 1 и 2).

1. Величина суммарного усилия Qр, Н, от клиноременной передачи при угле обхвата малого шкива α ≥ 150° определяется:

Qр = 2F0sin(α/2),

где F0 = σ0А – усилие предварительного натяжения ремней, Н;

σ0 = 1,8 МПа – напряжение от предварительного натяжения рем-

ней;

А = zА1 – суммарная площадь поперечных сечений ремней, м2; z – число ремней клиноременной передачи;

А1 – площадь поперечного сечения одного ремня, м2; α - угол обхвата малого шкива, град.

Направление суммарного усилия можно принимать по линии, соединяющей центры шкивов.

2. Величина суммарного усилия Qц, Н, от цепной передачи:

Qц = F + 2аqКн,

где F – окружное усилие, Н;

а – межосевое расстояние цепной передачи, м; q – вес 1 м цепи, кг;

Кн – коэффициент наклона передачи к горизонту.

Направление суммарного усилия можно принимать по линии, соединяющей центры звездочек.

Задание 3. Определить величину вращающего момента Т1, Нм, на валу

исилы, действующие в косозубом зацеплении, по формулам:

-Т1 = 9550 Р/п;

-окружная сила на шестерне – Ft1 = 2000Т1/d1, Н;

-радиальная сила на шестерне – Fr1 = Ft1tgα/cosβ, Н;

-осевая сила на шестерне – Fа1 = Ft1tgβ, Н.

Задание 4. Рассчитать реакции опор R, Н (подшипников качения) в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости с учетом действующих в этих плоскостях сил согласно представленной ниже схеме проектируемого вала:

20

Задание 5. Вычислить изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях на выбранных отрезках:

М = Rx, где х = [0, l] м

Построить эпюры изгибающих моментов и эпюру вращающего момен-

та.

Задание 6. Определить суммарные реакции опор RΣ, Н: RΣА = (RАx2 + RАy2)1/2, RΣВ = (RВx2 + RВy2)1/2,

– реакции подшипника А в горизонтальной и вертикаль-

– реакция подшипника В в горизонтальной и вертикаль-

Задание 7. Рассчитать суммарный изгибающий момент Мизг, Нм:

Мизг = (Мх max2 + Мy max2)1/2,

где Мх max – наибольший изгибающий момент в горизонтальной плоскости (в опасном сечении), Нм;

Мy max – наибольший изгибающий момент в вертикальной плоскости (в опасном сечении), Нм.

Задание 8. Определить эквивалентный момент Мэкв, Нм, по формуле:

Мэкв = (Мизг2 + 0,75Т12)1/2.

Задание 9. В предварительном расчете требуемый диаметр вала d, мм, в опасном сечении рассчитывают по формуле:

d = (Мэкв/0,2[τ]к)1/3 ,