Привод к лебедке (стр. 2 из 5)

[σ] _HО2 = 1,8НВ₂ + 67, (28)

[σ] _HО2 = 1,8 × 221 + 67 = 464,8 Н/мм ²

Допускаемое контактное напряжение определяем по формулам

[σ] _H1 = [σ] _HО1 × К н_L1, (29)

[σ] _H1 = 514,3 × 1,07 = 550,3 Н/мм ²

[σ] _H2 = [σ] _HО2 × К н_L2, (30)

[σ] _H2 = 464,8 × 1 = 464,8 Н/мм ²

[σ] _H= 0,45 × ([σ] _H1 + [σ] _H2), (31)

[σ] _H= 0,45 × (550,3 + 464,8) = 456,8 Н/мм ²

[σ] _H= 456,8 Н/мм ² < 1,23 [σ] _H2 = 571,7 Н/мм ², условие выполняется.

Коэффициент долговечности К _FL, определяем по формуле

К _FL=

, (32)

где N_FО = 4 ×10 ⁶ < N₁ и N₂,_, следовательноК _FL1 = К _FL2 = 1

По таб.3.1 определяем допускаемое напряжение изгиба, соответствующее числу перемены напряжений N_FО.

Для шестерни

[σ] _FО1 = 1,03 ×HB_1ср, (33)

[σ] _FО1 = 1,03 × 248,5 = 256 Н/мм ² предполагая что m<3 мм,

Для колеса

[σ] _FО2 = 1,03 × НВ_2ср, (34)

[σ] _FО2 = 1,03 × 221 = 227,63 Н/мм ²

так как передача реверсивная уменьшаем на 25%

[σ] _F2 = 227,63 × 0,75 = 170,75 Н/мм ²

[σ] _F1 =256 × 0,75 = 192 Н/мм ²

Составляем таблицу

Таблица 2 - Механические характеристики материалов передач редуктора

Элементпередачи	Марка материала	DпредSпред	Термообработка	НRCэНВ ср	σ В	σ - 1	σ Т	[σ] H	[σ] F
			Способ заливки		Н/мм 2
Червяк	Ст 40Х	125/80	З +ТВЧ	45	900	410	750	-	-
Венец колеса	БрА10Ж4Н4	-	Ц	-	700	-	460	151	112
Шестерня	Ст 40Х	200/125	У	248,5	900	410	750	456,8	192
Колесо	Ст 45Л	315/200	у	221	680	285	440	456,8	170,75

4. Расчет закрытой червячной передачи

Межосевое расстояние а_W, мм определяем по формуле

а_W= 61 ×

, (35)

где Т₂ - вращающий момент на валу червячного колеса, Т₂ = 231,16 Нм

а_W= 61 ×

= 132,029 мм

Принимаем по ГОСТ а_W= 140 мм

Число витков червяка при U_ч = 16 (стр.21 [2]) принимаем Z= 2.

Число зубьев червячного колеса Z₂, определяем по формуле

Z₂ = Z₁ ×U_ч, (36)

Z₂ = 2 × 16 = 32

Принимаем Z₂ = 32

Модуль зацепления m, мм определяем по формуле

m= (1,4…1,7) × а_{W /} Z₂, (37)

m= (1,4…1,7) × 140/32 = (6,56….7,43) мм

Округляем в большую сторону m=7 мм.

Коэффициент диаметра червяка q, определяем по формуле

q = (2 × а_W/m) - Z₂, (38)

q= (2 × 140/7) - 32 = 8

Принимаем q= 8

Коэффициент смещения инструмента х, определяем по формуле

Х = (а_W/ m) - 0,5 × (q + Z₂), (39)

Х = (140/4) - 0,5 × (8 + 32) = 0 > - 1, условие не выполняется

Фактическое передаточное число U_ф, определяем по формуле

U_ф = Z_2/Z_1,U_ф = 32/2 = 16 (40)

Отклонение ΔU_ф = 100% (U_ф - U) / U= 0% < 4%

Фактическое межосевое расстояние а_Wф, мм определяем по формуле

а_Wф = 0,5 ×m× (q + Z₂ + 2 × Х), (41)

а_Wф = 0,5 × 7 × (8 + 32 + 2 × 0) = 140 мм

Делительный диаметр червяка d₁, мм определяем по формуле

d₁ = q×m, (42)

d₁ = 8 ×7 = 56 мм

Начальный диаметр червяка d_W1, мм определяем по формуле

d_W1 = m× (q+ 2 × Х), (43)

d_W1 = 7 × (8 + 2 × 0) =56 мм

Диаметр вершин витков червяка d_а1, мм определяем по формуле

d_а1 =d₁ + 2 ×m, (44)

d_а1 = 56 + 2 × 7 = 70 мм

Диаметр впадин витков червяка d_F1, мм определяем по формуле

d_F1 = d₁ - 2.4 ×m, (45)

d_F1 = 56 - 2,4 × 7 = 39,2 мм

Делительный угол подъема линии витков червяка Y, ^o определяем по формуле

Y = arctg (Z₁ /q), (46)

Y= arctg (2/8) =14 ^o03 ^/

Длина нарезаемой части червяка b₁, мм определяем по формуле

b₁ = (10 + 5,5 × |Х| + Z₁) ×m + С, (47)

где Х = 0, С = 0

b₁ = (10 + 5,5 × |0| + 2) × 7 + 0 = 84 мм

Делительный диаметр червячного колеса d₂, мм определяем по формуле

d₂ = d_{W 2} = m×Z₂, (48)

d₂ = d_{W 2} = 7 × 32 = 224 мм

Диаметр вершин зубьев червячного колеса d_а2, мм определяем по формуле

d_а2 = d₂ + 2 ×m× (1 + Х), (49)

d_а2 = 224 + 2 × 7 × (1 + 0) = 238 мм

Наибольший диаметр червячного колеса d_АМ, мм определяем по формуле

d_АМ ≤ d_а2 + 6 ×m / (Z₁ + 2), (50)

d_АМ ≤ 238 + 6 × 7/ (2 + 2) = 248,5 мм

Диаметр впадин зубьев червячного колеса d_F2, мм определяем по формуле

d_F2 = d₂ - 2 ×m× (1,2 - Х), (51)

d_F2 = 224 - 2 × 7 × (1,2 - 0) = 207,2 мм

Ширину венца червячного колеса b_2, мм, при Z₁ =2, определяем по формуле

b₂ = 0,355 × а_W, (52)

b₂ = 0,355 × 140 = 49,7 мм

Принимаем b₂ = 48 мм

Радиусы закруглений зубьев червячного колеса R_а и R_F, мм определяем по формулам

R_а = 0,5 ×d₁ - m, (53)

R_а = 0,5 × 56 - 7 = 21 мм

R_F= 0,5 ×d₁ + 1,2 ×m

R_F= 0,5 × 56 + 1,2 × 7 = 36,4 мм (54)

Условный угол обхвата червяка венцом колеса определяем по формуле

sin σ = b_2/ (d_{а1 -} 0,5×m), (55)

sin σ =48/ (70-0,5×7) = 0,721805

Угол σ = 46 ^o12, 2 ×σ = 92 ^o24/< 120 ^о

Коэффициент полезного действия червячной передачи ŋ, определяем по формуле

ŋ = tgY/ tg (Y+ φ), (56)

где φ - угол трения зависящий от скорости скольжения.

Скорость скольжения V_s, м/с определяем по формуле

V_s = U_ф× ω₂×d₁ / (2 ×cos y ×10 ³), (57)

V_s= 16 × 9,39 × 56/ (2 ×cos (14 ^o03 ^/) × 1000) = 4,34 м/с

По таб.4.9 c 74 [1] выбипаем φ = 1 ^o50 ^/.

Тогда по формуле (56)

ŋ = tg (14 ^o03 ^/) / tg (14 ^o03 ^/+ 1 ^o50 ^/) = 0,9

Проверим контактные напряжения зубьев колеса

σ_H= 340 ×

< [σ] _H, (58)

гдеК - коэффициент нагрузки, зависящий от окружной скорости, К = 1

Окружную силу на колесе Ft₂, кН определяем по формуле

Ft₂ = 2 ×T₂× 10 ^3/d₂, (59)

Ft₂ = 2 × 231,16 × 1000/224 = 2,0639 кН

Окружную скорость червячного колеса V_s, м/с определяем по формуле

V_s = ω₂×d_2/ (2 × 10 ³), (60)

V_s= 9,39 × 224/2 × 10 ³ = 1,05 м/с < 3 м/с

Найденные значения подставляем в формулу (58)

σ_H= 340 ×

= 137,91 Н/мм ² < [σ] _H= 151 Н/мм ²

Недогруз 100% × (_[σ] _{H -} σ _H) / [σ] _H

100% × (151 - 137,9) / 151 = 8,67% < 15% условие выполняется.

Проверим напряжения изгиба зубьев колеса

σ _F= 0,7×Y_F×F_{t 2}×K/ (b₂×m) < [σ] _F, (61)

где Y_F - коэффициент формы зуба колеса, определяемый по таб.4.10 [1] в зависимости от эквивалентного числа зубьев.

Эквивалентное число зубьев Z_{υ 2}, определяем по формуле

Z_{υ 2} = Z₂/ (cos y) ³, (62)

Z_{υ 2} = 32/ cos³ (14 ^o03 ^/) = 35,05

Тогда Y_F = 1,64.

Подставляем найденные значения в формулу (61)

σ_F= 0,7 × 1,64× 2063,9 × 1/ (48 × 7) = 7,05 Н/мм ² < [σ] _F= 112 Н/мм ²

При проверке на прочность получаем σ_H< [σ] _H, σ_F< [σ] _F, следовательно, рассчитанная червячная передача соответствует рабочим нагрузкам.

Таблица 3 - Параметры червячной передачи

Межосевое расстояние аW= 140 мм Модуль m = 7 мм
Червяк		Колесо
Параметр	Знач.	Параметр	Знач.
Делительный диаметр d1, мм	56	Делительный диаметр d2, мм	224
Начальный диаметр dW 1,, мм	56	Диаметр вершин зубьев dа2, мм	238
Диаметр вершин витков dа1, мм	70	Наибольший диаметр колеса dАМ, мм	248,5
Диаметр впадин витков dF1, мм	39,2	Диаметр впадин зубьев dF2, мм	207,2
Делительный угол подъема линии витков Y	14 o03 /	Ширина венца при b2, мм	48
Длина нарезаемой части червяка b1, мм	84	Радиусы закруглений зубьев Rа, ммRF, мм	2136,4
КПД червячной передачи η	0,9	Условный угол обхвата червяка венцом колеса 2× σ	92 o28 /
Контактные напряжения зубьев колеса σH, Н/мм 2	137,91	Напряжения изгиба зубьев колеса σF, Н/мм 2	7,05

5. Расчет открытой косозубой зубчатой передачи

Проектный расчет

Межосевое расстояние а_W, мм определяем по формуле

а_W≥ К_а× (U+ 1) ×

, (63)

где К_{а -} вспомогательный коэффициент для косозубых передач, К_а = 43;

ψ_а - коэффициент ширины венца колеса, при консольном расположении колеса ψ_а = 0,2……0,25

принимаем ψ_а = 0,25;

U - передаточное число, U₂ = 2,5;

Т - вращающий момент на валу ведущей звездочки, Т₃ =543,51 Н м;

[σ] _H - среднее допускаемое контактное напряжение, [σ] _H = 456,8 Н/мм ²;

К_Hb - коэффициент неравномерности нагрузки по длине, К_Hb = 1,05.

а_W≥ 43 × (2,5 + 1) ×

= 174,65 мм