Последовательность выполнения работы

1. Определение частоты вращения вала электродвигателя

1.1 Требуемая частота вращения (мин^-1)

n_дв = n_{вых ·} u_общ, (3.5)

где n_вых - частота вращения выходного вала

редуктора;

u_общ - общее передаточное число привода.

1.2 Общее передаточное число

u_общ = u_{1 ·} u₂ , (3.6)

где u₁ - передаточное число быстроходной пары;

u₂ - передаточное число тихоходной пары.

1.3 Передаточные числа по ступеням.

Быстроходной , (3.7)

Тихоходной , (3.8)

где Z₁ и Z₂ - число зубьев шестерни и колеса

быстроходной пары;

Z₃ и Z₄ – то же тихоходной пары (определяются

подсчетом).

1.4 По каталогу принимаем асинхронную частоту вращения

n_{дв к} = мин^-1.

1.5 Отклонение частоты вращения от заданной

^. (3.9)

2. Определение мощности электродвигателя

2.1 Формула для определения межосевого расстояния шестерни и колеса при расчете на контактную прочность имеет вид:

. (3.10)

где Т₂ – крутящий момент на валу колеса быстроходной

пары, Нм

Учитывая, что в стандартном редукторе быстроходная и тихоходная пары рассчитаны на одну и ту же передаваемую мощность, можно определить крутящий момент на валу колеса, передаваемый только одной парой, например, быстроходной.

2.2 Преобразуем предыдущую формулу в формулу для определения крутящего момента:

, (3.11)

где u₁ – передаточное число быстроходной пары;

Y_ва – коэффициент ширины шестерни (Y_ва =0,1-1,25);

[ s_н ] - допускаемое напряжение на контактную прочность, МПа;

К_нb – коэффициент неравномерности нагрузки при расчете на

контактную прочность (рисунок 9);

а_w - межосевое расстояние, мм;

Ка - обобщенный коэффициент (Ка =430, Ка =495).

2.3 Определим входящие в формулу величины.

2.3.1 Передаточное число u₁ определено ранее.

2.3.2 Коэффициент ширины шестерни

, (3.12)

где b - ширина шестерни, мм; (определяется замером);

а_w - межосевое расстояние быстроходной пары, мм.

2.3.3 Допускаемое напряжение (МПа)

, (3.13)

где s_Hlimb – предел усталости, МПа;

К_HL - коэффициент долговечности;

S_H - коэффициент безопасности (S_H =1,1).

2.3.3.1 Предел усталости при твердости НВ 500 или НRС 52 определяется (10НВ≈1НRС)

s_{Hlim b}=18HRC+150, МПа. (3.14)

2.3.3.2 Коэффициент долговечности определяется

, (3.15)

где N_HO - базовое число циклов определяется по графику (рисунок 8);

N_H - фактическое число циклов.

Фактическое число циклов напряжений при постоянной нагрузке определяется

N_H=60c× n₁× t, (3.16)

где с - число зацеплений рассчитываемого зуба шестерни за один оборот (для рассматриваемого редуктора с=1);

n₁ - частота вращения вала шестерни, мин^-1;

t - срок службы передачи, ч.

Рисунок 8 -Зависимость базового числа циклов от твердости рабочей поверхности зубьев

, (3.17)

t =250× t_г× t_с, ч. (3.18)

2.3.3.3 Коэффициент безопасности при объемной закалке S _н =1,1.

2.3.4 Коэффициент неравномерности нагрузки К_нb при расчете на контактную прочность определяется по графику (рисунок 9).

2.3.5 Обобщенный коэффициент для косозубых передач Ка = 430, для прямозубых Ка = 495.

2.3.6. Крутящий момент на валу электродвигателя (Нм)

, (3.19)

где h_ш - КПД быстроходной пары редуктора (h_ш=0,98);

h_п - КПД пары подшипников (h_п=0,99);

h_у - КПД упругой муфты (h_у=0,99);

u₁ - передаточное число быстроходной пары.

2.3.8 Мощность электродвигателя

, (кВт). (3.20)

2.3.9 Мощность и марка электродвигателя выбрать по каталогу [4].

4. Полученные результаты занести в таблицу 5 и сделать вывод по работе.

Рисунок 9 - Зависимость коэффициента неравномерности распределения нагрузки от коэффициента ширины шестерни

Таблица 5 - Результаты измерений и расчета параметров привода

и зубчатого зацепления

№	Параметры	Обозначение	Величина
	Частота вращения электродвигателя: требуемая, мин-1 по каталогу, мин-1	nдв nдвк
	Передаточное число редуктора	uобщ
	Отклонение частоты вращения, %	Δnдв
	Межосевое расстояние, мм	аw
	Коэффициент ширины шестерни	ψва
	Допускаемое напряжение, МПа	[σн]
	Предел усталости, МПа	σНlimb
	Коэффициент долговечности	КFL
	Коэффициент неравномерности нагрузки	КНβ
	Фактическое число циклов, млн. цикл	NH
	Крутящий момент, Нм	T2
	Крутящий момент на валу электродвигателя, Нм	Тдв
	Мощность электродвигателя, кВт	Рдв
	Марка электродвигателя по каталогу

Контрольные вопросы

1. Какой параметр зубчатой передачи определяется расчетом на контактную прочность зубьев?

2. Как влияет ширина шестерни на контактную прочность зубьев?

3. Что такое «базовое число циклов напряжений»?

4. В каких случаях используются при расчетах фактическое и эквивалентное число циклов напряжений?

5. У какой передачи (прямозубой или косозубой) больше контактные напряжения при прочих равных условиях?

Литература

1. Иванов М.Н. Детали машин. М., Высшая школа, 1991.

2. Гузенков П.Г. Детали машин. М., Высшая школа, 1986.

3. Колпаков А.П., Карнаухов И.Е., Воронов А.Г. Детали машин и подъемно-транспортные устройства, Раздел «Детали машин»: Методические указания и задания для курсового проекта. М., 1986.

4. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование Деталей машин М.: Машиностроение 2005.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

«Подбор электродвигателя для червячного редуктора на основе энергосберегающих требований путем расчета зубьев на изгиб»

Цель работы: Научиться в практических условиях подобрать электродвигатель для редуктора при известных его параметрах с целью получения наилучших энергосберегающих показателей.

Содержание работы: В процессе работы следует ознакомиться с методикой расчета червячных редукторов, подобрать электродвигатель для одноступенчатого червячного редуктора и рассчитать зубья на изгибную прочность.

Оборудование и инструмент:

- Редуктор червячный.

- Штангенциркуль и линейка.

Продолжительность работы: 2 ч.

Место работы: Специализированная аудитория по дисциплине "Детали машин"

Содержание отчета

В отчете о работе следует указать:

- название и цель работы;

- кинематическую схему редуктора.

- общие сведения и порядок выполнения;

- результаты измерений и расчета параметров привода и червячного зацепления (таблица 7).