5. Розрахунок конічної прямозубої передачі. Вихідні дані : N = 4.961 кВ; n = 361.25; T = 131.149 H*м; U = 3.15 Вибір матеріалу і термічної обробки за табл.1 [6]: Таблиця 5.1 Механічні властивості після обробки Марка сталі ГОСТ Термообробка Розмір перерізу Тверд.НВ (b, МПа (t, МПа Шестерня Сталь45 1050-74 Покращ. ( 100 192 - 240 750 450 Колесо Сталь45 1050-74 Нормалі ( 80 170 - 217 600 340 5.1.Визначаємо допустимі напруження: Для шестерні вибираємо НВ = 230; HRC = 22; Для колеса приймаємо НВ = 210; HRC = 20 ; (H limb1 = 20НRC + 70 = 20*22 + 70 = 510 МПа; (H limb2 = 20НRC + 70 = 20*20 + 70 = 470 МПа. Тоді допустимі контактні напруження: [(]H1 = 510/1,1 = 463,64 МПа; [(]H2 = 470/1,1 = 427,27 МПа; [(]HР = 0,45([(]H1 +[(]H2 ) = 0,45(463,64+427,27) = 400,91 мПа, так як [(]HР < [(]H2 , то за розрахункове приймаємо [(]HР =427,27 мПа. Визначення максимально допустимих контактних напружень[(]Hmax [(]Hmax =2.8(T : [(]Hmax1 =2.8*450 = 1260 МПа; [(]Hmax2 =2.8*340 = 952 МПа. Допустимі напруження згину: (F limb = 18 HRC: (F limb1 = 18*22 = 396 МПа; (F limb2 = 18*20 = 360 МПа; [(]F1 = 396/1,75 = 226,29 МПа; [(]F2 = 360/1,75 = 205,71 МПа. Визначення максимально-допустимих напружень згину [(]max [(]Fmax = 27.4 HRC: [(]Fmax1 = 27.4*22 = 602.8 МПа; [(]Fmax2 = 27.4*20 = 548 МПа. Всі розрахунки зводимо до таблиці 5,2 Таблиця 5.2. [(]H, МПа [(]Hp, МПа [(]Hmax, МПа [(]F, МПа [(]Fmax, МПа Шестерня 463,64 400,91 1260 226,29 602,8 Колесо 427,27 400,91 952 205,71 548 5,2 Проектний розрахунок конічноі передачі: За формулою 24.36[1] визначаємо мінімальний зовнішній ділильний діаметр конічного колеса: Dezmin = Kd3( T1H KH( u2 /( Кbe (1 - Кbe )) [(]2H, мм. де Кbe = 0.27 – коефіцієнт ширини зубчастих вінців ( ст 315[1]); Кbd = Кbe u/( 2 - Кbe ) = 0.273.15/(2 – 0.27) = 0.49; КH( =1.04 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу навантажження по ширині зубця ввінців (рис.24.5, ст 319[1]; Кd - 1000МПа – допоміжний коефіцієнт, ст 322[1]. За формулою 24.35 [1] мінімальний зовнішній ділильний діаметр конічного колеса Dezmin = Kd3( T1H KH( u2 /( Кbe (1 - Кbe )) [(]2H = 1000* 3(131.149*1.04*3.152 /(0.27(1 – 0.27)*5002 ) = 301.72 мм. Визначаємо число зубців шестерні: Z1 = 20; z2 = u*z1 = 3.15*20 = 63. За формулою 24.36 [1] модуль зубців: Me = de2min /z2 = 301.72/63 = 4.79 мм. За ГОСТ ом 9563 – 60 (ст. 260 [1]) .беремо Me = 5мм. Попередні значення деяких параметрів передач). de1 = Me* z1 =5*20 = 100 мм; de2 = Me* z2 =5*63 = 315 мм. За формулами 24.2 та 24.7 [1] зовнішня кон.відстань: Re = 0.5Me( (z1)2 + (z2)2 = 0.5*5(202 + 632 = 165.25 мм. b = b1 = b2 = Кbe Re = .27*165.25 = 44.62 мм – ширина зубчастих вінців. За формулою 24.8 середня конусна відстань: Rm = Re – 0.5b = 165.25 – 0.5*44.62 = 142.34 мм. Середній модуль зубців: Mm = MeRm/Re = 5*142.94/165.25 = 4.32 мм. За формулою 24.20 [1]: dm1 = Mm* z1 = 4.32*20 = 86.4 мм; dm2 = Mm* z2 4.32*63 = 272.16 мм. Кути при вершинах ділильних конусів шестерні та колеса за формулами 24.1[1]. (1 = arctg (z1/ z2 ) = arctg (20/63) = 17.61250 = 170 36I 14II (2 = 90-(1 =72.24I 46II Колова швидкість зубчастих коліс: V = 0.5 (1 dm1 = 0.5 (n* dm2 /30 = 0.5*3.14*361.25*10-3 *864 / 30 = 1.63 м/с. За даними таблиці 22.2 ст. 273 [1] вибираємо 9-й ступінь точності (nc = 9) Еквівалентні числа зубців конічних зубчатих коліс, обчислюються за формулами 24.20 [1]. zv1 = (z1 (1 + u2 )/u = (20(1 + 3.152 )/3.15 = 20.98; zv2 = (z2 (1 + u2 ) =63 (1 + 3.152 = 208.21. Коефіцієнт торцевого перекриття: E( = 1.88 – 3.2 (1/ zv1 + 1/zv2 ) = 1.88 – 3.2(1/20.98 + 1/208.21) = 1.71. За формулою 24.22 [1] колова сила: Ft = FHt = FF = 2T1 /dm1 =2* 131.149 * 103 /86.4 = 3035.86H. 5.3 Розрахунок активних поверхонь зубців на контактну втому: (H = zM* zH*zE( ((Ht /dm1 )( (1 + u2 /u), мПа. де zm = 275 МПа-1/2 – коефіцієнт механічної властивості матеріалів [1]. zm = 168 – ст.320 [1]; zE = ((4 – E()/3 = ((4 – 1.71)/3 = 0.87; KHa = 1 – розподіл навантаження між зубцями; KH( = 1.04; KHv = 1.08 – коефіцієнт для навантаження (див.таб 23.4 [1]). За формулою 24.29 питомий розподіл колової сили: (Ht = FHt * KHa KH( KHv/ 0.85b = 3035.86/0.85*44,62*1*1.04*1.08 = 89,91 н/мм. За формулою 24.32 розраховуєм конт. навантаження: (H = zM* zH*zE( ((Ht /dm1 )( (1 + u2 /u) = 275*1.68*0.87((89.91/86.4)* ((1+3.152 )/3.15 = 419,98 МПа (H =419,98 МПа < [(H] = 427,27 МПа. Розрахунок активних поверхонь зубців на контактну міцність: (Hmax = (H (T1max /T1 = 419,98(2 T1/T1 = 593,94 МПа; (Hmax = 593,94 МПа < [(]Hmax = 952 МПа. 5.4 Розрахунок зубців на втому при згині: (F = YF YE Y( (Ft /Mm, МПа; де YF1 = 4.08; YF2 = 3.62 – табл. 23.5 [1]; YE = 1 – коефіцієнт тертя зубців ( ст.321)[1]; Y( = 1 коефіцієнт нахилу зубців (ст.321) [1]; KF( = 1 – розподіл навантаження між зубцями ( ст 320)[1]; KF( = 1.04 – коефіцієнт нерівно. Рис.24.5 [1]. За формулою 24.30 питомий розрахунок колової сили: (Ft = FFt * KF( *KF( KFv /0.85b = 3035.86 * 1*1.04*1.06/0.85*44.62 = 88.24 н/мм. (F1 = YF1 YE Y( (Ft /Mm = 4.08*1*1*88.24/4.32 = 83.34 Мпа; (F2 = YF2 YE Y( (Ft /Mm = 3.62*1*1*88.24/4.32 = 73.94 Мпа; (F1 = 83.34 МПа < [(]F1 = 226,29 Мпа; (F2 = 73.94 МПа < [(]F2 = 205,71 Мпа. Розрахунок зубців на міцність при згині: (F1max = (F1 (T1max /T1) = 267.43*2 = 534.86 Мпа; (F2max = (F2 (T1max /T1) = 246.86 *2 = 493.72 Мпа; (F1max = 534.86 < 602,8 Мпа; (F2max = 493.72 < 548 Мпа. 5.5 Розрахунок параметрів конічної передачі : hae = me = 4.79 мм – зовнішній виступ головного зубця; hfe = 1.2 me = 1.2*4.79 = 5.75 мм – зовнішній виступ ніжки зубця; he = 2.2 me = 2.2*4.79 = 10.54 мм – зовнішній виступ зубця; C = = 0.2 me = 0.2*4.79 = 0.96 мм – радіальний зазор; ( = 200 - кут провідного зуба; (1 = 170 36І 14ІІ; (2 = 720 24І 46ІІ; de1 = 100 мм; de2 = 315 мм. Зовнішній діаметр вершин зубців : dae1 = de1 + 2 me cos(1 = 100 + 2*4.79 *cos170 = 109.13 мм; dae2 = de2 + 2 me cos(2 = 315 + 2*4.79 *cos720 = 317.88 мм. Зовнішній діаметр впадин: dfe1 = de1 – 2.4 me cos(1 = 100 – 2.4*4.79 *cos170 = 89.04 мм; dfe2 = de2 – 2.4 me cos(2 = 315 – 2.4*4.79 *cos720 = 311.55 мм; Re = 165.25 мм; Rm = 142.94 мм; Mm = 4.32 мм; dm1 = 86.4 ; dm2 = 272.16 мм. Кут головки та ніжки зубців за 24.11 [1]: tg (a = hae /Re = 4.79/165.25 = 0.02899. (a =1.66030 ; (a = 10 42I 2II; tg (f = hfe /Re = 5.75/165.25 = 0.0348. (f =1.99280 ; (a = 10 59I 15II. Кути косинуса вершин за 24.12 [1]: (a1 = (1 +(a = 170 36І 14ІІ + 10 42I 2II = 190 18I 16II; (a2 = (2 +(a = 720 24І 46ІІ + 10 42I 2II = 740 06I 48II. Кути косинуса впадин за 24.13 [1]: (f1 = (1 - (f = 170 36І 14ІІ - 10 59I 15II = 150 37I 59II; (f2 = (2 - (f = 720 24І 46ІІ - 10 59I 15II = 700 25I 31II. Сили в зачепленні зубців конічної передачі 24.26 [1]: Ft = 3035.86 H Радіальна сила на шестерні : Fr1 = Fa2 = Ft tg a cos(1 = 3035.86 * tg20 cos 170 36І 14ІІ = 1053.17 H. Осьова сила : Fa1 = Fr2 = Ft tg a cos(2 = 3035.86 * tg20 cos 720 24І 46ІІ = 331.88 H.