Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
2.4. Зубчатые и червячные редукторы
Рекомендации к решению
При решении задач по расчету закрытых зубчатых и червячных передач (редукторы) прежде всего необходимо определить требуемую мощность электродвигателя, подобрать наиболее подходящий тип электродвигателя, имеющий приемлемую частоту вращения. По отношению угловых скоростей входного и выходного валов следует определить общее передаточное число редуктора и разбить его по ступеням (задачи № 2-4, 7, 9, 10). При разбивке пользуются рекомендациями, приводимыми в справочной литературе.
Основным проектировочным расчетом зубьев закрытых передач является расчет на контактную прочность, затем они проверяются по напряжениям изгиба.
В задачах четвертой группы расчет начинается с выбора материала. В зубчатых передачах рекомендуется назначать для шестерни и колеса сталь одной и той же марки, одновременно обеспечивая соответствующей термообработкой твердость по- верхности зубьев шестерни на 20-30 единиц Бринелля выше, чем колес. Материал червяка и червячного колеса выбирается с уче- том условий работы передачи и скорости скольжения.
После выбора материала и определения допускаемых на- пряжений по приведенным в заданиях к задачам режиму и сроку службы следует определить значения коэффициентов долговеч- ности и концентрации нагрузки, учитывающих реальные усло- вия нагружения передачи. В качестве расчетных режимов в за- даниях приняты шесть типовых режимов нагружения (0-
постоянный, 1- тяжелый, II- средний равновероятный, III- сред- ний нормальный, IV- легкий, V — особо легкий).
При проектировочном расчете зубьев цилиндрических пе- редач (задачи № 2 — 4, 6, 7, 9) на контактную прочность обычно определяют межосевое расстояние передачи а
w, так как по стан- дарту оно является основным стандартным параметром цилинд- рических зубчатых передач внешнего зацепления для редукто- ров, выполненных в виде самостоятельных агрегатов. Стандар- тизирован также коэффициент ширины зубчатого венца по ме- жосевому расстоянию y
ва. Следовательно, для указанных пере- дач значения а
w, y
ва, а так же модуля m зубьев должны быть со- гласованы с ГОСТом.
При расчете передач на прочность в двухступенчатых ре- дукторах с раздвоенными колесами (задачи № 2, 7) следует иметь в виду, что мощность на промежуточном валу распреде- ляется на две части. Таким образом рассчитывают одну из пар зубчатых колес на половину мощности, а вторую делают такой же, но с другим направлением зубьев.
В соосных редукторах (задачи № 3,7) у быстроходной зуб- чатой пары межосевое расстояние получается заведомо меньше, чем у тихоходной. Поэтому рекомендуется вначале определить межосевое расстояние тихоходной передачи и геометрические размеры ее колес, а затем ориентировочно принять модуль бы- строходной ступени из соотношения m
Б = m
Т/(u
Б)
1/3 ³1, мм. Да- лее определяют геометрические параметры быстроходной зуб- чатой пары, приняв коэффициент y
ва на. 20…30 % меньше ко- эффициента ширины зуба для колес тихоходной ступени.
Основные геометрические параметры конических зубча- тых передач (задача № 1) — номинальный диаметр d
e2 внешнего основания делительного конуса колеса, который определяют расчетом на контактную прочность, ширина венца b — нормали- зованы ГОСТом.
При проектном расчете закрытой червячной передачи (за- дачи № 5, 10) после получения межосевого расстояния а
w и со- гласования его с ГОСТом определяют модуль m, который также
согласовывают с ГОСТом. В заключении необходимо провести тепловой расчет червячного редуктора.
Передаточное отношение планетарной передачи (задача №
8) является исходной величиной, поэтому кинематический рас- чет сводится к подбору чисел зубьев колес. Выбор числа зубьев колес зависит не только от передаточного числа, но и от условия собираемости передачи, т.е. сумма зубьев центральных колес должна быть кратной числу сателлитов. Расчет прочности зубь- ев планетарной передачи ведут по формулам для цилиндриче- ских зубчатых передач.
Расчет передач, указанных в четвертой группе задач, за- канчивается эскизами колес, на которых проставляются все ос- новные размеры.
Задача № 1
Рассчитать шестерню и колесо конического редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 2.31). Мощность и угловая скорость на ведомом валу соответственно равны Р
2 и w
2. Срок службы редуктора t. Данные для расчета приведены в табл. 2.31.
Таблица 2.31
Задача № 2
Рассчитать косозубые шестерню и колесо раздвоенной быст- роходной передачи двухступенчатого цилиндрического редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 2.32). Мощность и угловая ско- рость на выходном валу соответственно равны Р
3 и w
3. Срок служ- бы передачи t. Данные для расчета приведены в табл. 2.32.
Таблица 2.32
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р3, кВт |
3,8 |
4,0 |
4,2 |
4,4 |
4,6 |
4,8 |
5,0 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
| w3, рад/с |
12 |
9 |
11 |
15 |
20 |
21 |
24 |
8 |
7 |
9 |
| Режим |
2 |
4 |
0 |
5 |
5 |
3 |
4 |
0 |
2 |
1 |
| t, тыс. ч. |
18 |
22 |
24 |
25 |
28 |
15 |
12 |
14 |
16 |
19 |
Задача № 3
Из расчета на прочность определить размеры зубчатых ко- лес двухступенчатого редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 2.33). Мощность и угловая скорость на выходном валу со-
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р2, кВт |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
3,4 |
3,6 |
3,8 |
| w2, рад/с |
25 |
30 |
35 |
40 |
27 |
32 |
37 |
38 |
24 |
36 |
| Режим |
5 |
0 |
3 |
4 |
5 |
1 |
3 |
4 |
0 |
0 |
| t, тыс. ч. |
16 |
18 |
14 |
12 |
15 |
16 |
19 |
21 |
22 |
11 |
|
|
ответственно равны Р
3 и w
3. Срок службы редуктора t. Данные
для расчета приведены в табл. 2.33.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р3, кВт |
4,2 |
4,4 |
4,6 |
4,8 |
5,0 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6,0 |
| w3, рад/с |
15 |
18 |
22 |
20 |
16 |
24 |
17 |
19 |
28 |
32 |
| Режим |
1 |
0 |
4 |
3 |
4 |
5 |
0 |
1 |
2 |
3 |
| t, тыс. ч. |
18 |
17 |
20 |
21 |
19 |
15 |
16 |
12 |
14 |
13 |
|
|
Задача № 4
Таблица 2.33
валу Р
1, угловая скорость на выходном валу w
3. Срок службы передачи t. Данные для расчета приведены в табл. 2.34
Таблица 2.34
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р1, кВт |
4,0 |
4,4 |
4,8 |
5,2 |
4,2 |
4,6 |
5,0 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
| w3, рад/с |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
30 |
34 |
35 |
| Режим |
2 |
0 |
4 |
5 |
1 |
3 |
0 |
4 |
0 |
1 |
| t, тыс. ч. |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
16 |
Задача № 5
Рассчитать червяк и червячное колесо редук- тора и подобрать электро- двигатель (рис. 2.35). Мощность на выходном валу Р
2 и угловая скорость
w
2 приведены в табл. 2.35.
Срок службы передачи t.
Таблица 2.35
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р2, кВт |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
| w2, рад/с |
7,5 |
5 |
7 |
8 |
10 |
12 |
11 |
9 |
6 |
5,5 |
| Режим |
2 |
4 |
3 |
0 |
1 |
0 |
5 |
4 |
3 |
2 |
| t, тыс. ч. |
20 |
22 |
18 |
19 |
16 |
17 |
21 |
23 |
15 |
25 |
Рассчитать косозубую шестерню и колесо тихоходной пе- редачи двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 2.34). Мощность на входном
Задача № 6
Рассчитать косозубые шестерню и колесо одноступенчато- го редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 2.36). Мощ- ность и угловая скорость на выходном валу равны Р
2 и w
2. Срок службы редуктора t. Данные для расчета приведены в табл. 2.36.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р2, кВт |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
3,4 |
3,6 |
3,8 |
4,0 |
4,2 |
| w2, рад/с |
20 |
24 |
27 |
30 |
35 |
40 |
42 |
44 |
45 |
42 |
| Режим |
4 |
5 |
2 |
0 |
5 |
4 |
3 |
1 |
0 |
2 |
| t, тыс. ч. |
12 |
13 |
10 |
15 |
11 |
14 |
9 |
21 |
18 |
16 |
|
|
Таблица 2.36
Задача № 8
Рассчитать плане-
Задача № 7
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Рн, кВт |
4,6 |
4,8 |
5,0 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6,0 |
6,2 |
6,4 |
| wн, рад/с |
20 |
22 |
24 |
26 |
12 |
14 |
18 |
8 |
10 |
12 |
| Режим |
0 |
5 |
4 |
3 |
1 |
4 |
0 |
0 |
3 |
4 |
| t, тыс. ч. |
12 |
14 |
16 |
18 |
210 |
22 |
24 |
26 |
28 |
15 |
|
|
Из расчета на прочность определить размеры зубчатых ко- лес двухпоточного соосного редуктора и подобрать электродви- гатель (рис. 2.37). Мощность и угловая скорость на выходном валу соответственно равны Р
3 и w
3. Срок службы редуктора t. Данные для расчета приведены в табл. 2.37.
тарную зубчатую передачу редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 2.38). Мощность и угловая скорость на выходном ва- лу равны Р
н и w
н. Срок службы передачи t. Дан- ные для расчета приведе- ны в табл. 2.38.
Таблица 2.38
Таблица 2.37
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р3, кВт |
6,0 |
6,2 |
6,4 |
6,6 |
6,8 |
7,0 |
7,2 |
7,4 |
7,6 |
7,8 |
| w3, рад/с |
20 |
24 |
26 |
17 |
19 |
21 |
16 |
18 |
21 |
23 |
| Режим |
4 |
0 |
5 |
3 |
2 |
5 |
0 |
0 |
4 |
1 |
| t, тыс. ч. |
18 |
15 |
21 |
14 |
13 |
12 |
16 |
17 |
20 |
22 |
Задача № 9
Рассчитать косозубые шестерню и колесо быстроходной ступени цилиндрочервячного редуктора и подобрать электро-
двигатель (рис. 2.39). Мощность на выходном валу Р
3, угловая скорость w
3 заданы в табл. 2.39. Срок службы передачи t.
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р3, кВт |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
8,5 |
9,0 |
9,5 |
10 |
11 |
12 |
| w3, рад/с |
22 |
23 |
24 |
16 |
14 |
13 |
17 |
8 |
7 |
9 |
| Режим |
2 |
1 |
4 |
0 |
0 |
2 |
5 |
3 |
4 |
5 |
| t, тыс. ч. |
18 |
17 |
19 |
20 |
21 |
16 |
17 |
19 |
20 |
22 |
|
|
Задача № 10
Таблица 2.39
Рассчитать червяк и червячное колесо червячно-цилиндрического редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 2.40). Мощность и угловая скорость на выходном валу соответ- ственно равны Р
3 и w
3. Срок службы передачи t. Данные для рас- чета приведены в табл. 2.40.
Таблица 2.40
| Параметры |
Варианты |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| Р3, кВт |
5,0 |
5,2 |
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6,0 |
6,2 |
6,4 |
6,6 |
6,8 |
| w3, рад/с |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
| Режим |
2 |
4 |
5 |
0 |
3 |
4 |
0 |
1 |
0 |
2 |
| t, тыс. ч. |
12 |
14 |
18 |
20 |
21 |
15 |
16 |
17 |
19 |
22 |
Ссылка на первоисточник:
http://dalgau.ru
