Модернизация фасовочно - укупорочного автомата фасана 30\8

 

Межосевое расстояние для цилиндрической передачи рассчитывается по формуле [2]:

y

где – вспомогательный коэффициент для прямозубых передач;

– коэффициент внешней динамической нагрузки ([2], табл. 3.3.3);

yy– коэффициент ширины зубчатого колеса относительно межосевого расстояния, где y – коэффициент ширины шестерни относительно её диаметра, выбираемый для симметричного расположения на опоре при НВ < 350 из диапазона значений (0,8…1,4). При y  y уточняем по ГОСТ значение y

5 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, зависящий от параметра y.

 

Принимая предварительно , определяем модуль зацепления:

 

С учетом возможной необходимости смещения профиля при нарезании шестерни округляем полученное значение до одного из ближайших стандартных модулей

Число зубьев шестерни:

 

Это значение меньше допустимого , но больше минимально возможного 13. Принимаем к рассмотрению , учитывая, что в этом случае необходима высотная коррекция с целью исключения подрезки ножки зуба шестерни.

Число зубьев колеса:

 

При этом расчётное межосевое расстояние

 

Ближайшее стандартное значение межосевого расстояния 40 мм. Необходимо учитывать, что использование стандартного значения вместо расчетного приводит к смещению исходного контура.

Для получения значений коэффициентов смещения исходного профиля в границах величины и следует принять такими (при соблюдении ), чтобы для внешнего зацепления выполнялись условия:

откуда

откуда

Принимаем . Определяем предварительное число зубьев шестерни

 

Принимаем , тогда

Передаточное число передачи  отличается от заданного значения на что можно считать допустимым.

Межосевое расстояние

           (3.37)

Угол профиля начальный (угол зацепления корригированной передачи)

 

 

Коэффициент суммы смещений шестерни и колеса

 

 

где

 

Условное межосевое расстояние

 

Коэффициент уравнительного смещения

 

Значения коэффициентов смещения шестерни х, и колеса х2 принимаем приблизительно одинаковыми во избежание подрезания ножки зуба:

                                                                            (3.42)

           

Геометрические размеры зубьев и колес:

1. диаметры начальных окружностей                                                           (3.44)

 

 

2. диаметры делительных окружностей                                                      (3.45)

 

 

3. высота головки зуба

мм];

[мм];

4. диаметры вершин зубьев                                                                              (3.47)

 

 

5. высота ножки зуба

 

 

6. диаметры впадин зубьев                                                                             

;

 

7. диаметры основных окружностей                                                             

 

 

8. ширина колеса определяется по зависимости y и затем округляется до ближайшего значения из ряда предпочтительных чисел,

   принимаем                    

9. ширина шестерни на 3…7 мм шире колеса и также округляется до ближайшего большего значения из ряда предпочтительных чисел, принимаем мм.
3. Проверка усталостной контактной прочности зубьев

Окружная сила в зацеплении:

 

Окружная скорость колес

 

На основании полученных значений и с учётом рекомендаций по области применения зацепления [2] принимаем 8 степень точности зубчатой передачи.

Уточняем коэффициенты расчётной нагрузки.

Коэффициент, учитывающий   динамическую нагрузку в зацеплении ([2], табл. 3.3.9), . Коэффициент получен экстраполированием исходных данных, т.к. м/с.

Коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки для одновременно зацепляющихся пар зубьев ([2], табл. 3.3.10).

Удельная расчетная окружная сила

              

Допускаемые контактные напряжения для проверочного расчета уточняются в соответствии с уже известной зависимостью

 

 

 

где МПа, МПа – пределы контактной выносливости;

  – коэффициенты долговечности;

 – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхностей зубьев. Для зацепления, выполненного по 8 степени точности, шероховатость рабочих поверхностей зубьев и ([2], табл. 3.3.29);

 – коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости колес, ([2], рис. 3.2.7);

 – коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса, ([2], рис. 3.2.8);

 – коэффициент, учитывающий характер смазки  зацепления;

 – коэффициент запаса прочности ([2], 3.2.4 п. 2.3);

 – для зубчатых колес с однородной структурой.

Как и в проектировочном расчете, допускаемые контактные напряжения

 

Расчетные контактные напряжения

 

где – коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев. Для прямозубых колес ;

 – коэффициент, учитывающий механические свойства материалов колес, МПа0,5;

 – коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий,

 

 

 

 

Тогда контактные напряжения составят:

 

Проверим зубья на статическую контактную прочность по пиковым нагрузкам. Максимальные контактные напряжения

,

где МПа, МПа;

 МПа, МПа;

Условие прочности соблюдается и в этом случае:

МПа].

 

4. Проверка усталостной изгибной прочности зубьев

Предварительно определим ряд коэффициентов, необходимых для последующих расчётов:

1. коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении и являющийся функцией окружной скорости, степени точности, твёрдости зубьев ([2], табл. 3.3.9),
2. коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца и зависящий от твердости, расположения колес относительно опор,y ([2], рис. 3.3.3,в),;
3. Коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки для одновременно зацепляющихся пар зубьев ([2], табл. 3.3.10), .

Удельная расчетная окружная сила

               (3.59)

Эквивалентное число зубьев:

 

Коэффициент , учитывающий форму зуба (функция эквивалентного числа зубьев и смещения, [2], рис. 3.3.4):

 

Предел изгибной усталости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов напряжений шестерни или колеса, МПа, где –  твёрдость материала шестерни/колеса;

;

;

Коэффициент долговечности рассчитывается для шестерни и колеса по зависимости

 

где - базовое число циклов напряжений, соответствующее пределу выносливости материала шестерни и колеса соответственно,

 –  суммарное число циклов напряжения  шестерни и колеса соответственно, , ,

 

 

Для  и показатель степени кривой усталости , 

Допускаемые изгибные напряжения:

 

 

 

где – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки, при отсутствии реверса;

 – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости  переходной поверхности зуба, принимается  ;

 – коэффициенты, учитывающие размеры шестерни  и колеса:

 

 

 – коэффициент  запаса прочности, принят ;

Расчет производим для элемента пары "шестерня-колесо", у которого меньшая величина отношения :

Для шестерни   для колеса   расчёт проводится по колесу.

Расчетные напряжения изгиба зуба колеса

 

Расчетные напряжения изгиба зуба шестерни

 

Условия прочности на изгиб выполнены.

Максимальные напряжения изгиба при пиковых нагрузках

 
где МПа;

МПа;

Тогда

МПа].

Таким образом, рассмотренные варианты шестерни и колеса  могут быть применены в проектировании тихоходной ступени цилиндрического редуктора, как удовлетворяющие необходимым условиям контактной и изгибной выносливости.

Параметр	Численное значение, мм
	шестерня	колесо
Модуль	1,25	1,25
Число зубьев
Диаметр начальной окружности
Диаметр делительной окружности
Высота головки зуба
Высота ножки зуба
Диаметр вершин зубьев
Диаметр впадин зубьев
Диаметр основной окружности
Ширина зубчатого венца
Смещение исходного контура

 

 

Таблица 2. Основные геометрические параметры элементов быстроходной ступени цилиндрического редуктора.

 

Определяем силы, действующие в зацеплении:

1. окружные силы                                                                                                   

 

 

2. радиальные силы                                                                                               

 

 

5. Определение геометрических и кинематических параметров тихоходной ступени редуктора.

Для расчета параметров тихоходной ступени редуктора используются те же зависимости, что и для быстроходной ступени. Ниже в соответствии с алгоритмом расчета приводятся основные результаты. Индексы 3 и 4 обозначают принадлежность параметра соответственно шестерне или колесу второй ступени цилиндрической прямозубой передачи.

 

;

;

Коэффициент долговечности 

 

Базовое число циклов напряжений :

 

 

Суммарное число циклов напряжения шестерни и колеса второй ступени соответственно:

,

,

 

 

Показатель степени кривой усталости  для

В процессе проектировочного расчета в все остальные поправочные коэффициенты могут быть приняты равными 1, тогда

 

 

Для дальнейших расчетов принимается

 

Межосевое расстояние для второй ступени определено по известной зависимости , в которую подставлено значение крутящего момента на промежуточном валу и передаточное отношение

y

 

Принимая предварительно , определяем модуль зацепления:

 

Округляем полученное значение до одного из ближайших стандартных модулей

Число зубьев шестерни:

 

Это значение меньше допустимого , но больше минимально возможного 13. Принимаем к рассмотрению

Число зубьев колеса:

 

При этом расчётное межосевое расстояние

 

Ближайшее стандартное значение межосевого расстояния 63 мм.

Уточним величины и по условиям:

откуда

откуда

Принимаем окончательно  , , 

Передаточное число передачи  отличается от заданного значения на что допустимо.

Угол профиля начальный (угол зацепления корригированной передачи)

 

 

Коэффициент суммы смещений шестерни и колеса

 

 

где

 

Условное межосевое расстояние

 

Коэффициент уравнительного смещения

 

Значения коэффициентов смещения шестерни , и колеса принимаем обратнопропорциональными числу зубьев:

                                                         (3.75)

           

Геометрические размеры зубьев и колес:

1. диаметры начальных окружностей                                                          (3.77)

 

 

2. диаметры делительных окружностей                                                      (3.78)

 

 

3. высота головки зуба

мм];

[мм];

4. диаметры вершин зубьев                                                                              (3.80)

 

 

5. высота ножки зуба

 

 

6. диаметры впадин зубьев