Выбор материала зубчатых колес и вида термообработки

Введение

Редуктор - узел машины, состоящий из одной или нескольких передач, заключенных в жесткий корпус.

Проектируемый одноступенчатый редуктор состоит из следующих частей:

1. корпус (литой чугунный или сварной стальной);

2. крышка корпуса;

3. зубчатая пара (в масляной ванне);

4. быстроходный (ведущий) и тихоходный (ведомый) валы;

5. подшипники качения;

6. крышки подшипников качения;

7. шпонки;

8. распорные втулки;

9. масло отражательные кольца;

10. крепежные детали;

11. смотровой люк;

12. пробка - отдушина;

13. масломерное устройство (щуп);

14. маслосливная пробка;

15.рым-болт;

Быстроходный вал редуктора соединяется с валом электродвигателя с помощью муфты и передает крутящий момент через зубчатую передачу рабочему органу конвейера (ведущему барабану), соединенному с тихоходным валом муфтой.

Зубчатые редукторы имеют более высокий КПД по сравнению с другими типами передаточных механизмов, но дороже в изготовлении.

Они служат для уменьшения угловой скорости вращения ω и увеличения крутящего момента Т на величину передаточного отношения.

Редуктор применяется в грузоподъемных механизмах, ленточных и цепных транспортерах, транспортерах механического передвижения башенных кранов, коробках переменных передач в автомобилях и тракторах.

 

Кинематический расчет передачи, выбор электродвигателя

1.1 Определяем КПД проектируемого редуктора:

 

Общий КПД редуктора равен произведению КПД последовательно соединенных подвижных звеньев, а именно: муфты, 2 пар подшипников качения и зубчатой передачи.

 

η_пр = η_{м. *} η_{пер *} η²_пк (1.1)

 

где - h_п.к. КПД подшипников качения на одном валу.

h_пер. -КПД передачи.

h_м - КПД муфты.

 

h_м = 0,98, h_пер.= 0,97; h_п.к. = 0,993.(стр.4 из [1])

 

Отсюда получаем: h_пр. = 0,93.

 

1.2 Определяем основные параметры валов:

1) требуемую мощность электродвигателя при соединении муфтой быстроходного вала с валом электродвигателя:

 

Р_тр = 2,3/0,93=2,47 (кВт).

 

2) мощность на ведущем валу:

 

P₁=P₂/η_пер*η_п.к²;

P₁=2,3/0,97*0,993²=2,42 (кВт) ^(1.3)

3) мощность на ведомом валу:

 

P₂=2,3 (кВт)

 

4) частоту вращения быстроходного вала:

 

n₁=n_э=720 об./мин

 

5) частоту вращения тихоходного вала:

 

n₂=9,55*ω₂;(1.4)

n₂ = 9,55*18=171,9 (об/мин).(стр.34 из [1])

 

6) крутящий момент для шестерни:

 

Т₁ = (2,42/720)*9550 = 32,09 (Н×м).

 

7) крутящий момент для колеса:

 

Т₂ = (2,3/171,9)*9550 = 127,77 (Н×м).

 

8) фактическое значение передаточного числа:

 

u=n_э/n₂

u=720/171,9=4,18

 

По 2 параметрам Р₁ и n₁ выбираем электродвигатель: реверсивный четырех полюсной асинхронный двигатель трехфазного тока в закрытом исполнении.

Мощность двигателя должна быть больше или равна требуемой мощности двигателя: Р_дв > Р_тр = 3 кВт

Таким условиям удовлетворяет электродвигатель 4А112МВ8УЗ.

 

Р_дв=3 (кВт); n=720 (об/мин).

Расчет зубчатой передачи

Выбор материала зубчатых колес и вида термообработки

 

Выбор материала зубчатых колес обусловливается необходимостью обеспечения достаточной контактной и изгибной прочности зубьев.

Основным материалом для изготовления зубчатых колес силовых передач служит легированная или углеродистая стали.

Стальные зубчатые колеса, как правило, подвергают термообработке: закалке, улучшению, нормализации, регламентирующихся различными температурными режимами и способами охлаждения. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев после термообработки зубчатые колеса можно условно разделить на 2 группы:

1.Колеса с твердостью £ 350 НВ (подвергаются нормализации или улучшению).

2.Колеса с твердостью > 350 НВ (закалка, цементация - закалка, азотирование).

Критерий выбора: если мощность двигателя до 5 кВт, то назначают марку стали Ст 45 с твердостью 167 НВ ÷ 350 НВ.

Если твердость рабочих поверхностей зубьев колеса меньше 350 НВ, то в целях выравнивания долговечности зубьев, шестерни и колеса, ускорения их приработки и повышения сопротивляемости заеданию, твердость зубьев шестерни всегда назначается больше твердости зубьев колеса на 20 ÷ 50 НВ.

Для шестерни берем Ст 45 и твердость 250 НВ, для колеса - Ст 45 и твердость 200 НВ. Принимаем значение предела прочности s_в = 780 МПа, предела текучести s_т = 440 МПа (для шестерни значения 590 и 300 соответственно), (стр.6 из [2])