5. Энергетическая характеристика передачи

Рисунок 4.5 Схема цилиндрической червячной передачи

Приведённый угол трения для стального червяка и бронзового венца червячного колеса φ^/=0.95⁰.

КПД червячной передачи

η=tgγ/tg(γ+φ^/), (4.33)

где γ – угол подъёма винтовой линии червяка;

φ^/ - приведённый угол трения.

η=tg 5.71⁰/( tg(5.71⁰+0.95⁰))=0,86.

Окружная сила червячного колеса (F_t2) и осевая сила червяка (F_x1)

F_t2= F_x1=2Т₂/d₂, (4.34)

где Т₂ – момент инерции тихоходного вала, кН∙м;

d₂ – делительный диаметр червячного колеса, мм.

F_t2= F_x1=2·0.73/0,304=4.8026 кН.

Окружная сила червяка (F_t1) и червячного колеса (F_x2)

F_t1= F_x2=2Т₁/d₁, (4.35)

где Т₁ – момент инерции быстроходного вала, кН∙м;

d₁ - делительный диаметр червяка, мм.

F_t1= F_x2=2·0.5/0,16=6,25 кН.

Радиальная сила червяка (F_r1) и червячного колеса (F_r2)

F_r1=F_r2=F_t2tgα, (4.36)

где F_t2 – окружная сила червячного колеса, кН.

F_r1=F_r2=4,8026·tg5,71⁰=0,4802 кН.

4.7 Конструктивное определение размеров вала

Ведущий вал или вал червяка

Рисунок 4.6 Схема компоновки вала червяка

Диметр консольного участка

d₁= , (4.37)

где Т₁- момент инерции быстроходного вала редуктора, Н∙м;

[τ_КР]=20 МПа – допускаемое напряжение.

d₁= =22,31 мм;

Подбираем диаметр по табличным данным d₁=30 мм.

Диаметр под уплотнение

d₂=(1,05-1,1)d₁, (4.38)

где d₁ – диаметр консольного участка, мм.

d₂=1,05∙30=31.5 мм.

Подбираем диаметр уплотнения по табличным данным d₂=32 мм.

Диаметры под подшипники и манжету

d₃=(1,15-1,25)d₁, (4.39)

где d₁ – диаметр консольного участка, мм.

d₃=1,15∙30=34,5 мм.

Подбираем диаметр под подшипник и манжету по табличным данным d_подш=35 мм.

d₃= d₇= d_подш,

где d₃ – диаметр под подшипники, мм;

d₇ – диаметр под подшипники, мм;

d_п - диаметр подшипника, мм.

d₄=(1,1-1,15)d_п, (4.40)

где d_п - диаметр подшипника, мм.

d₄=1,1∙35=38,5 мм.

Принимаем диаметр равный d₄=40 мм.

Диаметр окружности вершин зубьев червяка

d₅= d_а1=176 мм.

d₆= d₄=40 мм.

Длина участка под ведомый шкив

l₁=(1,5-2)d₁, (4.41)

где d₁ – диаметр консольного участка, мм.

l₁=1,5∙30=45 мм.

Длина участка под уплотнение

l₂=(0,4-0,7)d₂, (4.42)

где d₂ – диаметр под уплотнение, мм.

l₂=0,4∙32=12,8 мм.

Длина участка под подшипник

l₃= l₇=В.

где В – ширина подшипника, мм.

d=35 мм; D=72 мм; Т=17 мм; В=17 мм.

Длина червячной части червяка

l₅=b₁,

l₅=106,24 мм.

где b₁ – длинна червячной части червяка, мм.

l₉= d_аМ2+2а+(0,5(l₃+ l₇)), (4.43)

где а – зазор между зубчатым колесом и стенками корпуса, мм;

d_аМ2 –наибольший диаметр червячного колеса, мм;

l₃,l₇ – ширина подшипника, мм.

а=³√L+3, (4.44)

L=d_а1+d_аМ2, (4.45)

L=176+332=508 мм;

а=(³√508)+3=10,979 мм;

l₉=332+2∙10,979+0,5(17+17)=370,956 мм.

l₄= l₆=0,5(l₉- l₅), (4.46)

где l₄, l₆ – длинна консольной части под подшипники, мм.

l₄= l₆=0,5(370,956-106,24)=132,358 мм,

l₈≈3d₁=3∙30=90 мм.

l₈= l₁+ l₂+ l₃/2, (4.47)

где l₁ - длина участка под ведомый шкив, мм;

l₂ - длина участка под уплотнение, мм;

l₃ - длина участка под подшипник, мм.

l₈=45+12,8+17/2=66,3 мм.

l₁₀= l₁/2+ l₂+ l₃/2, (4.48)

l₁₀=45/2+12,8+17/2=43,8 мм.

Ведомый вал или вал червячного колеса

Рисунок 4.7 Схема компоновки вала червячного колеса

Диаметр консольного участка

d₁=³√(Т₂∙10³)/(0,2∙[τ_КР]), (4.49)

где Т₂- момент инерции тихоходного вала редуктора, Н∙м;

[τ_КР]=20 МПа – допускаемое напряжение.

d₁=³√(0,73∙10⁶)/(0,2∙0.030)=51,32 мм;

Диаметр под уплотнение

d₂=(1,05-1,1)d₁, (4.50)

где d₁ – диаметр консольного участка, мм.

d₂=1,05∙52=54.6 мм.

Подбираем диаметр уплотнения по табличным данным d_y1=55 мм.

Диаметры под подшипники и манжету

d₃=(1,15-1,25)d₁, (4.51)

где d₁ – диаметр консольного участка, мм.

d₃=1,15∙52=60 мм.

Подбираем диаметр под подшипник и манжету по табличным данным d_подш=60 мм.

d₃= d₇= d_подш,

где d₃ – диаметры под подшипники и манжету, мм;

d₇ – диаметры под подшипники и манжету, мм;

d_п - диаметр подшипника, мм.

d₄=(1,1-1,15)d_п, (4.52)

где d_п - диаметр подшипника, мм.

d₄=1,1∙60=66 мм.

Подбираем диаметр под подшипник по табличным данным d₄=65 мм.

Диаметр окружности вершин зубьев червячного колеса

d₅=1,05*65=68.25 мм.

d₆=(1,1-1,15)d₅=75 мм.

Длина участка под звезду

l₁=(1,5-2)d₁, (4.53)

где d₁ – диаметр консольного участка, мм.

l₁=1,5∙52=78 мм.

Длина участка под уплотнение

l₂=(0,4-0,7)d₂, (4.54)

где d₂ – диаметр под уплотнение, мм.

l₂=0,5∙55=32 мм.

Длина участка под подшипник

l₃= l₇=В.

где В – ширина подшипника, мм.

d=55 мм; D=100 мм; Т=21; В=21 мм.

Ширина червячного колеса

l₅=b₂,

l₅=75,6 мм.

l₉=d_aM2+2а+(0,5(l₃+ l₇)), (4.55)

где а – зазор между зубчатым колесом и стенками корпуса, мм;

d_аМ2 –наибольший диаметр червячного колеса, мм;

l₃,l₇ – ширина подшипника, мм.

а=³√L+3, (4.56)

L=d₂+d₁, (4.57)

L=52+55=107 мм;

а=(³√107)+3=7.7 мм;

l₉=332+2∙7.7+0,5(21+21)=368,4 мм.

l₄= l₆=a, (4.58)

где l₄, l₆ – длинна консольной части под подшипники, мм.

l₄= l₆=58 мм

l₈≈3d₁=3∙52=156 мм.

l₁₀= l₁/2+ l₂+ l₃/2, (4.59)

l₁₀=78/2+32+21/2=81,5 мм.