4 Проектный и проверочные расчеты закрытых передач (редуктора). Расчет геометрических параметров зубчатых колес (червяка, червячного колеса)

Ввиду того, что в червячном зацеплении преобладает трение скольжения, применяемые материалы червячной пары должны обладать хорошими антифрикционными свойствами, повышенной износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Для этого в червячной передаче сочетают разнородные материалы при малой шероховатости контактирующих поверхностей.

Червяки изготавливают из среднеуглеродистых сталей марок 40, 45, 50 или легированных 40Х, 40ХН и др. При этом необходима шлифовка и полировка рабочих поверхностей витков. Хорошую работу передачи обеспечивают червяки из цементуемых сталей с твердостью после закалки НRC_э 58-63.

Для изготовления червяка выбираем сталь марки 40Х .

Зубчатые венцы червячных колес изготавливают преимущественно из бронзы. Выбор марки материала определяется скоростью скольжения V_s и длительностью работы.

При высоких скоростях скольжения (6-25 м/с) и при длительной работе рекомендуются оловянные бронзы марок БрОФ10-1, БрОНФ, которые обладают хорошими противозадирными свойствами. При средних скоростях скольжения (2-6 м/с) применяют алюминиевую бронзу марки БрАЖ9-4. При малых скоростях скольжения (<2 м/с) червячные колеса можно изготавливать из серых чугунов СЧ12, СЧ15, СЧ18 и др.

Ориентировочную скорость скольжения, по которой производят выбор марки материала венца червячного колеса, определяют по [1] формула 5.1:

, (4.1)

где Т₂ – крутящий момент на валу червячного колеса, Н∙м;

n₁ – частота вращения вала червяка, мин^-1;

Т₂ = 376,64 Н∙м;

n₁=1309

м/с.

Согласно рекомендациям [1] таблица 5.1: для данной скорости скольжения выбираем материал марки БрФ9ЖЗЛ. Допускаемые напряжения: σ_в =500 МПа; σ_т = 230 МПа. Способ отливки – литье в кокиль.

4.1 Выбор материала и допускаемых напряжений для червячной передачи

4.1.2 Проектный расчет червячной передачи

При проектировочном расчете определяют ориентировочное значение межосевого расстояния червячной передачи, исходя из контактной выносливости поверхности поверхностей зубьев, а затем, после уточнения параметров передачи, проверяют действительные контактные напряжения и сравнивают их с допускаемыми.

Определяем межосевое расстояния а_w, мм, по [1] формула 5.2:

, (4.2)

где Z₂ – число зубьев червячного колеса;

q– коэффициент диаметра червяка по [1] с. 59 q = 10;

К_Н – коэффициент нагрузки по [1] с. 59 К_Н=1,1;

Т₂ – крутящий момент на валу червячного колеса, Н∙мм

σ_Н – допускаемые контактные напряжения, МПа. Принимаем по [1] таблице 5.2.

[σ_H]=193,75 МПа;

Z₂ = Z₁∙U = 2∙20 = 40;

мм.

По рассчитанному межосевому расстоянию находим осевой модуль зацепления:

, (4.3)

мм.

по [1] таблице 5.5 принимаем стандартное значение модуля m = 4 мм и стандартное значение коэффициента диаметра червяка q = 10.

Уточняем межосевое расстояние по [1] с. 59 и принятым m и q:

мм. (4.4)

Определяем скорость скольжения в зацеплении по [1] с. 60:

, (4.5)

где d₁–q∙m, диаметр делительной окружности червяка, мм

γ – угол подъема витка червяка, [1], c.60

γ = arctg(Z₁/q)= arctg(2/10)=arctg0,5 (4.6)

м/с.

Полученная скорость соответствует диапазону скоростей выбранного материала.