5. Проектування одноступінчатого червячного редуктора

5.1.Розрахунок циліндричного черв'яка і черв'ячного колеса.

5.1.1.Приймаємо для черв'яка сталь 45 з загартуванням струмом високої частоти ( поверхове загартування ) до HRC 45 з послідуючим шліфуванням витків різьби. Для черв'ячного колеса приймаємо зубчастий вінець із бронзи, але вибір її марки пов'язаний зі швидкістю ковзання ν_з., яку визначаємо за формулою;

ν_s= ; м/с

де М₂ - обертовий момент вихідного вала в Нм,

ω₂ - кутова швидкість вихідного вала, яку визначаємо за формулою:

ω₂= ; рад/с,

n_ред.2 - частота обертання вихідного вала, у хвил^-1 ( беремо із завдання).

Величину М₂ визначаємо як для циліндричних передач.

При ν_s<5м/с - застосовуємо безолов'яну бронзу марки АЖ9-4, для якої допустиме контактне напруження дорівнює:

[ _н]=[ _oн]-25 ν_з, МПа

де [ _oн]=300 МПа,

ν_s – знайдена вище величена.

При ν_s≥5м/с - застосовуємо олов'яну бронзу марки ОФ1О-1, для якої допустиме контактне напруження дорівнює:

[ _н]=[ _oн]·К_н ·C_ν, МПа

де [ _oн]= 225 МПа, К_н =1

C_ν - коефіцієнт зпрацювання зубів, який визначається по таблиці 3.9 в залежності від величини ν_s.

Таблиця 3.9 – Значення коефіцієнту зпрацювання

νз м/с	5	6	7	8 та більше
Cν	0,95	0,88	0,83	0,80

5.1.2. Розрахункова міжвісьова відстань визначається за формулою:

α^*=610 ; мм,

де М₂ (Нм), [ _н] (МПа)- знайдені вище величини.

Отриману міжвісьову відстань, округляємо до стандартного значення за таблицею 3.1. і позначаємо через α.

5.1.3. Число зубів черв'ячного колеса визначаємо за формулою:

Z₂=Z₁·u_ред.,

де Z₁ - число заходів черв'яка, яке дорівнює для прийнятого двозаходного00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 черв'яка Z₁=2.

5.1.4. Розрахунковий модуль зачеплення визначаємо за формулою:

m^*=1,6 ≥1 мм,

де α – знайдена вище величина.

Отриману величину m^* округляємо до стандартної за таблицею 3.10 і позначаємо через m.

Таблиця 3.10 – Значення модулів та коефіцієнтів діаметрів черв’яка

m, мм	1 1,25 1,6 2 2,5 3,15 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25
q	6,3 8 10 12,5 16 20 25

5.1.5. Розрахунковий коефіцієнт діаметра черв'яка визначаємо за формулою:

q^*= - Z₂

де α (мм), m (мм), Z₂ - знайдені вище величини.

Величину q^*, округляємо до стандартної величини за таблицею 3.10. При цьому враховуємо, щоб було:

q=q_min=0,212Z₂

5.1.6.Ділильний діаметр циліндричного черв'яка обчислюємо за формулою:

d₁=mq ; мм

а ділильний діаметр колеса в його середньому перерізі обчислюємо за формулою:

d₂=mZ₂ ; мм

5.1.7.Визначення колової швидкості колеса в зачепленні

і вибір ступіня точності обробки різьби черв'яка і зубчастого вінця колеса виконуємо так само, як і для циліндричного редуктора.

5.1.8.Сили, що діють в зачепленні черв'ячного колеса визначаємо за наступними формулами:

а) Колова F_t2= ; Н

де М₂ (Н·м), d₂ (мм) знайдені вище величини.

б) радіальна F_r2=F_t2·tgα; (Н),

в) вісьова F_а2=F_t2·tg(ρ+γ); (Н),

де α=20⁰ (tg =0,364)

Величину кута підйому гвинтової лінії γ визначимо за формулою:

γ=(arctg ); град.

Величину приведеного кута тертя в зачепленні ρ визначаємо за таблицею 3.11 в залежності від швидкості ковзання ν_s.

Таблиця 3.11

νs(м/с)	1	1,5	2	2,5	3	4	7	10	15
Бронза АЖ9-4	2030	2020	20	1040	1030	1020	10	0055	0050
Бронза ОФ1О-1	3010	2050	2030	2020	20	1040	1030	1020	1010

5.1.9. Сили, що діють у зачепленні черв'яка визначаємо за формулами:

а) Колова F_t1= F_а2, Н

б) радіальна F_r1= F_r2, Н

в) вісьова F_а1=F_t2, Н

5.2.Розрахунок валів редуктора.

5.2.1.Розрахунок діаметрів валів для черв'ячного редуктора робиться так само, як для циліндричного.

5.3. Конструктивні розміри черв'яка та черв'ячного колеса.

5.3.1.Діаметр виступів різьби черв'яка визначаємо за формулою:

d_a1=d₁+2m ; мм,

діаметр западин за формулою:

d_f1=d₁-2,4m ; мм,

де d₁ (мм), m (мм) знайдені вище величини.

Довжину нарізаної частини черв'яка визначаємо за формулою:

b₁^*=(11+0,06z₂)m+2,5 ; мм.

Отримане значення округляємо до стандартного значення за таблицею 3.1. і позначаємо через b₁.

5.3.2. Діаметр вершин зубів в середньому перерізі черв'ячного колеса визначаємо за формулою:

d_a2=d₂+2m ; мм,

а діаметр западин за формулою:

d_f2=d₂-2,4m ; мм,

де d₂ (мм), m (мм) - знайдені вище величини.

Найбільший діаметр зубів (на торцях) черв'ячного колеса знаходимо за формулою:

d_a2^(max)=d_a2+ ; мм.

Ширину зубчастого вінця черв'ячного колеса визначимо за формулою:

b₂=0,67· d_a1; мм.

5.3.3.Черв'яки виконують, як правило, разом з валом, тобто у вигляді вала-черв'яка.

Для виходу ріжучого інструменту при нарізанні витків вала-черв'яка частини валу, що примикають до різблення, потрібно точити до діаметра на 0,8÷1,2 (мм)

менше, ніж d_f1. Відстань між центрами опор (підшипників) черв'яка знаходимо за формулою: ℓ_n1= d_a2^(max) ; мм.

5.3.4.Зовнішній діаметр маточини черв'ячного колеса приймаємо рівним стандартному в межах: d_м.з.=(1,6÷1,8)d_м.в.; мм.

де d_м.в – внутрішній діаметр маточини, який дорівнює діаметру вала під маточиною колеса: d_м.в=d_ц2.

Довжину маточини черв'ячного колеса приймаємо стандартною в межах:

ℓ_м.=(1,3÷1,8)d_м.в; мм

Товщину обода зубчастого вінця δ_в. і товщину обода черв'ячного колеса δ_0. проймаємо рівною стандартній в межах:

δ_в.=δ₀=(2÷2,5)m; мм

5.4. Конструктивні розміри корпусу редуктора

5.4.1. Товщину стінок кришки і корпусу відповідно визначаємо за формулами:

δ_ст.в=0,03α+2 мм≥8 мм, δ_ст.н=0,04α+2 мм≥10 мм

де α - міжвісьова відстань в мм, знайдена вище.

Отримане значення округляємо до цілого числа.

5.4.2.Товщину фланця кришки і корпусу визначаємо відповідно за формулами:

δ_ф1=1,5δ_ст.в ; мм, δ_ф2=2δ_ст.в ; мм

і округляємо до цілого числа.

5.4.3.Ширину фланців у з'єднанні корпусу з кришкою і в з'єднанні корпусу з фундаментом визначимо відповідно за формулами:

b_ф1=b_ф2=3δ_ст.в

Ширину фланця в з'єднанні корпусу з фундаментом визначаємо за формулою:

b_ф3=3δ_ст.н

5.4.4.Діаметр болтів для з'єднання корпусу з фундаментом визначаємо за формулою:

d_δф=0,036α; мм, d_δф≥12 мм

і округляємо до цілого числа.

Діаметр болтів для з'єднання кришки з корпусом біля підшипників,

визначаємо за формулою:

δ_δn=0,75d_δф,

а для решти болтів - за формулою:

δ_δк=0,5d_δф.

5.4.5.Зазор між внутрішньою стінкою і черв'ячним колесом визначається аналогічно як для зубчастих колес циліндричних редукторів.

5.4.6.Для визначення решти конструктивних розмірів потрібно викреслити компановку редуктора. При цьому слід діяти так само, як і для циліндричних редукторів.

5.5.Підбір підшипників.

5.5.1.Приймаємо радіально-упорні (конічні) роликопідшипники, характеристика котрих надана у таблиці 3.6

5.5.2. Вертикальні реакції для вхідного вала (черв'яка) за схемами 4, 8 визначимо за формулами:

R_хА=0,5F_r1+F_a1 ; Н,

R_хВ=0,5F_r1+F_a1 ; Н.

Горизонтальні реакції для цього ж вала знайдемо за формулами:

R_уА=0,5F_t1+F_п( +1); Н,

R_уВ=0,5F_r1+F_п ; Н,

де F_п - горизонтальна сила, яка діє за рахунок натяжіння паса.

ℓ_n,ℓ_ш – мають той же зміст і визначаються так само, як у шестірні циліндричних редукторів. Від'ємне значення

реакції R_хВ (або R_уВ) означає, що вона спрямована по відношенню до R_хА (або R_уА) в протилежний бік.

5.5.3.Вертикальні реакції вихідного вала за схемами 4, 8 визначимо за формулами:

R_хА=0,5F_r2+F_a2 ; Н, R_хВ=0,5F_r2-F_a2 ; Н,

де d₂ - знайдена вище величина, мм.

Горизонтальні реакції для цього ж вала визначимо за формулою:

R_yА=0,5F_t2 ; Н, R_yВ=0,5F_t2 ; Н.

5.5.4.Вертикальні реакції вхідного вала по схемі 10 визначимо за формулами:

R_xА=R_xВ=0,5F_t1 ; Н

Горизонтальні реакції для цього ж вала визначимо за формулами:

R_уА=0,5F_r1+F_п( +1)+F_a1 ; Н,

R_уВ=0,5F_r1-F_п -F_a1 ; Н,

5.5.5.Так як вихідний вал по схемі 10 є вертикальним, то радіальні реакції для нього лежать в горизонтальній площині.

Тому для нього приймемо, що вісь «х» співпадає з віссю черв’яка, а вісь «у» перпендикулярна до нього.

Тоді маємо такі ж формули для визначення реакції як і для вихідного вала за схемами 4, 8. При цьому величини ℓ_п ℓ_ш визначають так само, як для колеса циліндричних редукторів.

5.6.Перевірка міцності шпоночних з'єднань.

Приймаємо для з'єднання шківа і черв'ячного колеса з валом призматичні шпонки і проводимо перевірку їх міцності так само, як для циліндричних редукторів.

5.7.Посадка деталей, змащування зубів і підшипників, ущільнення стиків.

Посадка деталей на вали виконується як у циліндричних редукторів Змащення зачеплення і підшипників, а також ущільнення стиків виконується як у циліндричних редукторів.