Методические указания к выполнению практической работы

4. Рассчитать червячную передачу по примеру:

Пример:

1. Примем: материал венца червячного колеса – например, бронза Бр ОФ 10-1 ОСТ 1.90054-72 (_b = 260 МПа , _Т = 150 МПа); червяка – сталь 45 ГОСТ 1050 (_b = 700 МПа , _Т = 350 МПа) с твердостью НВ 250...300, шлифованная; коэффициент нагрузки К = 1,3. Максимальный (пиковый) момент ограничивается предохранительной муфтой и равен T_2П == 2T_21mах.

, мм, (7.1)

где z₂ = z₁ и;

;

N_HE – эквивалентное число циклов нагружений

, циклов, (7.2)

L_h – число часов работы

, ч.

Принимаем а_w по ГОСТ 2144 – 76.

Для червячных цилиндрических передач с углом скрещивания осей червяка и колеса, равным 90°, ГОСТ 2144-76 нормализованы: длина нарезанной части червяка b₁ (табл. 7.2); делительные углы подъема γ резьбы червяка и наклона зубьев колеса (табл. 7.3); межосевые расстояния a_w, мм (табл. 7.4).

2. Модуль m

, мм. (7.3)

Модули передач m, мм, нормализованы СТ СЭВ 267-76 (частичное извлечение) (СТ СЭВ 267-76): 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0. . Принять ближайшее значение.

Для унификации стандартного инструмента, применяемого при нарезании червяков и червячных колес, отношение делительного диаметра d₁ червяка к расчетному модулю т, называемое коэффициентом диаметра червяка q, ограничивают по СТ СЭВ 266-76 в пределах q 0,25z₂, q = 6,3 ... 25. Данным стандартом установлено два ряда значений q (табл. 7.5).

3. Проверка зуба на прочность по изгибу

, МПа, (7.4)

где

Коэффициент формы зуба выбрать принимают в зависимости от эквивалентного числа зубьев z_v2 (табл. 7.6).

(7.5)

Допускаемое напряжение изгиба

, МПа, (7.6)

где

При N_FE < 10⁶ принимаем

4. Проверка зуба на прочность по пиковому моменту

, МПа. (7.7)

5. Коэффициент смещения инструмента

(7.8)

6. Размеры червяка:

• делительный диаметр

d₁ = qm, мм; (7.9)

• диаметр вершин витков червяка

мм, (7.10)

где – коэффициент высоты головки, = 1;

• диаметр впадин червяка

мм, (7.11)

где – коэффициент радиального зазора, = 0,2;

• начальный диаметр червяка

мм; (7.12)

• длина нарезной части червяка

мм; (7.13)

• шаг и ход червяка

P =  m. (7.14)

7. Размеры колеса:

• делительный диаметр

d₂ = mz₂, мм; (7.15)

• средний диаметр вершин зубьев червячного колеса

, мм; (7.16)

• средний диаметр впадин червячного колеса

мм; (7.17)

• наибольший диаметр червячного колеса

, мм; (7.18)

• ширина венца колеса

мм. (7.19)

8. Усилия действующие в зацеплении:

• окружная сила на колесе , равная осевой силе на червяке F_a1, Н (см. п. 3);

• радиальная сила Н;

• осевая сила на колесе, равная окружной на червяке ,

Н. (7.20)

Угол  выбран по табл. 7.7 по скорости скольжения, равной

м/с, (7.21)

где n₁ – частота вращения червяка

n₁ = n₂ u, мин ^-1.

9. По скорости скольжения назначаем степень точности передачи и вид сопряжения, например, 7-С СТ СЭВ 211-76 (табл. 7.9).

10. Проверка коэффициента нагрузки К = К_  К_v:

(7.22)

где  – коэффициент деформации червяка, выбирается по табл. 7.8;

х – отношение среднего крутящего момента к максимальному

(7.23)

Т.к. частота вращения червяка постоянна и отношения моментов на червяке равны отношениям моментов на колесе, то

(7.24)

При скорости скольжения v_ск коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку К_Hv, принимают: при v  3 м/с К_Hv = 1; при v >3 м/с К_Hv = 1 ... 1,3.

Коэффициент нагрузки К = К_  К_v.

11. Коэффициент полезного действия передачи

, (7.25)

где – угол подъема резьбы червяка;

– приведенный угол трения, табл. 7.10.

12. Проверка тела червяка на прочность.

Примем расстояние между опорами червяка l = d₂ мм. Напряжение в теле червяка

МПа, (7.26)

где , Н мм,

, Н мм.

13. Проверка червяка на жесткость

мм, (7.27)

где приведенный момент инерции червяка

, мм⁴. (7.28)

14. Проверка на нагрев.

Т.к. передача работает в повторно-кратковременном режиме, расчет ведем по среднему теплу, выделяющемуся за единицу времени, т.е. Q^x = Q15 %,

,C, (7.29)

где ПВ – продолжительность включения механизма, ПВ = 15 %;

А – поверхность охлаждения: А = 20 а_w² м²;

К_T – коэффициент теплопередачи, К_T = 16 Вт/м² град;

 – коэффициент, учитывающий теплоотвод в плиту;  = 0,2;

t₀ – температура окружающей среды, °С;

N₁ = T₁ ₁ = T₁₂ u, Вт.