Окружное усилие на колесе Ft2 будет осевой силой Fa1 для червяка
Ft2 = 2·103 Т2/d2 = Fa1,Н; d2 = m·z2, (41)
где m - модуль колеса;
z2 – число зубьев колеса.
Радиальное усилие на колесе и червяке
Fr1 = Fr2 = Ft2·tg . (42)
Нормальное усилие
Fn
=
,
(43)
где = 200;
=
arc tg(
),
(44)
где z1 – число заходов червяка.
Для червячной передачи выбор материалов определяется в основном скоростью скольжения витков червяка и зубьев колеса. Ориентировочное значение скорости скольжения можно определить по зависимости:
Vs
(1,8...6,6)
·10-3 n2, м/с
(45)
Меньшие значения коэффициента принимают при числе заходов червяка больше 2х и больших нагрузках.
Червячные колеса
с механическим приводом при скорости
скольжения
Vs
< 4м/с изготовляют из безоловянистых
бронз БрА9ЖЗЛ, БрФ9ЖЗЛ и др. (σв =
530-425; σ
= 245-195 МПа); при скорости Vs
> 5м/с - оловянистые бронзы Бр010Н1Ф1 –
(σв=285; σ
165
МПа) или Бр05Ц5С5 (σв=200/145, σ
=90/80
МПа); при Vs
> 10м/с, Бр 010Ф1, БрОНФ (σв=275/230,
σ
=200/140
МПа)
.
Червяки, работающие в паре с бронзовыми колесами изготовляют из сталей 40ХН, 20ХН3А, 30ХГСА, 20Х и др. с твердостью поверхностей витков 45...50НRC.
Для червячных передач с Vs ≥ 10м/с степень точности 7 с закаленным шлифованным и полированным червяком.
При Vs ≤ 5м/с допускается использовать не шлифованный червяк с НВ ≤ 350.
4.3 Валы и оси
В коробках передач металлорежущих станков валы работают в условиях кручения, изгиба, растяжения (сжатия), их применяют в зубчатых, ременных, цепных передачах.
Для осевого фиксирования деталей (зубчатых колес, шкивов, подшипников и др.) на валах выполняют упорные буртики или заплечики, резьбовые поверхности, и канавки для установки пружинных колец.
Переходные участки валов между ступенями разного диаметра выполняют радиусной галтелью или канавкой.
Для фиксирования насаживаемой на вал детали в окружном направлении применяют шпоночные соединения, при высоких значениях крутящего момента и повышенных требованиях к центрированию применяют шлицевые соединения.
Для изготовления валов используют углеродистые конструкционные стали марок 20, 30, 40, 45, 50 и легированные стали 20Х, 40Х, 40ХН. 12Х2Н4МА, 40ХН2МА и др.
Легированные стали применяют для быстроходных валов, валов- шестерен, для них применяют цементируемые легированные стали.
Для оценки прочностной надежности вала необходимо знать напряжения и деформации в сечениях вала от внешних нагрузок, которые передаются от сопряженных с ними деталей (зубчатых колес, шкивов, муфт и др.) (см. п. 4.2).
В предварительном расчете диаметр вала определяют по известному значению крутящего момента из условия прочности по заниженным значениям допускаемых напряжений при кручении:
d
=
мм, (46)
где Т – крутящий момент в расчетном сечении вала, Н·м;
- допускаемое
напряжение на кручение, для стальных
валов
=
12...20МПа;
P – передаваемая мощность, кВт;
n – частота вращения, мин-1.