Расчет червячной передачи
Материалы червяка и колеса.
По
рекомендациям справочных таблиц для
червяка принимаем сталь марки 40Х с
улучшением и закалкой ТВЧ со следующими
характеристиками: твердость зубьев в
сердцевине
;
на поверхности
;
.
Материал зубчатого венца червячного колеса по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения относим к I группе со скоростью скольжения
Принимаем
II
группу материал БрА10Ж4Н4, со следующими
характеристиками:
(табл.
2.14[2]).
Определение допускаемых напряжений.
Контактных
Для
II
группы материалов
– для
червяков с твердостью на поверхности
витков ≥45 HRC;
– для червяков при твердости ≤ 350 HB.
Изгибных
Допускаемые напряжения изгиба вычисляем для зубьев червячного колеса
-
коэффициент долговечности
– исходное
допускаемое напряжение изгиба для
материала II
группы.
Предельные допускаемые напряжения.
При проверке на максимальную статическую или единичную пиковую нагрузку для материалов:
Расчет геометрических параметров передачи.
Расчет межосевого расстояния.
Где
для эвольвентных, архимедовых и
конволютных червяков
– коэффициент
концентрации нагрузки
-
начальный коэффициент концентрации
нагрузки по графику (рис. 2.12[1])
Полученное
расчетом межосевое расстояние для
стандартной червячной пары округляем
до стандартного числа (ГОСТ 2144-93):
.
Число зубьев колеса.
Предварительные значения.
Модуля
передачи:
,
принимаем
Коэффициент
диаметра червяка:
,
принимаем
Коэффициент смещения.
Угол подъема линии витка червяка.
На
делительном диаметре
На
начальном диаметре
Фактическое передаточное число.
Размеры червяка и колеса.
Диаметр
делительный червяка
Диаметр
вершин витков
Диаметр
впадин
Длина
нарезанной части червяка при коэффициенте
смещения
принимаем
Для
шлифуемых червяков полученную расчетом
длину
увеличиваем при
на 25 мм, и при этом получаем
.
Диаметр
делительный колеса
Диаметр
вершин витков
Диаметр
впадин
Диаметр
колеса наибольший
Где
для передач с эвольвентным червяком
Ширина
венца
,
принимаем
Где
при
Проверочный расчет передачи на прочность.
Определяем скорость передачи в зацеплении
Где
- окружная скорость на начальном диаметре
червяка
-
начальный угол подъема витка
По
полученному значению
уточняем допускаемое напряжение
Вычисляем расчетное напряжение
Где
для эвольвентных, архимедовых и
конволютных червяков
– коэффициент
нагрузки
Окружная
скорость червячного колеса
При обычной точности изготовления и выполнения условия жесткости червяка принимаем
при
Коэффициент концентрации нагрузки
Где
- коэффициент деформации червяка (табл.
2.16[1]).
– коэффициент,
учитывающий влияние режима работы
передачи на приработку зубьев червячного
колеса и витков червяка (табл. 2.17[1]).
Определим процент перегрузки
что
допускается.
КПД передачи.
Коэффициент полезного действия червячной передачи
Где - угол подъема линии витка на начальном цилиндре
-
приведенный угол трения, определяемый
экспериментально с учетом относительных
потерь мощности в зацеплении, в опорах
и на перемешивание масла.
Силы в зацеплении.
Окружная сила на колесе, равна осевой силе на червяке:
Окружная сила на червяке, равна осевой силе на колесе:
Радиальная сила
Для
стандартного угла
Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба.
Расчетное напряжение изгиба
Где
- коэффициент нагрузки
-
коэффициент формы зуба колеса, который
выбираем в зависимости от
Тепловой расчет.
Червячный редуктор в связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев.
Мощность
(Вт) на червяке
Температура нагрева масла при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения
Где
- коэффициент, учитывающий отвод теплоты
от корпуса редуктора в металлическую
плиту или раму
-
максимальная допустимая температура
нагрева масла.
Поверхность
поверхности охлаждения корпуса равна
сумме поверхностей всех его стенок за
исключением поверхности дна, которой
корпус прилегает к плите или раме.
Размеры стенок корпуса можно взять по
эскизному проекту. Приближенно площадь
поверхности охлаждения корпуса можно
принимать в зависимости от межосевого
расстояния:
При
принимаем
.
Для
чугунных корпусов при естественном
охлаждении коэффициент теплоотдачи
