2. Определение передаточного числа привода и его ступеней

Общее передаточное число привода

u = n₁/n_рм = 935/15 = 62.3

Рекомендуемые значения передаточных чисел [1c.43]:

Принимаем для червячной передачи u₁ = 12,5, тогда для открытой передачи

u₂ = u/u₁ = 62,3/12,5 = 5,0

2.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

Числа оборотов валов и угловые скорости:

n₁ = n_дв = 935 об/мин ₁ = 935π/30 = 97,9 рад/с

n₂ = n₁/u₁ = 935/12,5 = 75 об/мин ₂= 75π/30 = 7,85 рад/с

n₃ = n₂/u₂ = 75/5,0 = 15 об/мин ₃= 15π/30 = 1,57 рад/с

Фактическое значение скорости вращения колонны

v = πDn₃/6·10⁴ = π700·15/6·10⁴ = 0,550 м/с

Отклонение фактического значения от заданного

δ = 0% < 4%

Мощности передаваемые валами:

P₁ = P_трη_мη_пк = 1150·0,98·0,995 = 1121 Вт

P₂ = P₁η_зпη_пк = 1121∙0,80·0,995 = 893 Вт

P₃ = P₂η_опη_пс = 893·0,93·0,99 = 825 Вт

Крутящие моменты:

Т₁ = P₁/₁ = 1121/97,9 = 11,5 Н·м

Т₂ = 893/7,85 =113,8 Н·м

Т₃ = 825/1,57 = 525,5 Н·м

Результаты расчетов сводим таблицу

Таблица 2.3

Силовые и кинематические параметры привода

Вал	Число оборо­тов об/мин	Угловая ско­рость Рад/сек	Мощность кВт	Крутящий момент Н·м
Вал электродвигателя	935	97,9	1,150	11,7
Ведущий редуктора	935	97,9	1,121	11,5
Ведомый редуктора	75	7,85	0,893	113,8
Рабочий привода	15	1,57	0,825	525,5

3 Выбор материалов червячной передач и определение допускаемых напряжений

Принимаем, согласно рекомендациям [1c.53], для червяка сталь 45 улучшенная до твердости выше HВ350.

Ориентировочное значение скорости скольжения:

v_s = 4,2u₂10^-3M₂^1/3 = 4,212,57,8510^-3113,8^1/3 = 1,99 м/с,

при v_s <2 м/с рекомендуется [1 c54] чугун СЧ15, способ отливки – в землю: _в = 315 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

[]_H = 200 – 35v_s = 200 – 351,99 = 130 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба при реверсивной передаче:

[]_F = 0,12_вK_FL,

где К_FL – коэффициент долговечности.

K_FL = (10⁶/N_эН)^1/9,

где N_эН – число циклов перемены напряжений.

N_эН = 573₃L_h = 5737,8524500 =11,010⁷.

K_FL = (10⁶/1110⁷)^1/9 = 0,593

[]_F = 0,123150,593 = 22 МПа.

Таблица 3.1

Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка стали	Термоо-бработка	σв	σ-1	[σ]Н	[σ]F
			Н/мм2
Червяк	45	Закалка >HRC45	780	335
Колесо	СЧ15		315		130	22

4 Расчет закрытой червячной передачи

Межосевое расстояние

= 61(113,810³/130²)^1/3 =115 мм

принимаем а_w = 125 мм

Основные геометрические параметры передачи

Модуль зацепления:

m = (1,51,7)a_w/z₂,

где z₂ – число зубьев колеса.

При передаточном числе 12,5 число заходов червяка z₁ = 4, тогда число зубьев колеса:

z₂ = z₁u = 412,5 = 50,0

m = (1,51,7)125/50 = 3,74,3 мм,

принимаем m = 4,0 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

q = (0,2120,25)z₂ = (0,2120,25)50 =10,612,5

принимаем q = 12,5

Коэффициент смещения

x = a/m – 0,5(q+z₂) = 125/4,0 – 0,5(12,5+50) = 0

Фактическое значение межосевого расстояния:

a_w = 0,5m(q+z₂+2x) = 0,54,0(12,5+50 – 20) = 125 мм

Делительный диаметр червяка:

d₁ = qm =12,504,0 = 50,0 мм

Начальный диаметр червяка d_w1 = m(q+2x) = 4,0(12,5-2·0) = 50,0 мм

Диаметр вершин витков червяка:

d_a1 = d₁+2m = 50,0+45,0 = 58 мм.

Диаметр впадин витков червяка:

d_f1 = d₁ – 2,4m = 50,0 – 2,44,0 = 40,0 мм.

Длина нарезной части червяка:

b₁ = (10+5,5|x|+z₁)m + C = (10+5,50+4)4,0+0 = 56 мм.

при х < 0  С = 0.

Делительный угол подъема линии витка:

 = arctg(z₁/q) = arctg(4/12,5) =17,74

Делительный диаметр колеса:

d₂ = mz₂ = 4,050 = 200,0 мм.

Диаметр выступов зубьев колеса:

d_a2 = d₂+2m(1+x) = 200,0+24,0(1-0) = 208,0 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса:

d_f2 = d₂ – 2m(1,2 – x) = 200,0 – 24,0(1,2 + 0) = 190 мм.

Наибольший диаметр зубьев колеса:

d_am2 = d_a2+6m/(z₁+2) = 208,0+64,0/(4+2) = 212,0 мм.

Ширина венца колеса:

b₂ = 0,315a_w = 0,315125 = 40 мм.

2.5. Фактическое значение скорости скольжения

v_s = u₂d₁/(2000cos) = 12,5∙7,8550,0/(2000cos17,74) = 2,58 м/с

2.6. Коэффициент полезного действия червячной передачи

 = (0,950,96)tg/tg(+)

где  = 2,0º - приведенный угол трения [1c.74].

 = (0,950,96)tg17,74/tg(17,74+2,0º) = 0,86.

2.7. Силы действующие в зацеплении

Окружная на колесе и осевая на червяке:

F_t2 = F_a1 = 2Т₂/d₂ = 2113,810³/200,0 = 1138 H.

Радиальная на червяке и колесе:

F_r1 = F_r2 = F_t2tg = 1138tg20 = 414 H.

Окружная на червяке и осевая на колесе:

F_t1 = F_a2 = 2M₁/d₁ = 211,510³/50,0 = 460 H.

2.8. Расчетное контактное напряжение

_Н = 340(F_t2K/d₁d₂)^0,5,

где К – коэффициент нагрузки.

Окружная скорость колеса

v₂ = ₂d₂/2000 = 7,85200,0/2000 = 0,8 м/с

при v₂ < 3 м/с  К = 1,0

_Н = 340(11381,0/50,0200,0)^0,5 = 115 МПа,

недогрузка (130 – 115)100/130,0 =11,5% <15%.

Расчетное напряжение изгиба для зубьев колеса

_F = 0,7Y_F2F_t2K/(b₂m),

где Y_F2 – коэффициент формы зуба колеса.

Эквивалентное число зубьев колеса:

z_v2 = z₂/(cos)³ = 50/(cos17,74)³ = 57,9  Y_F2 = 1,41.

_F = 0,71,4111381,0/(404,0) = 7,0 МПа.

Условие _F < []_F = 22 МПа выполняется.

Так как условия 0,85<_H < 1,05[_H] и _F < [_F] выполняются, то можно утверждать, что устойчивая работа червячной закрытой пере­дачи обеспечена в течении всего срока службы привода.