2. Определение передаточного числа привода и его ступеней

Общее передаточное число привода

u = n₁/n_рм = 935/3,8 = 246,1

Принимаем для червячной передачи u₁ = 40,0 [2,c.54], тогда для открытой передачи

u₂ = u/u₁ = 246,1/40,0 = 6,15

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 = 935/40,0 = 23 об/мин ₂= 23π/30 = 2,41 рад/с

n₃ = n₂/u₂ = 23/6,15= 3,8 об/мин ₃= 3,8π/30 = 0,40 рад/с

Фактическое значение скорости вращения колонны

v = πDn₃/6·10⁴ = π500·3,8/6·10⁴ = 0,10 м/с

Отклонение фактического значения от заданного

δ = 0%

Мощности передаваемые валами:

P₁ = P_трη_мη_пк = 1480·0,98·0,995 = 1443 Вт

P₂ = P₁η_зпη_пк = 1443·0,72·0,995 = 1034 Вт

P₃ = P₂η_опη_пс = 1034·0,94·0,99 = 962 Вт

Крутящие моменты:

Т₁ = P₁/₁ = 1443/97,9 = 14,7 Н·м

Т₂ = 1034/2,41 =429,0 Н·м

Т₃ = 962/0,40 = 2400 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	1.480	15,1
Ведущий редуктора	935	97,9	1,443	14,7
Ведомый редуктора	23	2,41	1,034	429,0
Рабочий привода	3,8	0,40	0,962	2400,0

3 Выбор материалов червячной передач и определение допускаемых напряжений

Принимаем, согласно рекомендациям [1c.53], для червяка сталь 45 с закалкой до твердости >HRC45.

Ориентировочное значение скорости скольжения:

v_s = 4,2u₂10^-3M₂^1/3 = 4,240,02,4110^-3429,0^1/3 = 3,1 м/с,

при v_s <5 м/с рекомендуется [1 c54] бронза БрА10Ж4Н4, способ отливки – центробежный: _в = 700 МПа, _т = 460 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

[]_H = 300 – 25v_s = 300 – 253,1 = 222 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба при реверсивной передаче:

[]_F = 0,16_вK_FL,

где К_FL – коэффициент долговечности.

K_FL = (10⁶/N_эН)^1/9,

где N_эН – число циклов перемены напряжений.

N_эН = 573₂L_h = 5732,4112500 = 1,710⁷.

K_FL = (10⁶/1,710⁷)^1/9 = 0,730

[]_F = 0,167000,730 = 82 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	Сборное				222	82

4 Расчет закрытой червячной передачи

Межосевое расстояние

= 61(429,010³/222²)^1/3 =125 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 40,0 число заходов червяка z₁ = 1, тогда число зубьев колеса:

z₂ = z₁u = 140,0 = 40,0

m = (1,51,7)125/40 = 4,75,3 мм,

принимаем m = 5,0 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

q = (0,2120,25)z₂ = (0,2120,25)40 = 8,510

принимаем q = 10

Коэффициент смещения

x = a/m – 0,5(q+z₂) = 125/5,0 – 0,5(10+40) = 0

Фактическое значение межосевого расстояния:

a_w = 0,5m(q+z₂+2x) = 0,55,0(10+40 – 20) = 125 мм

Делительный диаметр червяка:

d₁ = qm =105,0 = 50,0 мм

Начальный диаметр червяка d_w1 = m(q+2x) = 5,0(10-2·0) = 50,0 мм

Диаметр вершин витков червяка:

d_a1 = d₁+2m = 50,0+25,0 = 60 мм.

Диаметр впадин витков червяка:

d_f1 = d₁ – 2,4m = 50,0 – 2,45,0 = 38,0 мм.

Длина нарезной части червяка:

b₁ = (10+5,5|x|+z₁)m + C = (10+5,50+2)5,0+0 = 60 мм.

при х < 0  С = 0.

Делительный угол подъема линии витка:

 = arctg(z₁/q) = arctg(1/10) = 5,71

Делительный диаметр колеса:

d₂ = mz₂ = 5,040 = 200,0 мм.

Диаметр выступов зубьев колеса:

d_a2 = d₂+2m(1+x) = 200,0+25,0(1-0) = 210,0 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса:

d_f2 = d₂ – 2m(1,2 – x) = 200,0 – 25,0(1,2 + 0) = 188,0 мм.

Наибольший диаметр зубьев колеса:

d_am2 = d_a2+6m/(z₁+2) = 210,0+65,0/(1+2) = 220,0 мм.

Ширина венца колеса:

b₂ = 0,355a_w = 0,355125 = 44 мм.

2.5. Фактическое значение скорости скольжения

v_s = u₂d₁/(2000cos) = 40,0∙2,4150,0/(2000cos 5,71) = 2,42 м/с

Уточняем значение допускаемого контактного напряжения

[]_H = 300 – 25v_s = 300 – 252,42 = 239 МПа.

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)tg 5,71/tg( 5,71+2,0º) = 0,71.

2.7. Силы действующие в зацеплении

Окружная на колесе и осевая на червяке:

F_t2 = F_a1 = 2Т₂/d₂ = 2429,010³/200,0 = 4290 H.

Радиальная на червяке и колесе:

F_r1 = F_r2 = F_t2tg = 4290tg20 =1562 H.

Окружная на червяке и осевая на колесе:

F_t1 = F_a2 = 2M₁/d₁ = 214,710³/50,0 = 588 H.

2.8. Расчетное контактное напряжение

_Н = 340(F_t2K/d₁d₂)^0,5,

где К – коэффициент нагрузки.

Окружная скорость колеса

v₂ = ₂d₂/2000 = 2,41200,0/2000 = 0,24 м/с

при v₂ < 3 м/с  К = 1,0

_Н = 340(42901,0/50,0200,0)^0,5 = 223 МПа,

недогрузка (239 – 223)100/239,0 = 6,8% < 10%.

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 = 40/(cos 5,71)³ = 40,6  Y_F2 = 1,54.

_F = 0,71,5442901,0/(445,0) = 21,0 МПа.

Условие _F < []_F = 82 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.