9_Червячные передачи_продолжение

12

Червячные передачи (продолжение)

Коррегирование червячного зацепления.

Коррегирование червячного зацепления производят в 2-х случаях:

1) Если по прочностным расчетам получили aw дробное (a_w=121,5 –недопускается).

2) Необходимо вписаться в стандартное межосевое расстояние a_w.

Коэффициент смещения для червячного колеса (червяк не коррегируют) находится из соотношения:

прин-е расч-е

Принимается .

В целях увеличения прочности червячных колёс желательно, чтобы х был с «+».

Для червячного колеса:

- средний диаметр вершин зубьев червячного колеса

- делительный диаметр

- средний диаметр впадин червячного колеса

- угол подъема

.

Дано: m=6.3 q=10 z2=31 z1=1	. Принимаем . ; .

Кинематика

В червячной передаче передаточное отношение не равно , т.к. в относительном движении начальные цилиндры не обкатываются, а скользят.

Точность изготовления.

Согласно ГОСТ 3675-81 на червячные передачи имеется 12 степеней точности.

Для червячных редукторов принимают степени точности 5; 6; 7; 8 и 9.

Если требуется высокая кинематическая точность, то 3, 4, 5 и 6-ю степень.

В РГЗ при принимают ст. точности Ст 7В ГОСТ 3675-81.

Скорость скольжения.

Окружная скорость червяка:

.

Окружная скорость червячного колеса:

.

Скорость скольжения всегда направлена по касательной к профилю зуба.

.

По назначается степень точности и определяются расчётные коэффициенты.

КПД червячных передач:

В начале расчета, когда параметры передач еще неизвестны, задаются следующими кпд червячных передач:

	z1=1
	z1=2
в РГЗ	z1=2
	z1=4

В начале расчета кпд можно определить более точно по формуле:

; где - угол подъема; - угол трения.

В РГЗ q – задается, q=8, 10 или 12,5.

КПД червячной передачи увеличивается с увеличением числа заходов червяка (увеличивается ) и с уменьшением коэффициента трения или угла трения .

Если ведущим является колесо, то

. При - передача движения в обратном направлении (от колеса к червяку) становиться невозможной, т.е. соблюдается условие самоторможения. Свойство самоторможения червячных передач используют в грузоподъемных механизмах. Для надежности самоторможения рекомендуют .

После определения размеров передачи значение выбранного кпд проверяют расчетом.

Усилия в зацеплении.

Окружная сила на шестерне (червяке) направлена в сторону противоположную вращения, на колесе – по вращению.

Методика расчета червячных передач.

1. Назначают материал червяка и червячного колеса.

Обычно червяк стальной, легированный и полированный (для уменьшения заедания).

Ручная передача	Сталь 45
Машинная передача	Сталь 40Х Сталь 40ХН	НRC 45…56 закалка ТВЧ
	18ХГТ	цементация,
	30ХГТ	закалка ТВЧ
	12ХН3А

В РГЗ V_ск <2м/с применяют чугун СЧ15.

При V_ск =2…4…6…10м/с прим. Бр АЖ9-4А (отливка в земляную форму или в кокиль).

Для назначения марки бронзы ориентировочно определяют V_ск.

.

При V_ск =5…25м/с прим. бронзы БрОФ10-1 (оловянно-фосфорные).

2. Определение допускаемых контактных напряжений.

а) для оловянно-фосфорных бронз.

, где по таблице.

; где - базовое число циклов напряжений

- действительное число циклов изменений напряжений.

При нагрузке, заданной графиком – определение аналогично зубчатым колёсам.

Если , то принимают , тогда:

.

Если , то принимают

б) для алюминиево-железистых бронз и чугунов находят по таблицам, задавшись скоростью скольжения V_ск.

3. Определение допускаемых напряжений изгиба.

Для нереверсивных передач равняется:

.

Для реверсивных передач равняется:

, где определяются по таблицам.

; где .

Если , то .

Если , то .

определяют аналогично цилиндрическим зубчатым колёсам.

4. Определяем, исходя из расчета на контактную выносливость и отсутствия заедания требуемое межосевое расстояние .

,

где z₂ – число зубьев колеса , q – задается 8; 10; 12,5.

→ находим ориентировочно из предыдущих расчетов.

.

В РГЗ =0,82 при z₁=2.

КП

- коэффициент нагрузки – задается в пределах =1,2…1,4

После определения aw, его округляют по ГОСТ

и определяют требуемый модуль зацепления:

→ принимаем модуль по ГОСТ, а также значение q = 8; 10;12,5; 16; 20.

При этом делаем несколько пробных расчетов, т.е. назначают различные m и q с таким расчётом, чтобы требуемое межосевое расстояние было близко к расчетному. При этой процедуре возможно применение коррегирования или изменения числа зубьев колеса ,но так чтобы передаточное отношение И отличалось от заданного более, чем на ±5%.

5. Размеры червяка и червячного колеса.

Геометрия червяка:

-делительный диаметр ;

-диаметр вершин витков червяка

-диаметр впадин червяка

- длина нарезанной части червяка

	z1=1; 2
	z2=4.

При шлифованном и коррегированном червяке значение b₁ увеличивают: на 20…25мм при ; на 30…40мм при ; на 50мм при .

- шаг червяка

Червячное колесо:

-делительный диаметр ;

-диаметр вершин витков червяка ;

-диаметр впадин червяка ;

- наибольший диаметр червячного колеса

;

- ширина венца колеса

.

6. Определение скорости скольжения:

, м/с.

где

По скорости скольжения по таблицам назначают степень точности.

В РГЗ назначают ст. точности Ст 7В ГОСТ 3675-81.

7. Проверка червячного зацепления на контактную прочность и отсутствие заедания.

Определяем рабочие контактные напряжения.

.

В данной формуле уточнены.

, где .

φ – принимают по таблице в зависимости от .

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба.

, где θ– коэффициент деформации червяка (определяется по таблицам) в зависимости от z₁ и q; х- коэф. учитывающий характер нагрузки:

х=1	пост. нагрузка
х=0,6	перемен. нагрузка
х=0,3	значит. колебания нагрузки

- скоростной коэффициент.

=0,3+0,1U+0,02V_ск, где U – степень точности U = 7; V_ск =5м/с.

=0,3+0,1∙7+0,02∙5 =1,1.

Рабочие напряжения могут быть больше допускаемых не более, чем на 5…6%. Если больше, например 8…10%, то можно увеличить степень точности, но не выше СТ6 и уточнить коэффициент. В крайнем случае можно увеличить межосевое расстояние и сделать перерасчет. Рабочие напряжения могут быть больше не более чем от 10 до 20%. В этом случае возможно взять другой материал, а в большинстве случаев необходимо уменьшить расстояние a_w и сделать перерасчёт.

Проверка зубьев червячного колеса на изгиб:

Зубья червячного колеса имеют дугообразную форму зуба, поэтому они более прочные, чем зубья косозубого колеса.

Проверка производится по тем же формулам, что и для косозубых колес, с учётом понижающих напряжений, учитываемых коэффициентом 0,7.

,

где ; - коэф. формы зуба, принимается по табл. в зависим. от эквивалентного числа зубьев ; .

Рабочие напряжения не могут быть больше допускаемых. В противном случае необходимо увеличить m и сделать перерасчет. В крайнем случае - изменить материал.

Тепловой расчет червячной передачи

Выполняется после эскизной компоновки, когда габариты редуктора известны.

Тепловая мощность редуктора , где Р₁-мощность на входном валу, кВт.

Мощность теплоотдачи: ,

где А, м² – площадь поверхности редуктора без учёта площади днища. Если корпус снабжен охлаждающими ребрами, то учитывают только 50% площади их поверхности;

- температура окружающей среды (воздуха), обычно =20⁰С;

- коэффициент теплоотдачи:

- при отсутствии вентиляции,

- при хорошей вентиляции;

Ф₁ и Ф₂ приравниваются и находится температура масла:

.

Если при расчёте получается , то:

1) увеличивают площадь охлаждения за счёт ребер;

2) на червяке ставят крыльчатку;

3) в крайнем случае применяют принудительное охлаждение.

Смазка редукторов.

1. Смазка червячных редукторов.

а) при верхнем червяке

Во избежании потерь на разбрызгивание и перемешивание масла его заливают в корпус на высоту погружения червячного колеса примерно равной 1/3 радиуса.

б) При нижнем червяке.

Червяк погружают не менее, чем на высоту зуба.

Сорт масла выбирается по таблицам в зависимости от назначения передач и скорости скольжения V_ск.

Ориентировочно объём масла заливаемого в корпус определяется из расчета: 0,35…0,7л на 1кВт.

Действительное кол-во масла определяется при эскизной компоновке, определяя площадь ванны и её высоту.

2. Смазка редукторов с цилиндрическими зубчатыми колесами (двухступенчатые).

В цилиндрических редукторах масло заливается на высоту 1/3 радиуса тихоходного колеса. При этом колесо промежуточной ступени должно погружаться на высоту не менее высоты зуба h. Если это условие не выполняется, то:

- изменяют диаметры колёс и делают перерасчёт;

- на быстроходной ступени устанавливаются приспособления для разбрызгивания масла.