Расчет на прочность по напряжениям изгиба

По напряжениям изгиба рассчитывают только зубья колеса, так как витки червяка по форме и по материалу значительно прочнее зубьев колеса.

В приближенных расчетах червячное колесо рассматривают как косозубое. При этом в основную формулу для напряжений изгиба зубьев вводят следующие поправки и упрощения.

1. По своей форме зуб червячного колеса прочнее зуба косозубого колеса (примерно на 40%). Это связано с дуговой формой зуба и с тем, что во всех сечениях, кроме среднего, зуб червячного колеса нарезается как бы с положительным смещением (смотри хmна рис.9.5)

2. Для червячного зацепления

3. Для некоторого среднего значения 10⁰получим_0,93.

При этом формулу ( ) можно записать в виде

(9.20)

где - коэффициент расчетной нагрузки;m_n=mcos;_F по табл. [ ] с учетом эквивалентного числа зубьев колеса

z_ =z₂/cos³(9.21)

Расчетная нагрузка

Для червячных передач приближенно принимают

К_Н= К_F=K_K_

где K_- коэффициент динамической нагрузки;K_- коэффициент неравномерности нагрузки.

Одним из достоинств червячной передачи является плавность и бесшумность работы. Поэтому динамические нагрузки в этих передачах невелики. При достаточно высокой точности изготовления и скорости скольжения _s3 м/с,K_1.

Хорошая прирабатываемость материалов червячной пары уменьшает неравномерность нагрузки по контактным линиям. При постоянной внешней нагрузке K_= 1.

В общем случае, при выполнении рекомендаций по точности (см.табл.9.2) и

жесткости червяка ( ), можно принимать

К_Н= К_F1,11,4 (9.22)

Большие значения – для высокоскоростных передач и переменной нагрузки.

Материалы и допускаемые напряжения

В связи с высокими скоростями скольжения и неблагоприятными условиями смазки материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию.

Червякисовременных передач изготовляют из углеродистых или легированных сталей. Наиболее нагрузочной способностью обладают пары, у которых витки червяка подвергают термообработке до высокой твердости (закалка, цементация и пр.) с последующим шлифованием или полированием.

Червячные колеса изготавливают преимущественно из бронзы, реже из латуни или чугуна. Оловянные бронзы типа ОФ10-1, ОНФ и другие считаются лучшим материалом для червячных колес, однако они дороги и дефицитны. Их применение ограничивают наиболее ответственными передачами с большими скоростями скольжения (_sдо 25 м/с).

Применяют заменители оловянных бронз, например сурьмяно-никелевые и свинцовистые бронзы.

Безоловянистые бронзы, например, алюминиево-железистые типа АЖ9-4 и другие, обладают повышенными механическими характеристиками (НВ, _в), но имеют пониженные противозадирные свойства. Их применяют в паре с твердыми червяками для передач, у которых_s10 м/с.

Чугун серый или модифицированный допускают для применения при _s2 м/с.

Допускаемые контактные напряжения для оловянистых бронз определяют из условий стойкости против износа и усталостного выкрашивания, для других материалов – из условий отсутствия заедания.

Для проверки червячных передач на статическую прочность по изгибу при кратковременных перегрузках, которые не учитывают в основном расчете, предельные допускаемые напряжения можно принимать:

[_F]_max0,8_T– для бронзы, [_F]_max0,6_ви– для чугуна.