12.Тепловой расчет.

Червячные передачи вследствие их невысокого КПД работают с большим тепловыделением. Расчет передачи выполняют на основе теплового баланса: Q_выд= Q_отв , т.е. 10³(1 – η) Р₁= К_т(t_м – t_о) А(1 + k),

где η- КПД червячной передачи, Р₁ – мощность на червяке,

К_т – коэффициент теплопередачи (зависит от материала корпуса редуктора и скорости циркуляции воздуха – интенсивности вентиляции помещения)

К_т = (12…17) Вт/м^{2 о}С, t_м – температура масла в корпусе при непрерывной работе без искуственного охлаждения: t_м = t_о + 10³(1 – η)Р₁/[К_тА(1 + k)]<[t]_м ,

где [t]_м = ( 95…110)^оС – зависит от марки масла,

А – площадь поверхности корпуса, м² А = 12а _w^1,71,

k – коэффициент, учитывающий отвод тепла от днища редуктора в основание k = 0…0,3 ,

t_о – температура воздуха вне корпуса –20^о.

При наличии искусственного охлаждения (обдув корпуса воздухом, охлаждения масла водой проходящей через змеевик, циркуляционная система смазывания со специальным холодильником):

t_м = t_о + 10³(1 -η)Р₁/[{0,65(1 + k)К_т + 0,35К_тв}А]<[t]_м ,

К_тв = ( 21…40)Вт/(м^{2 о}С) - коэффициент теплоотдачи.

Расчет закрытых червячных цилиндрических передач

Исходные данные :

Р₁, Р₂ , кВт ; n₁ , n_{2 ;} мин^-1; Т₁ , Т₂ Н.м ; u

Схема, реверсивность, нагрузочный режим передачи.

1.Материалы и допускаемые напряжения.

Червяки изготовляют из стали. Наилучшее качество работы червячной передачи обеспечивают червяки, изготовленные как из цементируемых сталей (20Х, 18ХГТ) с твердостью после термообработки НRC_Э 58 …63, так и среднеуглеродистых сталей (45, 40ХН) с поверхностной закалкой до твердости НRC_Э 50 …55.С повышением твердости рабочих поверхностей витков сопротивление заеданию увеличивается. Необходимость обеспечить шероховатость поверхности витков червяка не грубее Rа 0,2 достигается шлифованием и полированием. Механические характеристики сталей (табл.1)

Критериями, определяющими работоспособность червячной передачи являются – контактная прочность рабочих поверхностей зубьев, их прочность при изгибе и износостойкость.(Это относится главным образом к зубьям червячного колеса).Венцы червячных колес рекомендуется изготавливать из материалов с хорошими антифрикционными и антизадирными свойствами: из бронзы, латуни, чугуна, композиционных металлокерамических материалов, пластмасс. По таблице 2 выбирают материал венца червячного колеса (σ_в, σ_т, Мпа) по ориентировочной скорости скольжения :

υ_s = 4,5 10^-3 w₁ Т₂ = 4,5 10^-4 n₁ Т₂ , м/с

1.1.Допускаемые контактные напряжения, Мпа:

при НВ червяка <350; HRC_Э червяка >45;

группа Ι [σ]_H =0,75Z_N C_v σ_B [σ]_H = 0,90Z_N C_v σ_B ;

группа II [σ]_H = 250 - 25υ_S [σ]_H = 300 - 25υ_S ;

группа ІІІ [σ]_H = 175 - 35υ_S [σ]_H = 200 - 35υ_S,

С_v – коэффициент, учитывающий износ материала колеса (табл.

Z_N – коэффициент долговечности :

Z_H = 60 n₂ L_h = 573 w₂ L_h , где L_h – ресурс редуктора, час.

При расположении червяка вне масляной ванны значения [σ]_H следует уменьшить на 15%.

1.2.Допускаемые изгибные напряжения, Мпа :

передача нереверсивная ; реверсивная ;

группа Ι, ΙΙ [σ]_F = (0,08σ_В+0,25σ_Т)Y_N; [σ]_F = 0,12 σ_В Y_N ;

группа ІІІ [σ]_F = 0,12 σ_И Y_N [σ]_F =0,06 σ_ИY_N ;

где Y_N – коэффициент долговечности, для колес, изготовленных из бронз

0,54 < Y_N < 1 , для колес из чугуна Y_N = 1.

2.Расчет межосевого расстояния и выбор основных параметров передачи

Предварительно задаются значением коэффициента расчетной нагрузки

К_Н = 1,1…1,4.Меньшее значение для передач с постоянной нагрузкой, большее – для высокоскоростных передач и переменной нагрузки.

2.1.Межосевое расстояние (мм.) из условия обеспечения контактной выносливости рабочих поверхностей зубьев червячного колеса:

полученное значение округляют в большую сторону до стандартного

(табл. )

2.2.Назначают число витков червяка Z₁ в зависимости от передаточного числа u :

таблица 1

u	8 - 14	14 - 30	> 30
Z1	4	2	1

По выбранному Z₁ определяем число зубьев колеса и округляем до ближайшего из ряда базовых чисел (табл. ): Z₂ = u Z₁.

По принятым Z₁, Z₂ уточняем передаточное число, которое не должно отличаться от номинального более чем на 4%

u=Z₂/Z₁ ;

2.3.Определяем осевой модуль зацепления, округляем его до стандартного значения (табл. )

m = (1,5 … 1,7)a_w/Z₂ .

2.4.Определяем коэффициент диаметра червяка (в зависимости от принятого значения модуля и числа витков червяка), округляем до стандартного (табл.

q=a_w/m – z₂ ,

При этом надо учитывать влияние q на к п д передачи, жесткость и прочность тела червяка. С уменьшением q увеличивается угол подъема линии витка червяка по делительному цилиндру, увеличивается к п д передачи, но жесткость и прочность тела червяка при этом снижаются. Минимально допустимое значение q_min = 0,212 Z₂.

По принятым параметрам определяем фактическое межосевое расстояние

a_w = 0,5m(Z₂ + q) , если полученное значение не соответствует стандартному, то необходимо изменить сочетания параметров m , q или определить коэффициент смещения x = (a_w/m) – 0,5(Z₂ + q), если по расчету получаем |x|> 1, то изменяем значения Z₂ и q добиваясь соблюдение условия

|x| < 1.