3.2. Проектирование червячных передач

Исходные данные: , [H·м] - вращающий момент на червячном колесе; , [мин^-1] - частота вращения червяка; , [Вт] - мощность на валу червяка; - передаточное отношение передачи; , [час] - срок службы передачи.

3.2.1. Выбор материала и расчет допускаемых напряжений

Выбор материала. Червяки передач малой мощности (1,0…2,0 кВт) при небольшой длительности работы выполняют из сталей 45 (ГОСТ 1050-88) и 40Х, 40ХН (ГОСТ 4543-71) при термообработке - улучшение с твердостью 350HB.

Червяки для передач большой мощности при условии длительной работы выполняют из конструкционных легированных сталей 20Х, 12ХН3А, 18ХГТ (ГОСТ 4543-71) при термообработке - цементация и закалка с твердостью 56...63 HRC, а также из сталей 40Х, 40ХН (ГОСТ 4543-71) при термообработке - закалка с твердостью 45...55HRC. После закалки такие червяки шлифуют и полируют.

Механические свойства сталей для червяков приведены в табл. 3.2.

Червячные колеса обычно делают составными: центр из чугуна; венец из антифрикционного материала: бронзы, латуни или чугуна. Для червячных колес применяют: оловянистые бронзы БрО10Ф1, БрО10Н1Ф1, БрО5Ц5С5 (ГОСТ 613-79); безоловянистые бронзы БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79); латуни ЛАЖМц 66-6-3-2 (ГОСТ 17711-93); серый чугун СЧ15, СЧ20 (ГОСТ 1412-85).

Марку материала выбирают в зависимости от скорости скольжения по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Скорость скольжения	10 м/с	5...10 м/с	2…5 м/с	2 м/с
Марка материала	БрО10Ф1 БрО10Н1Ф1	БрО5Ц5С5	БрА9Ж3Л ЛАЖМц 66-6-3-2	СЧ 15 СЧ 20

Механические свойства материалов для изготовления венцов червячных колес приведены в табл. 3.2 и 3.3.

Ориентировочно скорость скольжения определяют по формуле

.

Допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба определяют только для материала венца червячного колеса как более слабого.

Допускаемые контактные напряжения. Для оловянистых бронз (БрО10Ф1, БрО10Н1Ф1, БрО5Ц5С5) допускаемые контактные напряжения определяют с учетом усталостного сопротивления, зависящего от числа циклов нагружения ,

,

где - условное значение допускаемого контактного напряжения; выбирают по табл. 3.2;

- коэффициент долговечности для контактных напряжений; .

Здесь число циклов нагружения . Если 25·10 ⁷, то принимают 25·10 ⁷. Причем 0,671,15.

Допускаемые контактные напряжения для безоловянистых бронз (БрА9Ж3Л) и латуней (ЛАЖМц 66-6-3-2) выбирают их условия сопротивления заеданию в зависимости от скорости скольжения по табл. 3.3. В этом случае .

Таблица 3.2

Марка бронзы	Способ отливки	Механические свойства, МПа
БрО10Ф1	В землю В кокиль Центробежный	230 275 285	140 200 165	130 190 200	60 72 65
БрО10Н1Ф1	В землю В кокиль Центробежный	200 260 290	120 150 170	144 180 208	46 60 65
БрО5Ц5С5	В землю В кокиль	145 200	80 90	104 144	30 40

Таблица 3.3

Марка бронзы	Способ отливки	Механические свойства, МПа
				в зависимостиот м/с
				0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
БрА9Ж3Л	В кокиль	500	230	182	179	173	167	161	150	95
ЛАЖМц66-6-3-2	В кокиль	638	236	172	169	154	149	141	128	93
СЧ 15	В землю	150		130	115	86				48

Допускаемые напряжения изгиба.Для всех марок бронз допускаемые напряжения изгиба определяют в зависимости от числа циклов нагружения по формуле

,

где - условное значение допускаемого напряжения изгиба, выбирают по табл. 3.2 и 3.3;

- коэффициент долговечности для напряжений изгиба, .

Если 1·10⁶, то принимают 1·10⁶, если 25·10⁷, то принимают 25·10⁷. Причем 0,541,00.