3. Вказівки по розрахунку черв’ячних передач з циліндричним черв’яком

3.1 Порядок розрахунку черв’ячних передач

3.1.1. Вибираємо матеріали черв’яка і черв’ячного колеса (п.1).

3.1.2. Знаходимо допустимі напруження і (п.2).

3.2 Проектний розрахунок

Проводячи проектний розрахунок, визначають міжосьову відстань черв’ячної передачі за такою формулою:

(7)

де - крутний момент на валу черв’ячного колеса, Нм;

- допустиме контактне напруження, МПа;

- коефіцієнт діаметра черв’яка (вибирають по табл. 8).

Отримане по формулі (7) значення для черв’ячних редукторів загального призначення округляють до найближчого стандартного значення у відповідності до ГОСТ 2144-76 (табл. 6).

Таблиця 6

1-й ряд	Міжосьова відстань по ГОСТ 2144-76
	40	50	63	80	100	125	160	200	250	315
2-й ряд	-	-	-	-	-	140	180	225	280	355

Примітка: 1-му надається перевага над 2-м.

Для вписування в стандартну міжосьову відстань черв’ячні передачі виконують із зміщенням. Коефіцієнт зміщення (-1≤x<1) визначають за формулою:

(8),

де - стандартна міжосьова відстань, мм;

- модуль зачеплення (попередньо визначають по формулі (8) при х = 0 і округляють до стандартного значення по табл. 7).

Значення і m обов’язково приймають стандартними (табл. 7 і 8). Це необхідно, щоб черв’ячне колесо можна було нарізати стандартною черв’ячною фрезою.

Таблиця 7

Ряд	Модулі черв’ячних циліндричних передач по ГОСТ 19672-74, СТ СЄВ 287-76
1-й	2	2,5	-	3,15	-	4	5	-	6,3	-	8	10	-	12,5	16	20
2-й	-	-	3	-	3,5	-	-	6	-	7	-	-	12	-	-	-

Примітка: 1-му надається перевага над 2-м.

Таблиця 8

Ряд	Значення по ГОСТ 19672-74
1-й	-	8	-	10	-	12,5	-	16	-	20
2-й	7,1	-	9	-	11,2	-	14	-	18	-

Примітка: 1-му надається перевага над 2-м; допускається використовувати = 7,5 і 12.

Якщо значення х не входить у вказані межі, вибирають інше значення , яке відповідає прийнятому модулю або варіює числом зубців колеса в межах ±2 од., в результаті деякого відхилення від передаточного числа.

3.3 Перевірочний розрахунок

3.3.1. Розрахунок на контактну витривалість робочих поверхонь зубців черв’ячного колеса.

Контактне напруження визначають за формулою:

(9),

де - коефіцієнт, що залежить від контактуючих матеріалів пари (вінець колеса – черв’як) і кута зачеплення . При = 20 для сполучної пари бронза - сталь коефіцієнт = 380 МПа і чавун - сталь = 410 МПа;

,

де - початковий, а при х = 0 - дійсний діаметр черв’яка, мм; - колова сила на черв’ячному колесі, Н, що визначається за найбільшим крутним моментом на валу колеса , Нм, або за потужністю, що передається:

,

ККД черв’ячної передачі, визначають за залежністю:

,

де , , , - коефіцієнти, що враховують відповідно втрату потужності в опорах, черв’ячному зачепленні, на розбризкування і розмішування змазки і на привод вентилятора, якщо останній продуманий конструкцією для обдування корпуса.

Значення можна вибрати по табл. 9

Таблиця 9

ККД черв’ячної передачі
Число заходів	1	2	4
=	0,7…0,75	0,75…0,82	0,87…0,92

Коефіцієнт навантаження =; коефіцієнт нерівномірності розподілення навантаження по ширині вінця колеса розраховують за наступною формулою:

(11),

де - коефіцієнт деформації черв’яка (вибирають по табл. 10);

= - середній по часу дії крутний момент на валу колеса ( - відповідно крутний момент, час роботи і частота обертання червячного колеса при режимі );

- максимально довго діючий (розрахунковий) крутний момент на валу черв’ячного колеса.

При постійному навантаженні = 1.

Таблиця 10

Число заходів черв’яка	Коефіцієнт деформації черв’яка при коефіцієнті діаметра черв’яка
	7,1	8	9	10	11,2	12	12,5	14
1 2 4	57 45 37	72 57 47	89 71 58	108 86 70	127 102 82	147 118 95	157 125 101	190 152 123

Коефіцієнт динамічного навантаження , залежить від швидкості ковзання , прийнятого ступеня точності виготовлення черв’ячної пари, вибирають по табл. 11.

Таблиця 11

Ступінь точності по ГОСТ 3675-56	Коефіцієнт динамічного навантаження при швидкості ковзання , м/с
	до1,5	вище 1,5	вище 3	вище 7,5	вище 12	вище 18
6	-	-	1	1,1	1,3	1,4
7	1	1	1,1	1,2	-	-
8	1…1,1	1,1…1,2	1,2…1,3	-	-	-
9	1,2…1,3	-	-	-	-	-

Швидкості ковзання , м/с визначають за залежністю:

(12),

де - початковий кут підйому лінії витка черв’яка (при х = 0);

− - ділильний кут підйому витка.

(13),

де - вибирають по табл. 12.

Таблиця 12

Число заходів черв’яка	Кути підйому лінії витка черв’яка на ділильному циліндрі при коефіцієнті діаметра черв’яка
	16	14	12	12,5	10	9	8
1	3º34'35"	4º05'08"	4º45'49"	4º34'26"	5º42'38"	6º20'25"	7 º 07'30"
2	7º07'30"	8º07'48"	9º27'44"	9º05'25"	11º18'36"	12º31'44"	14º02'10"
4	14º02'10"	15º56'43"	18º26'06"	17º44'41"	21º48'05"	23º57'45"	26º33'54"

Коефіцієнт , який враховує умовний кут обхвату черв’яка колесом і кут підйому лінії витків черв’яка. Умовний кут обхвату визначають точками перетину кіл, діаметром з торцевими (контурними) лініями вінця черв’ячного колеса за формулою:

(14);

(15);

(16).

3.3.2. Розрахунок зубців колеса на витривалість при згині.

Перевірочний розрахунок зубців вінця черв’ячного колеса на витривалість при згині проводять за такою формулою:

(17)

де - коефіцієнт, що враховує форму і підвищену міцність зуба черв’ячного колеса, в результаті його дугову форму і виконаного у всіх січних, крім середнього, як би з позитивним зміщенням (вибирають по табл. 13).

– коефіцієнт навантаження.

Таблиця 13

Число зубців еквівалентного колеса	20	24	26	28	30	32	35	37	40	45	50	60	80	100	150
	1,98	1,88	1,85	1,8	1,76	1,71	1,64	1,61	1,55	1,48	1,45	1,4	1,34	1,31	1,27