3.4 Геометричний розрахунок
Розміри червяка визначають за наступними формулами, мм:
= 
(18);
= 
(19);
= 
(20).
Формули
для визначення довжини нарізної частини
черв’яка
по ГОСТ 19650-74 наведені в табл. 14.
Таблиця 14
|
x |
| |
|
|
| |
|
-1 |
≥(10,5+ |
≥(10,5+ |
|
-0,5 |
≥(8+0,06
|
≥(9,5+0,09
|
|
0 |
≥(11+0,06
|
≥(12,5+0,09
|
|
0,5 |
≥(11+0,1
|
≥(12,5+0,1
|
|
1 |
≥(12+0,1
|
≥(13+0,1
|
= 1; 
= 2;
= 4;
)
m
)
m
)
m
)
m
)
m
)
m
)
m
)
m
)
m
)
m
Примітка:
1.При проміжному значенні коефіцієнта
x
довжина
вибирається відповідно до того з двох
ближніх значень 
,
яке дає більше 
.
2.Для
шліфованих і фрезерованих черв’яків
отриману по таблиці довжину 
,
потрібно збільшувати при m<10
мм
на 25 мм; при m≥10…16
мм
- на 35…40 мм і при m>16
мм
- на 50 мм.
Розміри черв’ячного колеса розраховують за наступними формулами, мм:
(21);
(22);
(23).
Найбільший
діаметр черв’ячного колеса 
і ширина вінця колеса 
знаходять по формулам, приведеним в
табл. 15.
Таблиця 15
|
Число заходів
черв’яка |
Найбільший
діаметр колеса |
Ширина вінця
черв’ячного колеса |
|
1 2 3 |
≤
<
≤ |
≤0,75
≤0,75
≤0,67 |
,
мм
,
мм
3.5 Силовий розрахунок
Колова сила на черв’ячному або осьова сила на черв’якові, Н:
(24);
Осьова сила на колесі або колова на черв’якові, Н:
(25);
Радіальна сила на колесі чи черв’якові, Н:
(26).
3.6 Тепловий розрахунок
Для
черв’ячних передач, що працюють в
безперервному або повторно-короткочасовому
режимі без штучного охолодження, за
формулою (27) визначають робочу температуру
масла і порівнюють з допустимою
[
]:
(27),
де
- температура навколишнього повітря,
ºС,
при
відсутності спеціальних вказівок 
приймають рівною 20ºС;
- коефіцієнт теплопередачі корпуса,
,
для звичайного охолодження в залежності
від циркуляції повітря в приміщенні і
масла в масляній ванні, 
= (8,7…17,5) 
.
Більше значення 
потрібно приймати при хорошій циркуляції
повітря, чистій поверхні корпуса,
відсутності всередині нього ребер, що
являється перешкодою рухомості масла,
інтенсивній циркуляції і малій в’язкості
масла;
- площа вільної поверхні охолодження
корпуса, включаючи 70% площі поверхні
ребер і собишок, 
;
- коефіцієнт, що враховує тепловідвід
в раму чи плиту фундаменту, при приляганні
корпуса по більшій поверхні (
= 0,3);
= 
-
коефіцієнт, що враховує зменшення
тепловиділення за одиницю часу циклу
роботи черв’ячної передачі за рахунок
переривів і зниження навантаження;
-
продовжуваність циклу;
,
-
потужність і продовжуваність і-го
ступеня навантаження.
Для
передач, що працюють в неперервному
режимі, 
= 1.
Допустиму температуру масла зазвичай приймають:
[
]
=
80…90ºС.
3.7 Приклад розрахунку черв’ячної передачі редуктора
Розрахувати
черв’ячну передачу редуктора з
Архімедовим черв’яком по наступним
даним:
=
5,0
кВт, 
= 1470
,
u
= 25.
Термін служби передачі t
= 12000
год. Навантаження постійне, реверсивне.
Розв’язання
3.7.1. Кінематичний розрахунок.
Визначаємо потужність по вихідному валу редуктора, кВт:
= 
=
5,0
0,8 = 4,0.
де
=
0,8
(прийнято по табл. 9 для двухзаходного
черв’яка).
Визначаємо
частоту обертання вихідного валу,
:
= 
= 
= 58,8.
Знаходимо
крутні моменти на вадах, Н
м:
=
= 
=
32,48;
=
= 
= 649,66.
3.7.2. Вибір матеріалу черв’яка і черв’ячного колеса.
У
відповідності
з п. 1 в якості матеріалу черв’яка
вибирають сталь 40ХН. Призначають термічну
обробку - загартовування. По табл. 1
знаходять механічні властивості вибраної
сталі. HRC
= 50…56 (поверхні); 
= 269…302 (серцевини), 
= 900 МПа;
= 740 МПа. Витки черв’яка шліфуємо і
поліруємо.
Оскільки частота обертання вала черв’яка значна (отже значною буде і швидкість ковзання витків черв’яка по зубцям колеса), в якості матеріалу вінця черв’ячного колеса вибирають оловянисту бронзу Бр. Оф 10-1 (див. табл. 2).
3.7.3. Вибір допустимих напружень.
По
табл. 3 для бронзи Бр. Оф 1-1 при виливці
в землю допустимі напруження 
= 180 МПа (
= 
)
і 
=
МПа (реверсивне навантаження, 
= 
).
Значення 
і
визначені
для пари, коли черв’як шліфований і
полірований, твердість робочих поверхонь
витків HRC>45.
Допустиме
контактне напруження 
(МПа) визначають за формулою (1):
= 
;
= 
;
= 
.
Оскільки
значення 
для м’яких бронз не може бути менше,
ніж 0,67, то приймають 
= 0,67.
Допустиме напруження на згин, МПа, розраховують за формулою (4):
= 
де
= 
;
.
Оскільки
значення 
для бронз обмежене значенням 0,54, то
приймають 
= 0,54.
3.7.3. Визначаємо міжосьову відстань черв’ячної передачі за формулою (7), мм:
= 
,
де
(прийнято раніше);
= 
;
(черв’як двузаходний).
По
ГОСТ 2144-74 (див. табл. 6) вибирають 
(вважаючи редуктор стандартним). Приймаючи
коефіцієнт зміщення 
,
з формули (8) попередньо знаходять модуль,
мм:
.
По
ГОСТ 19672-74 і СТ СЄВ 267-76 (див. табл. 7)
вибирають 
мм. По ГОСТ 19672-74 значення 
(див. табл. 8).
За формулою (8) визначають коефіцієнт зміщення:
х
= 
.
По
рекомендації 
повинен знаходитися в межах -1≤
1.
Отримане значення 
не відповідає цій рекомендації, тому
число зубців колеса збільшують на два.
Приймають 
,
тоді:
х
= 
.
Дійсне передаточне число:
= 
.
Частота
обертання вала колеса, 
:
= 
= 
= 56,5,
що
не дуже відрізняється від розрахованої
раніше 58,8 
(на 3,9% ≤ 5%).
3.7.5. Перевірочний розрахунок на контрактивну витривалість робочих поверхонь зубців черв’ячного колеса виконують за формулою (9):
= 
МПа,
де
МПа (для пари бронза-сталь),
Н;
Нм;
мм;
мм.
-
коефіцієнт
навантаження; 
(при
постійному навантаженні); 
- залежить від швидкості ковзання:
= 
м/с;
де 
(табл. 12).
Приймаємо
ступінь точності передачі 8-ю (по табл.
11), знаходимо 
:
;
;
;
мм; 
мм.
Приймаємо
мм.
Оскільки
МПа, умова контактної міцності виконана.
3.7.6. Виконуємо перевірочний розрахунок передачі на згин за формулою (17):
МПа,
де
(табл. 13, при 
);
;
Оскільки
МПа,
умова міцності на витривалість зубців
при згині виконується.
3.7.7. Геометричний розрахунок передачі.
Розміри черв’яка визначають за наступними формулами, мм:
= 
;
= 
= 
;
= 
= 
.
Довжина нарізної частини черв’яка (табл. 14):
мм
мм (приймаємо 
мм).
Розміри черв’ячного колеса визначають за наступними формулами, мм:
= 
;
= 
;
= 
.
(визначене раніше).
3.7.8. Силовий розрахунок передачі.
Колова сила на черв’ячному колесі або осьова сила на черв’якові, Н:
= 
= 
.
Осьова сила на колесі або колова на черв’якові, Н:
= 
= 
.
Радіальна сила на колесі або черв’якові, Н:
= 
.
Примітка: тепловий розрахунок виконують після визначення розмірів корпуса редуктора при ескізному проектуванні.