5. Пример выполнения расчетов при проектировании червячной передачи

5.1 Исходные данные для проектирования

• Вращающий момент на колесе 1920 Н∙м;

• Частота вращения колеса =20,1 об/мин;

• Передаточное число =40;

• Время работы передачи (ресурс) =18000 ч;

• Условия работы:

• Передача с нижним расположением червяка;

• Реверсивность, средние динамические нагрузки;

• Требования к компактности – средние;

• Мелкосерийное производство.

5.2 Предварительные расчеты

5.2.1 Предварительная скорость скольжения:

м/сек.

5.2.2 Выбор материала червячной пары

По рекомендациям п. 2.2.2, с учетом предварительной скорости скольжения =4,497 м/сек, выбираем материал венца червячного колеса из группыII – безоловянная бронза БрА9Ж3Л. Учитывая мелкосерийное производство выбираем литье в песчаные формы. По табл. 3.1 [3] прочностные характеристики для бронзы БрА9Ж3Л: =425 МПа,=195 МПа.

По рекомендациям п. 2.2.3, с учетом материала венца червячного колеса выбираем материал червяка – сталь 40ХН с поверхностной закалкой до твердости 45…53 HRC с последующей шлифовкой. Степень точности изготовления червяка – 8.

5.2.3 Выбор типа червяка

По рекомендациям п. 1.2, с учетом характера передачи (среднескоростная силовая передача) и передаваемой мощности (свыше 2 кВт), выбираем эвольвентный червяк ZJ.

5.3 Допускаемые напряжения

5.3.1 Допускаемые контактные напряжения (для группы II):

МПа.

где = 300 МПа для червяков с твердостью на поверхности витковHRC.

5.3.2 Допускаемые изгибные напряжения (для группы II)

Эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи:

,

где – время работы передачи, ч.

Коэффициент долговечности:

.

Исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов группыII:

МПа.

Допускаемое изгибное напряжение:

МПа.

Так как передача работает в реверсивном режиме, то полученное значение нужно уменьшить на 25%:

Окончательно принимаем: МПа.

5.4 Проектировочный расчет

5.4.1 Основные параметры передачи

Так как 40, то число заходов червяка1.

Межосевое расстояние, мм:

мм,

где = 610 для эвольвентных червяков;

–коэффициент концентрации нагрузки: при постоянном режиме нагружения (как самый неблагоприятный вариант) = 1.

Полученное межосевое расстояние округляем в большую сторону: 250 мм.

Число зубьев колеса:

.

Модуль передачи:

мм;

Модуль округляем до ближайшего стандартного значения в полученном диапазоне: 10 мм.

Коэффициент диаметра червяка:

.

Минимально допустимое значение q из условия жесткости червяка:

.

.

10 > 8,48.

Условие жесткости червяка соблюдается, дополнительной проверки жесткости не требуется.

Коэффициент смещения:

.

Так как коэффициент смещения находится в рекомендованном диапазоне значений: –1  x  0, то окончательно принимаем полученные значения , ,и q.

Угол подъема линии витка червяка:

на делительном цилиндре:

рад = 5, 71º;

на начальном цилиндре:

рад = 5,71º.

Фактическое передаточное число:

.

Погрешность передаточного числа:

5.4.2 Размеры червяка и колеса (см. п. 2.5, рис. 2.3)

Диаметр делительной окружности червяка:

мм.

Диаметр окружности выступов червяка:

мм.

Диаметр окружности впадин червяка:

мм.

Диаметр делительной окружности червячного колеса:

мм.

Диаметр окружности выступов:

мм.

Диаметр окружности впадин:

мм.

Диаметр колеса наибольший:

мм,

где – для передач с эвольвентным червяком.

Ширина венца:

мм;

Длина нарезанной части червяка :

221,95 мм.

Принимаем b₁ = 222 мм.