Расчет быстроходной ступени
Расчет ведется методом эквивалентных циклов
1. Выбор материала червяка и колеса
Так как передача длительно работающая, принимают материал для червяка сталь 40 с термообработкой: улучшение и закалка ТВЧ НRС 45…50. Витки шлифуют.
Для выбора материала колеса определяют ориентировочную скорость скольжения
м/с.
Для колеса выбираем бронзу Бр.ОЦС6-6-3, отливка в металлическую форму:
=200
МПа,
=90
МПа.
2. Допускаемые напряжения
Принятая бронза относится к материалам I-ой группы.
Допускаемое контактное напряжение.
,
МПа,
где К0– коэффициент, учитывающий качество и точность обработки червяка; для твердых шлифованных и полированных витков червякаК0 = 0,95;
=
200 МПа - предел прочности материала
колеса;
-
коэффициент, учитывающий интенсивность
износа материала колеса;
– коэффициент долговечности.
Общее число циклов перемены напряжений
,
где
– время работы передачи, ч.
Коэффициент долговечности
,
здесь
где
=0,2
с учётом II-го типового режима (табл. 7).
Таблица 7
|
Режим работы |
Коэффициент долговечности по методу эквивалентных циклов | |
|
|
| |
|
0 I II III IV V |
1 0,416 0,2 0,121 0,081 0,034 |
1 0,2 0,1 0,04 0,016 0,004 |
Коэффициент, учитывающий интенсивность износа материала колеса
.
Тогда допускаемое контактное напряжение
МПа.
Допускаемые напряжения изгиба
Условный предел выносливости при изгибе
МПа,
где
=
90 МПа,
=
200 МПа.
Коэффициент долговечности при изгибе
,
где
=0,1
с учётом II-го режима типового нагружения.
Тогда допускаемое напряжение изгиба
.
3. Предварительное межосевое расстояние
,
где Ка= 610 – для эвольвентных червяков;
Т2Н=Т2= 600 Нм;Т2=Т3=600 Нм.
КА= 1,25 – коэффициент внешней динамики (см. раздел 2).
Полученное значение округляем до
стандартного значения в большую сторону
=200мм
Число витков червяка z1=1, т.к.uЧЕР=36.
Число
зубьев червячного колеса
.
Модуль передачи
мм.
Принимаем стандартное значение m=8 мм.
Коэффициент диаметра червяка
;
.
Для увеличения жесткости принимаем q= 14, хотя это значение не лежит в расчетных пределах.
Коэффициент смещения инструмента
;
.
Окончательные
параметры передачи;
=200
мм,z1=1;z2=36;m=8 мм,q=14,x=0.
Фактическое передаточное число
.
Отклонение
передаточного
числа от заданного
;
.
4. Уточненное межосевое расстояние
здесь
=5300
– для эвольвентных червяков;
Т2Н – расчетный момент на колесе в Нм;
Т2Н=Т2max– при расчете методом эквивалентных циклов;
= 1,3;
= 1.
По ГОСТ 2144-76 принимаем
=200
мм,q=14,m=8
мм.
Угол подъема линии витка червяка на делительном цилиндре
.
Фактическое передаточное число
.
5. Геометрические размеры червяка и колеса
Делительный диаметр червяка
мм.
Диаметр вершин витков
мм.
Диаметр впадин
мм.
Длина нарезной части
;
т.к.
витки червяка шлифуют, то
мм.
Диаметр делительной окружности колеса
мм.
Диаметр окружности вершин зубьев
мм.
Диаметр окружности впадин
мм.
Диаметр колеса наибольший
;
мм,
где К=2 – для эвольвентных червяков.
Ширина венца
мм,
где
=
0,355 приz1=1
6. Проверочный расчёт передачи на прочность
Для z1=1 иq=14;
.
Угловая скорость червяка
рад/с.
Окружная скорость на червяке
;
.
Скорость скольжения в зацеплении
Расчётное контактное напряжение
;
Условие прочности выполняется.
7. Определяют КПД передачи
где
- приведенный угол трения.
8. Силы в зацеплении
Окружная сила на колесе и осевая на червяке
.
Окружная сила на червяке и осевая на колесе
.
Радиальная сила
.
9. Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба
Эквивалентное число зубьев
.
Тогда
=1,61 (см. раздел 7).
Расчётное напряжение изгиба
Условия прочности выполняются.
10. Тепловой расчёт
Температура нагрева масла (корпуса) при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения
где Р1= 4 кВт – мощность на червяке;
– КПД червячной передачи;
– коэффициент, учитывающий
отвод теплоты от корпуса редуктора в
металлическую плиту или раму;
– максимальная допустимая температура;
КТ=12…18 Вт/м2 0С – коэффициент теплоотдачи для чугунных корпусов при естественном охлаждении;
А– приближенная поверхность охлаждения в зависимости от межосевого расстояния в метрах, м2
м2.