Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

№11033 методичка

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
1.79 Mб
Скачать

Коэффициент долговечности

K HL

8

10 7

, где N = 60 n2 Lh – число циклов перемены напряжений,

N

 

 

 

 

 

 

Lh - требуемый ресурс работы передачи, час. (до 25∙107 час.).

(Для среднего режима работы можно принять KHL от 1,0 до 1,15 ) [ 2, с. 109] .

Допускаемые напряжения для материала венца червячного колеса определяют по табл.18 [1, с. 35-37 ].

Таблица 18

Формулы расчета допустимых напряжений, МПа

Группа

На контактную прочность

На изгиб

материала

 

 

 

 

 

I

[ ]H = KHL∙СV ∙[σ]Н0

 

 

[σ]Н0 = 0,75…0,9 σВ*)

[ ]F = (0,08∙ B + 0,25∙ T)

II

[ ]H = [σ]Н0 - 25∙VS **)

 

 

 

 

III

[ ]H = 175 - 35∙VS

[ ]F = 0,22∙ BH ***)

 

 

 

Примечание: *) коэффициент 0,75 принимают для червяков с твердостью ≤ 350НВ

коэффициент 0,9 - для червяков с твердостью ≥ 45 . **) [σ]Н0 =250 МПа - для червяков с твердостью ≤ 350НВ

[σ]Н0 =300 МПа - для червяков с твердостью ≥ 45 .

***) BH = 1,5…2,2 B

Величины σВ и σТ определяются для принятого материала из табл. 17.

4.3.3. Расчёт основных геометрических параметров

Геометрические параметры определяют на основании следующих зависимостей [1 , с. 37-39 ].

Межосевое расстояние червячной передачи

aw

610 3

T2

(4.43)

 

2

 

 

H

 

 

 

 

31

 

Полученное значение округляют в большую сторону до числа из ряда нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69, [1 , с. 481] и все дальнейшие расчёты ведут по принятому значению.

Число заходов червяка z1 назначают в зависимости от передаточного числа uред:

 

 

uред

 

 

 

 

св.8 до 14

 

 

св.14 до 30

 

 

 

св.30

 

 

 

 

z1

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Число зубьев колеса

 

 

z2 = z1uред.

 

 

 

 

 

(4.44)

 

 

Модуль передачи

 

 

m= (1,4…1,7)

 

aw

.

 

 

 

 

 

(4.45)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По полученному интервалу значений модуля принимают стандартное

значение, взятое из табл.19, и все дальнейшие расчёты

также

ведут

по

принятому значению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент диаметра червяка

 

q

 

2aw

 

z2 .

 

 

(4.46)

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученное значение q заменяют на ближайшее стандартное.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 19

 

 

 

Рекомендуемые сочетания стандартных значений m и q.

 

 

m

 

 

2,5;

3,15;

 

4;

5

 

 

6,3;

8;

10;

12,5

 

 

 

16

 

 

q

 

8;

10;

12,5;

16;

20

 

8;

10;

12,5; 14;

 

16; 2 0

 

8;

10;

12,5;

16

Минимально допустимое значение q из условия жёсткости червяка qmin = 0,212 z2.

Коэффициент смещения

x

aw

0,5 z2 q .

(4.47)

 

 

 

m

 

 

 

 

Если по расчёту коэффициент смещения получается

 

x

 

1, то изменяют

 

 

значения aw, m, z2 или q.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фактическое передаточное число

 

u редФ

z2

.

(4.48)

 

 

 

 

 

 

z1

 

 

 

 

Отклонение от заданного передаточного числа должно быть не больше 5%, т.е.

 

 

u

Ф

u

ред

 

 

 

u

 

 

ред

 

 

100 % 5% .

 

 

 

 

 

 

 

(4.49)

 

 

u

ред

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

Рис. 8. Размеры червяка и колеса

 

Размеры червяка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- диаметр делительный

d1

qm

 

 

 

(4.50)

- диаметр начальный

d w1 m(q 2x)

 

 

(4.51)

- диаметр окружности вершин витков

d a1 d1

2m

(4.52)

- диаметр окружности впадин

 

 

 

 

d f

1

d1 2,4m .

 

(4.53)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- длина b1 нарезанной части червяка при коэффициенте смещения х 0

b1 (10 5,5

 

x

 

z1 )m .

 

 

(4.54)

 

 

 

 

При положительном коэффициенте смещения (х>0) червяк должен

быть несколько короче. В этом случае размер b1 уменьшают на величину

 

 

70 60 x m

 

 

 

 

(4.55)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Во всех случаях значение b1

 

затем округляют в ближайшую сторону до

числа из ряда нормальных линейных размеров ГОСТ 6636-69.

 

Размеры колеса:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- диаметр делительный колеса

 

 

d2 z2 m .

(4.56)

- диаметр окружности вершин зубьев

da 2 d2

2m(1 x) .

(4.57)

- диаметр окружности впадин

 

 

 

 

 

 

 

d f 2 d2

2m 1,2 x .

(4.58)

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

daM 2

da 2

 

 

6m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- диаметр колеса наибольший

 

z

1

2 .

(4.59)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- ширина венца

 

b2 a aw ,

 

 

 

 

 

(4.60)

где a 0,355 при

z1 1 и 2;

a

0,315

при z1 4 .

 

После расчёта b2 округлить до ближайшего нормального линейного размера.

 

 

d

 

d

 

 

6m

 

 

Наибольший диаметр колеса

aM 2

a2

 

 

(4.61)

 

 

 

z1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота головки зуба

 

ha = mS ∙ha*

 

 

(4.62)

Высота ножки зуба

hf = mS (ha* + c )

 

 

(4.63)

ha*– коэффициент высоты головки зуба; ha*= 1,0;

 

c коэффициент радиального зазора;

c = 0,2;

 

 

 

4.3.4. Определение сил в зацеплении

Окружная сила на колесе, равна осевой силе на червяке

 

Ft 2 Fa1

2T2

.

(4.64)

 

 

 

 

 

 

 

 

d 2

 

Окружная сила на червяке, равна осевой силе на колесе

 

 

Ft1

Fa2

 

2T1

.

(4.65)

 

 

 

 

 

 

d1

 

Радиальная сила

Fr

Ft 2

tg

 

(для стандартного угла =20о

tg20o=0,364)

(4.66)

4.3.5. Проверка зубьев колеса по контактным напряжениям

Предварительно определяют окружную скорость на колесе, м/c

 

V2 d2 n2 .

(4.67)

60 103

Принимают коэффициент нагрузки K = 1 при окружной скорости колеса

V2 ≤ 3м/с; K = 1,1…1,3 при V2 > 3м/с [1, с.39 ].

34

Контактное напряжение определяют по формуле [2, с.119]

 

 

 

 

 

480

 

 

T2 103 K

 

 

,

(4.68)

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dW 2

 

dW 1

 

H 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Допускаемое напряжение H 2

 

определяется по табл.18.

 

 

4.3.6.Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба

 

Расчетное напряжение изгиба [1, с.41 ]

 

 

 

 

 

 

F

 

0,7 YF 2 2T2 K

 

F ,

(4.69

 

 

 

 

 

b2 m d 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где K - коэффициент нагрузки, определенный выше;

 

YF2 – коэффициент формы зуба колеса, определяемый в зависимости

от эквивалентного числа зубьев колеса ZV2

 

 

zV 2

z2

 

;

 

 

arctg

Z1

 

 

 

 

 

 

cos3

 

 

q

 

 

 

 

(4.70)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ – угол подъема витков червяка.

Таблица 20 Значения коэффициента формы зуба червячного колеса

zv2

YF2

zv2

YF2

zv2

YF2

zv2

YF2

20

1,98

30

1,76

40

1,55

80

1,34

24

1,88

32

1,77

45

1,48

100

1,30

26

1,85

35

1,64

50

1,45

150

1,27

28

1,80

37

1,61

60

1,40

300

1,24

При проверочном расчёте σF должны получаться меньше [σ] F, так как нагрузочная способность червячных передач ограничивается контактной прочностью зубьев червячного колеса.

4.3.7. Определение КПД передачи

Коэффициент полезного действия червячной передачи

tg

 

tg ,

(4.71)

35

где - приведённый угол трения, определяемый экспериментально с учётом относительных потерь мощности в зацеплении, в опорах и на перемешивание масла. Значение угла принимают в зависимости от скорости скольжения по табл.21.

 

 

 

Значение приведённого угла

 

Таблица 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vs,м/с

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

4,0

7,0

10

15

 

3 10

2 30

2 20

2 00

1 40

1 30

1 20

1 00

0 55

0 50

 

3 40

3 10

2 50

2 30

2 20

2 00

1 40

1 30

1 20

1 10

Меньшее

значение - для

оловянистой

бронзы, большее

- для

безоловянистой бронзы, а также для латуни и чугуна.

4.3.8.Тепловой расчёт

Червячный редуктор в связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев: температура нагрева масла (корпуса) при рабочем режиме должна быть меньше максимальной допустимой температуры[1, с.41-43]

t раб t 95...110

C .

(4.72)

 

 

1 P

20

 

t раб

 

1

 

(4.73)

KТ

A 1

 

 

 

 

где Р1 – мощность на валу червяка, Вт;

КТ = 13…18 Вт/(м2C ) – коэффициент теплоотдачи при естественном охлаждении для чугунных редукторов;

А – поверхность охлаждения корпуса, равная сумме поверхностей всех его стенок за исключением поверхности дна, которой корпус прилегает к плите или раме. Приближённо площадь А 2) можно принять по табл.22 в зависимости от межосевого расстояния аw передачи.

Таблица 22 Значение площади А поверхности охлаждения корпуса червячного редуктора

аw,

80

100

125

140

160

180

200

225

250

280

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А2

0,16

0,24

0,35

0,42

0,53

0,65

0,78

0,95

1,14

1,34

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

ψ = 0,3 – коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в основание (раму или плиту);

Если условие t раб t 95...110 C не выполняется, то редуктор можно охлаждать при помощи установленного на валу червяка вентилятора.

Тогда

t

 

 

 

1 P1

 

20

t

раб ,

(4.74)

раб

 

 

 

 

 

0,65КТ

1 0,35КТВ А

 

 

 

 

 

 

 

 

где К ТВ -

коэффициент при обдуве вентилятором:

 

 

 

nв

 

750

 

1000

1500

 

 

3000

К ТВ

 

24

 

 

29

35

 

 

50

Частота вращения вентилятора nв = n1 , об/мин.

37

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1.П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Конструирование узлов и деталей машин. -

М.: Высш.шк., 2006. - 416 с.

2. Н.Г. Новгородова. Курсовое проектирование по дисциплине «Детали машин»:учебное пособие / Н.Г. Новгородова.Екатеринбург: Изд-во Рос.гос.

проф.-пед.ун-та, 2011. - 445 с.

3.Курсовое проектирование деталей машин /С.А. Чернавский, К.Н. Боков,

И.М. Чернин и др. – М.: Машиностроение, 2005. – 416 с.: ил.

Дополнительная:

4. Н.Г. Новгородова Методические указания для выполнения курсовых проектов (расчет редукторных передач приводов машин) по дисциплинам

«Детали машин», «Техническая механика» и «Теоретическая и прикладная механика» (ГОС – 2000). Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед.

ун-т», 2010. - 50 с.

5.Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин. - Высш.шк., 2005.– 383 с.: ил.

38

Задания и методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине

«Теоретическая и прикладная механика»

Подписано в печать . Формат 60х84/16. Бумага для множ. аппаратов. Печать плоская. Усл. печ. л. ____ . Уч.- изд. л.___ . Тираж____ экз. Заказ____

ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

Ризограф ФГАОУ ВПО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.

39