Расчет червячной передачи

Рис. 3.3 Конструктивная схема червячного зацепления

 

Таблица 3.3 Исходные данные к расчету

Параметр	Обозначение	Величина	Размерность		Примечание
Крутящий момент на колесе		703.7			[т.2.2]
Частота колеса		15.5	об/мин		[т.2.2]
Частота червяка		1395	об/мин		[т.2.2]
КПД		0.95	-		[п.1.1]
Передаточное число		50	-		[т.2.2]
Условие работы	Срок службы	L	10	год	[исх.дан.]
	Коэф. годового использования		0.7	-	[исх.дан.]
	Коэф. суточного использования		0.3	-	[исх.дан.]
	Расположение колеса относительно червяка	верхнее			[исх.дан.]
	Вид производства	мелкосерийное

 

Цель расчета

- Выбрать материалы червячной пары (для червяка и колеса)

- Определить геометрические размеры червяка и колеса, обеспечивающие работоспособность зацепления в течение заданного срока службы

Работоспособность обеспечивается компенсацией отказов: заедание, поверхностное выкрашивание, износ.

Материалы червячного колеса и червяка

Для червяка применяют те же марки стали что и для зубчатых колес, следовательно, материал червяка принимаем сталь 40ХH.

 

Таблица 3.4 Характеристики материала червяка

Материал	Термообработка	Твёрдость		Вид червяка
Ст 40 X	Улучшение	(269…302) HВ	750	Эвольвентный ZI

 

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяем ориентировочную скорость скольжения в зацеплении по формуле [1,стр.33]

 

 

Скорость скольжения , значит материал червячного колеса принимаем из второй группы: безоловянные бронзы и латуни.

 

Таблица 3.5 Характеристики материала червячного колеса

Материал	Способ отлива
Латунь ЛАЖМц 66-6-3-2	П (в песок)	400	260

 

Допускаемое напряжение материала колеса

Определение допускаемых контактных напряжений:

Так как колесо изготовлено из материала, стойкого к заеданию, допускаемые контактные напряжения определяем из условия сопротивления материала усталостному выкрашиванию [1,стр.34]:

 

,

 

где  - допускаемое контактное напряжение, для червяков при твёрдости  НВ =250 МПа.

 

 

Межосевое расстояние

Межосевое расстояние передачи рассчитываем по формуле [1,стр.35]:

 

,

 

где К =610 для эвольвентных червяков,

 - коэффициент концентрации нагрузки, принимаем = 1,

 

 

Полученное значение межосевого расстояния округляем в большую сторону до величины, взятой из ГОСТа, либо до величины, взятой из таблицы [1,т.24.1], принимаем .

Основные размеры червячной передачи

Число витков червяка принимаем в зависимости от передаточного числа , Z₃=1

Число зубьев колеса

 

,принимаем

 

Модуль передачи

 

 

Округляем до ближайшего стандартного по ГОСТу [1,с.36], принимаем m=5

Коэффициент диаметра червяка

 

 

Округляем до ближайшего стандартного по ГОСТу [1,с.36], принимаем q=20. Коэффициент смещения X рассчитывается по формуле:

 

,

 

необходимо соблюдать условие , при невыполнении этого условия стоит увеличить число зубьев

 

.

 

Геометрические размеры червяка и колеса

- Делительный диаметр червяка:

 

,

 

- Диаметр вершин витков:

 

,

 

- Диаметр впадин:

 

,

 

- Длина нарезаемой части червяка:

 

,

 

- Диаметр делительный колеса:

 

,

 

- Диаметр окружности вершин зубьев:

 

,

 

- Диаметр окружности впадин:

 

,

 

- Диаметр колеса наибольший:

 

,

 

где k=2, ,по таблице 24.1 принимаем

- Ширина венца: , где - коэффициент ширины червячного колеса, для =0.355,

После расчета длину b₃ и ширину b₄ округляют в ближайшую сторону до числа в [1.т.19.1]

Проверочные расчеты

Проверочный расчет передачи на контактную прочность

 

 ,

 

где ,

К-коэффициент нагрузки, К=1

 

 

Расчетное напряжение должно подтверждать условие . При невыполнении этого условия изменяют межосевое расстояние и уточняют основные параметры передачи.

 

 

Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба

Расчетное напряжение изгиба

 

,

 

где K=1, -коэффициент формы зуба колеса, (смотри на стр.39, )

 

,

tq

=1.44

F

 

Определение допускаемых изгибных напряжений:

 

,

 

где  - коэффициент долговечности по изгибу,

 - число циклов перемены напряжений,

 

 

 - допускаемое напряжение при числе циклов 10⁶,

 

 

Выполняется условие

 

 

Тепловой расчет

Червячный редуктор в связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев.

Температура нагрева масла (корпуса) при установившемся тепловом режиме без искусственного охлаждения

 

,

 

где - коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму,

- максимальная допустимая температура масла,

А=0.65м² - поверхность охлаждения корпуса, принимается в зависимости от межосевого расстояния [1.стр.40],

-коэффициент теплоотдачи

-КПД червячной передачи, где -приведённый угол трения(принимают в зависимости от V , стр.38)

 

V = , где V

V =

 

Условие выполняется