Проверочный расчёт по контактным напряжениям
Расчётное контактное напряжение:
sH= £ [s]H
где Zs= 5350 - для данного типа червяка; коэффициент нагрузки:
K = KHvxKHb
При полученной окружной скорости червячного колеса V2<=3 м/с принимаем значение KHv= 1.
Коэффициент концентрации напряжений:
KHb= 1 + x(1 - X)
здесь q = 72 - коэффициент деформации червяка по табл. 2.16[2].
Коэффициент X, учитывающий влияние режима работы передачи на приработку зубьев червячного колеса и витков червяка.
Коэффициент X вычисляют по формуле:
X = S0,91
KHb= 1 + x(1 - 0,91) = 1,011
K = 1 x1,011 = 1,011
Тогда расчётное контактное напряжение:
sH= = 209,25 МПа £ [s]H= 232,525 МПа
Приведённый угол трения (стр. 38[2]): r = 2,2o.
Коэффициент полезного действия червячной передачи:
h = 0,761
Силы в зацеплении:
окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:
Ft2= Fa2= = = 10894,388 Н
окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе:
Ft1= Fa2= 1789,486 Н
Радиальная сила:
Fr= 3996,091 Н
Проверка зубьев передачи на изгиб
Расчётное напряжение изгиба:
sF= £ [s]F
где YF2- коэффициент формы зуба, который выбирается в зависимости от:
zv2= 36,847
По полученному значению выбираем (стр. 39[2]) YF2= 1,612.
Тогда:
sF= 16,94 МПа £ [s]F= 116,178 МПа
Таблица 3.1 - Механические характеристики материалов червячной передачи
| Элемент передачи | Марка материала | Способ отливки | sв | st | [s]H | [s]F |
| H/мм2 | ||||||
| Червяк | сталь 40X с закалкой более HRC 45 и последующим шлифованием | - | - | - | ||
| Колесо | БрА10Ж3Мц1,5 | отливка в кокиль | 232,525 | 116,178 |
Таблица 3.2 - Параметры червячной передачи, мм
| Проектный расчёт | |||||||
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | ||||
| Межосевое расстояние aw | Ширина зубчатого венца колеса b2 | 78,1 | |||||
| Модуль зацепления m | Длина нарезаемой части червяка b1 | ||||||
| Коэффициент диаметра червяка q | Диаметры червяка | ||||||
| делительный d1 начальный dw1 вершин витков da1 впадин витков df1 | |||||||
| Делительный угол витков червяка g, град. | 7,125 | ||||||
| Угол обхвата червяка 2d, град. | 55,296 | Диаметры колеса: | |||||
| делительный d2= dw2 вершин зубьев da2 впадин зубьев df2 наибольший daM2 | |||||||
| Число витков червяка z1 | |||||||
| Число зубьев колеса z2 | |||||||
| Проверочный расчёт | |||||||
| Параметр | Допускаемые значения | Расчётные значения | Примечание | ||||
| Коэффициент полезного действия h | - | 0,761 | - | ||||
| Контактные напряжения sH, H/мм2 | 232,525 | - | |||||
| Напряжения изгиба sF, H/мм2 | 116,178 | - | |||||
Предварительный расчёт валов
Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Диаметр вала при допускаемом напряжении [tк] = 25 МПа вычисляем по формуле 8.16[1]:
dв³
Ведущий вал
dв ³ = 24,748 мм.
Под 1-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: ………………………25 мм.
Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: ……………………35 мм.
Под 3-й элемент (червяк) выбираем диаметр вала: ………………………….50 мм.
Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: …………………….35 мм.
Выходной вал
dв ³ = 69,649 мм.
Под 1-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: ………………………………..75 мм.
Под 2-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: …………………………………..80 мм.
Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: ………………………………..75 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: ……….70 мм.
Диаметры участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.
Конструктивные размеры шестерен и колёс
Ведущий шкив ременной передачи
Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x32 = 48 мм.
Длина ступицы: Lступ= (1,2...1,5) xdвала= 1,2 x32 = 38,4 мм = 38 мм.
Толщина обода:dо= 1,6 xe = 1,6 x2,35 = 0 мм = 4 мм.
где e = 0 мм - глубина канавки под ремень.
Внутренний диаметр обода:
Dобода= d1- 2 xD - 2 x(do + e) = 100 - 2 - 2 x(4 + 2,35) = 85,3 мм
Ведомый шкив ременной передачи
Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x25 = 37,5 мм. = 38 мм.
Длина ступицы: Lступ= (1,2...1,5) xdвала= 1,2 x25 = 30 мм
Толщина обода:dо= 1,6 xe = 1,6 x2,35 = 0 мм = 4 мм.
где e = 0 мм - глубина канавки под ремень.
Внутренний диаметр обода:
Dобода= d2- 2 xD - 2 x(do + e) = 224 - 2 - 2 x(4 + 2,35) = 209,3 мм
Диаметр центровой окружности:
DC отв.= 0,5 x(Doбода+ dступ.) = 0,5 x(209,3 + 38) = 123,65 мм = 124 мм
где Doбода= 209,3 мм - внутренний диаметр обода.
Диаметр отверстий: Dотв.= 42,825 мм = 43 мм.
Червячное колесо
Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x80 = 120 мм.
Длина ступицы: Lступ= (1,2...1,7) xdвала= 1,2 x80 = 96 мм
Толщина обода напрессовываемой (рабочей) части червячного колеса:
d = 2 xmn+ 0,05 xb2= 2 x10 + 0,05 x78,1 = 23,905 мм = 24 мм.
где mn= 10 мм - модуль зацепления,
b2= 78,1 мм - ширина зубчатого венца червячного колеса.
Толщина обода центральной части червячного колеса:
dо= 1,25 xd = 1,25 x24 = 30 мм = 30 мм.
Толщина диска: С = (1,2...1,3) xdo= 1,2 x24 = 28,8 мм = 29 мм.
Внутренний диаметр обода:
Dобода= df2- 2 x(do+ d) = 336 - 2 x(24 + 30) = 228 мм
Диаметр центровой окружности:
DC отв.= 0,5 x(Doбода+ dступ.) = 0,5 x(228 + 120) = 174 мм
где Doбода= 228 мм - внутренний диаметр обода.
Параметры для стопорных винтов: Dвинт= (1,2...1,4) xm = 1,3 x10 = 13 мм.
Подбираем стандартный болт M16.