Выбор материалов червяка и червячного колеса
Для изготовления червяков применяют углеродистые и легированные стали. Выбор марки стали зависит от назначаемой термообработки червяка и его габаритов. Материалы, применяемые для червячных колес, по убыванию их антизадирных и антифрикционных свойств можно разделить на три группы: группа I – оловянные бронзы; группа II – безоловянные бронзы и латуни; группа III – серые чугуны. Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по табл. 3.5 из [1]. Скорость скольжения , м/с, определяется по эмпирической формуле
,
где - вращающий момент на валу червячного колеса, Н·м; - угловая скорость тихоходного вала, 1/с; - передаточное число редуктора.
По табл. 3.5 из [1] материал червячного колеса БрО10Ф1 (литье в кокиль) I группа, т.к. 6,7>5.
= 275 Н/мм
=200 Н/мм
Ст40Х – марка материала червяка
Червяк улучшенный
3. Определим допускаемое контактное напряжение червячного колеса [ ] .
Допускаемые напряжения определяют для зубчатого венца червячного колеса в заисимости от материала зубьев, твердости витков червяка HRC (HB), скорости скольжения , ресурса и вычисляют по эмпирическим формулам, приведенным в табл. 3.6 из [1]. Т.к. червяк улучшенный и I группа материалов, то допускаемое контактное напряжение определяем по формуле
,
где -коэффициент долговечности, принимаем =1;
- коэффициент, учитывающий износ материала, по табл. 3.6 примечание 1 из [1] принимаем = 0,85
4. Расчет закрытой червячной передачи
4.1. Определим межосевое расстояние
Округлим полученное значение до ближайшего числа по табл. 13.15 из [1]
4.2. Выберем число витков червяка :
зависит от передаточного числа редуктора (табл. на стр. 74 [1])
=2
4.3. Определим число зубьев червячного колеса
Полученное значение округляем в меньшую сторону до целого числа
=45
4.4. Определим модуль зацепления , мм:
мм
Значение модуля округлить в большую сторону до стандартного (табл. на стр. 75 [1])
=4 мм
4.5. Из условия жесткости определим коэффициент диаметра червяка
Полученное значение округлить до стандартного из ряда чисел (табл. на стр. 75)
=9
4.6. Определим коэффициент смещения инструмента :
По условию неподрезания и незаострения зубьев колеса значение допускается до
условие выполняется
4.7. Определим фактическое передаточное число и проверим его отклонение от заданного :
- удовлетворяет условию
4.8. Определим фактическое значение межосевого расстояния , мм:
мм
5. Определение конструктивных размеров
Определим основные геометрические размеры передачи, мм.
5.1. Основные размеры червяка:
5.1.1. Делительный диаметр
мм
5.1.2. Начальный диаметр
мм
5.1.3. Диаметр вершин витков
мм
5.1.4. Диаметр впадин витков
мм
5.1.5. Делительный угол подъема линии витков
5.1.6. Длина нарезаемой части червяка
,
где - коэффициент смещения. При ;
-0,75<0
мм
Значение округлить до ближайшего числа по табл. 13.15 [1]
=67 мм
5.2. Основные размеры венца червячного колеса:
5.2.1. Делительный диаметр
мм
5.2.2. Диаметр вершин зубьев
мм
5.2.3. Наибольший диаметр колеса
мм
5.2.4. Диаметр впадин зубьев
мм
5.2.5. Ширина венца: при
мм
Значение округлить до ближайшего числа по табл. 13.15 [1]
=37 мм
5.2.6. Радиусы закруглений зубьев
мм
мм
5.2.7. Условный угол обхвата червяка венцом колеса
6. Проверочный расчет
6.1. Определим коэффициент полезного действия червячной передачи
,
принимаем ,
6.2 Проверим контактное напряжение зубьев колеса , H/мм :
,
где а) - окружная сила на колесе, Н
Н
б) - коэффициент нагрузки. Принимается в зависимости от окружной скорости колеса
м/с
при м/с, =1
в) - допускаемое контактное напряжение зубьев колеса, Н/мм
=175,3 Н/мм
Н/мм
170Н/мм < 175,3 Н/мм - условие выполняется
6.3. Проверим напряжение изгиба зубьев колеса ,Н/мм :
,
где а) - коэффициент формы зцба колеса. Определяется по табл. 4.10 [1] интерполированием в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса
по табл. 4.10. принимаем = 1,46
б) - допускаемые напряжения изгиба зубьев колеса, Н/мм .
- коэффициент долговечности при расчете на изгиб
, где -число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы
Принимаем
Условия удовлетворены
При проверочном расчете получается меньше ,
т.к. нагрузочная способность червячных передач ограничивается контактной прочностью зубьев червячного колеса.
6.3. Проверим тепловой расчет
Цель теплового расчета проверить температуру масла в редукторе, которая не должна превышать допустимую . Температура масла в корпусе червячной передаче при непрерывной работе без искусственного охлаждения определяется по формуле
,
где - температура воздуха, принимаем ;
- мощность на быстроходном валу редуктора (мощность двигателя);
Вт/м ·рад – коэффициент теплопередачи,
принимаем Вт/м ·рад ;
- площадь теплопередающей поверхности корпуса редуктора, м
Условие удовлетворено.
7. Вывод
Полученные значения контактного напряжения и напряжения изгиба и данные теплового расчета позволяют сделать вывод о работоспособности рассчитанного мною редуктора.
1. «Курсовое проектирование деталей машин», А.Е.Шейнблит, учебное пособие, издание 2-е, переработанное и дополненное – Калининград: ФГУИПП «Янтарный сказ» 2002г. – 454 с.: ил., - Б. ц.
2. «Проектирование механических передач», С.А.Чернавский и др., учебно-справочное пособие для ВУЗов; машиностроение, 1984 г., 560 с.: ил.