Расчет вала червяка на жесткость

Правильность зацепления червячной пары обеспечивает достаточная жесткость червяка. Критерием жесткости является значение прогиба f в среднем сечении червяка, которое не должно превышать допустимого [f] = (0,005–0,01):

где l – расстояние между опорами, мм;

Е – модуль упругости, для стали МПа;

I_пр – приведенный момент инерции, мм⁴:

Жесткость червяка удовлетворяет требованиям.

Тепловой расчет редуктора

При работе червячной передачи значительная часть мощности расходуется на преодоление трения, в результате чего происходит нагревание редуктора. Выделяемое тепло отводится в окружающую среду через стенки корпуса редуктора. В случае недостаточного отвода тепла редуктор перегревается и выходит из строя. Поэтому необходимо производить тепловой расчет с целью определения температуры масла, которая не должна превышать допускаемой величины. Температуру масла определяем по формуле

где [tM] – допускаемая температура масла (60–90 °С);

Р – мощность, подводимая к редуктору, Вт;

tB – температура окружающей среды (обычно tB = 20 °С);

К – коэффициент теплопередачи, К = (14–17) Вт/м2град;

S – площадь охлаждения, м2, определяется по эмпирической формуле:

η – КПД передачи, определяется по формуле

где ρ’ – приведенный угол трения, выбираем в зависимости от скорости скольжения по табл. 3.8 [1];

γ – угол подъема винтовой линии червяка.

Температура масла меньше допускаемой, но для дополнительного охлаждения рекомендуется выполнить корпус с охлаждающими ребрами.

Предварительный расчет валов и выбор стандартных изделий (подшипники, крышки, уплотнения).

Вал ы предназначены для установки на них вращающихся деталей и передачи крутящего момента.

Конструкции валов в основном определяются деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и техническими требованиями.

Валы воспринимают напряжения, которые меняются циклично от совместного действия кручения и изгиба. На первоначальном этапе проектирования вала известен только крутящий момент, а изгибающий момент не может быть определен, т.к. неизвестно расстояние между опорами и действующими силами. Поэтому при проектировочном расчете вала определяется его диаметр по напряжению кручения, а влияние изгиба учитывается понижением допускаемого напряжения кручения.

Червяк (входной вал)

Червяк (входной вал)

Рис. 4

Участок I – выходной конец вала для установки шкива ременной передачи. Диаметр выходного конца вала определяется по формуле:

где – крутящий момент на рассматриваемом валу, Нм;

– пониженные допускаемые напряжения кручения, МПа,

для выходных концов вала принимаются равными МПа;

Участок II – участок для уст ановки подшипников и уплотнения; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

С учетом полученного диаметра выбираем подшипники по ГОСТ 8338–75 (подшипники шариковые радиальные однорядные) и ГОСТ 831–75 (подшипники шариковые радиально-упорные однорядные) [3].

Опору со стороны выходного конца вала выполняют «плавающей» с установкой радиального шарикового подшипника 311 ГОСТ 8338–75.

Вторую опору выполняют фиксирующей с установкой двух радиально-упорных подшипников 46311 ГОСТ 831–75.

Таблица 6

Подшипники, устанавливаемые на червяке.

Обозначе-ние	Основные размеры	Грузоподъемность, кН
d, мм	D, мм	B, мм	α°	Cr	C0r
				–	25.7	17.6
					48,1	35.3

Для свободного выхода червяка из корпуса редуктора два радиально-упорные подшипника устанавливаются в стакан [4].

Толщина стенки =14 мм;

Толщина фланца мм;

Диаметр и число винтов для крепления стакана к корпусу определяется в зависимости от выбранной крышки подшипника.

Со стороны фиксирующей опоры ставится торцовая глухая крышка, выбранная в зависимости от диаметра внешнего кольца подшипника [4], [3].

Со стороны выходного конца вала ставится торцовая крышка с отверстием для манжетного уплотнения, выбранная в зависимости от диаметра внешнего кольца подшипника [4], [3].

Для защиты подшипников от внешней среды и удержания смазки в опорных узлах служат уплотнительные устройства. Со стороны выходного конца вала ставится манжетное уплотнение, выбранное в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 8752–79 [5].

Участок III – участок для установки крыльчатки для лучшего смазывания червячного колеса.

Разм еры крыльчатки выбираются в зависимости от конструкционного исполнения, причем внешний диаметр крыльчатки должен быть примерно равен диаметру внешнего кольца рядом расположенного подшипника.

Участок IV – участок, несущий нарезную часть червяка. Диаметр также определяется по эмпирической формуле:

Участок V – собственно нарезная часть червяка.

Диаметры впадин зубьев вершин зубьев и делительный берутся из таблицы 4.

Длины соответствующих участков определяются конструкционно.