Тепловой расчет и охлаждение червячных передач

Червячные передачи работают с большим тепловыделением. Тепловой расчет проводят на основе теплового баланса – количество теплоты, выделяющееся в червячной передаче, должно отводится свободной поверхностью корпуса передачи и фланцем крепления к фундаментной плите или раме. По тепловому балансу определяют рабочую температуру масла t_м, которая не должна превышать максимально допустимую величину:

[t_м] =80…95^оС.

Температура масла:

,

где t_о=20 ^оС - температура окружающего воздуха;

Р₁ – мощность на червяке принимается из кинематического расчета силового привода или определяется как Р₁=Т₁·ω₁/1000, Вт;

η – КПД передачи;

А – поверхность теплоотдачи корпуса передачи, в которую включается 50% поверхности ребер, м²:

,

а_ω - межосевое расстояние, мм;

К_т – коэффициент теплоотдачи, равный 11…13 Вт/(м²·^оС) при отсутствии циркуляции воздуха, 15…18 Вт/(м²·^оС) при наличии хорошей циркуляции воздуха, 20…30 Вт/(м²·^оС) при искусственном обдуве стенок редуктора;

Ψ – коэффициент, учитывающий теплоотвод в фундаментную плиту или раму, принимается от 0,15…0,25.

Список использованных источников

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Высшая школа, 1984. – 336 с.

2. Зубчатые передачи: Справочник. Под. Ред. Е.Г. Гинзбурга. –Л.: Машиностроение, 1980. – 416 с.

3. Курсовое проектирование деталей машин. Под ред. Кудрявцева В.Н. – М.: Машиностроение, 1984. – 400 с.

4. Курсовое проектирование деталей машин. Под ред. Чернавского С.А. – М.: Машиностроение, 1979. – 350 с.

5. Расчет деталей машин на ЭВМ. Под ред. Д.Н. Решетова и С.А. Шувалова. – М.: Высшая школа, 1985. – 368 с.

6. Чернавский С.А., Снесарев Г.А., Козинцев Б.С. и др. Проектирование механических передач. – М.: Машиностроение, 1984 – 560 с.

Приложение А

(справочное)

Таблица А.1 - Механические свойства сталей

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	Предел прочности Н/мм2	Предел текучести Н/мм2	Твердость НВ (средняя)	Термообработка
	100-500				Нормализация
	До 90				Улучшение
90-120
Св. 130
30ХГС	До 140
Св. 140
40Х	До 120
120-160
Св. 160
40ХН	До 150
140-180
Св. 180
40Л	Любой				Нормализация
45Л	Любой
35ГЛ	Любой				Улучшение
35ГСЛ	Любой

Таблица А.2 - Межосевое расстояние и по ГОСТ2185-66

(СТ СЭВ 229-75) (мм)

Ряд 1
Ряд 2

Таблица А.3 - Модуль по ГОСТ9563-60 (СТ СЭВ 310-76) (мм)

Ряд 1	1,5		2,5
Ряд 2	1,75	2,25	2,75	3,5	4,5	5,5

Таблица А.4 - Значения коэффициента К_Нα

Степень точности	Окружная скорость (м/с)
до 1
		1,02	1,03	1,04	1,05
	1,02	1,05	1,07	1,10	1,12
	1,06	1,09	1,13	-	-
	1,1	1,16	-	-	-

Таблица А.5 - Значения коэффициента

	Консольное расположение колес	Несимметричное расположение колес по отношению к опорам	Симметричное расположение колес по отношению к опорам
0,4	1,15	1,04	1,0
0,6	1,24	1,06	1,02
0,8	1,30	1,08	1,03
1,0	-	1,11	1,04
1,2	-	1,15	1,05
1,4	-	1,18	1,07
1,6	-	1,22	1,09
1,8	-	1,25	1,11
2,0	-	1,30	1,14

Таблица А.6 - Значения коэффициента

Передача	Окружная скорость V м/c
до 5
Степень точности
Прямозубая	1,05	-	-	-
Косозубая (шевронная)	1,0	1,01	1,02	1,05

Таблица А.7 - Значения коэффициента

Z или									100 и более
	4,18	4,09	3,90	3,80	3,70	3,66	3,:62	3,61	3,60

Таблица А.8 - Значения коэффициента

	Симметричное расположение колес относительно опор	Несимметричное расположение колес относительно опор	Консольное расположение колес	Установка вала на роликовых подшипниках
0,2	1,0	1,04	1,!8	1,10
0,4	1,03	1,07	1,37	1,21
0,6	1,05	1,12	1,62	1,40
0,8	1,08	1,17	-	1,59
1,0	1,10	1,23	-	-
1,2	1,13	1,30	-	-
1,4	1,19	1,38	-	-
1,6	1,25	1,45	-	-
1,8	1,32	1,53	-	-

Таблица А.9 - Значения коэффициента

Степень точности	Окружная скорость V м/c
до 3	3-8	8-12,5
	1/1	1,2/1	1,3/1,1
	1,15/1	1,35/1	1,45/1,2
	1,45/1,3	1,45/1,3	-/1,4
В числителе значения - для прямозубых колес, в знаменателе для косозубых

Таблица А.10 - Материалы для червяков и червячных колес

Материалы	, Н/мм2 при м/с
венца червячного колеса	червяка	0,25	0,5
БрАЖ9-4Л	Сталь с HRC 45 и >	-
БрАЖИ 10-4-4Л	-“-	-
СЧ15-32 или СЧ18-36	Сталь 20 или 20Х цементированная				84,5	-	-	-	-
СЧ12-28 или СЧ15-32	Сталь 45 или Ст. 6					-	-	-	-

Таблица А.11 - Механические характеристики для материалов червячных колес, МПа

Марка бронзы или чугуна	Способ литья	Н/мм2	Допускаемые напряжения при твердости червяка
<HRC 45	≥HRC 45
БрОФIO-1	В песчанную форму
БрОФIO-1	В кокили
БрОНФ	Центробежн.
БрОЦС 6-6-3	В песчаную форму
БрОЦС 6-6-3	В кокиль
БрОЦС 6-6-3	Центробеж.							-
БрАЖ9-4Л	В песчаную форму			-	-			-
БрАЖ9-4Л	В кокиль			-	-			-
Продолжение таблицы А.11
БрАЖ 10-4-4Л	В кокиль			-	-			-
СЧ12-28	В песчаную форму			-	-			-
СЧ15-32	То же			-	-			-
СЧ18-36	-“-			-	-			-
СЧ21-40	-“-			-	-			-

Таблица А.12 - Основные параметры червячных передач (ГОСТ 2144-76)

, мм	m, мм	q	Z2:Z1= u
1 ряд	2 ряд
		3,15		32:4	32:2	32:1
				32:4	32:2	32:1
				32:4	32:2	32:1
			40:4	40:2	40:1
				40:4	40:2	40:1
		12,5	50:4	50:2	50:1
				40:4	40:2	40:1
		46:4	46:2	46:1
		6,3		32:4	40:2	32:1
			32:4	32:2	32:1
				32:4	32:2	32:1
			40:4	40:2	40:1
		12,5		32:4	32:2	32:1
			40:4	40:2	40:1
		12,5	50:4	50:2	50:1
				40:4	40:2	40:1
		46:4	46:2	46:1
				32:4	32:2	32:1
			40:4	40:2	40:1
				40:4	40:2	40:1
		12,5	50:4	50:2	50:1

Таблица А.13 - Сочетание m и q (ГОСТ 2144-76)

m	q	m	q
2,0	8,0	6,3	8,0
10,0	10,0
12,5	12,5
16,0	16,0
20,0	20,0
Продолжение таблицы А.13
2,5	8,0	8,0	8,0
10,0	10,0
12,5	12,5
16,0	16,0
20,0	20,0
3,15	8,0	10,0	8,0
10,0	10,0
12,5	12,5
16,0	16,0
20,0	20,0
4,0	8,0	12,5	8,0
10,0	10,0
12,5	16,0
16,0	16,0
20,0	20,0
5,0	8,0	16,0	8,0
10,0	10,0
12,5	12,5
16,0	16,0
20,0	20,0

Таблица А.14 - Коэффициент деформации червяка .

	Коэффициент деформации при q
7,5

Таблица А.15 - Значения коэффициента

Степень точности	Скорость скольжения , м/с
до 1,5	от 1,5 до 3	от 3 до 7,5	от 7,5 до 12
	-	-		1,1
			1,1	1,2
	1,15	1,25	1,4	-
	1,25	-	-	-

Таблица А.16 - Коэффициенты формы зуба для червячных колес

	2,43	2,41	2,32	2,27	2,22	2,19	2,12	2,09	2,08	2,04

Таблица А.17 - Значения коэффициентов трения и углов трения

0,1	0,08-0,09	4o34’-5o09’	2,5	0,030-0,040	1o43’-2o17’
0,25	0,065-0,075	3o34’-4o17’	3,0	0,028-0,035	1o36’-2o00’
0,5	0,055-0,065	3o09’-3o43’	4,0	0,023-0,030	1o19’-1o43’
1,0	0,045-0,055	2o35’-3o09’	7,0	0,018-0,026	1o02’-1o29’
1,5	0,04-0,05	2o17’-2o52’	10,0	0,016-0,024	0o55’-1o22’
2,0	0,035-0,045	2o00’-2o35’
Меньшие значения следует принимать при шлифованном или полированном червяке

Таблица А.18 - Предельные окружные скорости для силовых передач, м/с

Степень точности	Прямые зубья в передачах	Непрямые зубья в передачах
цилиндрической	конической	цилиндрической	конической
5 и более точные	Св. 15	Св. 12	Св. 30	Св. 20
	До 15	До 12	До 30	До 20
	До 10	До 8	До 15	До 10
	До 6	До 4	До 10	До 7
	До 2	До 1,5	До 4	До 3

Таблица А.19 - Допустимые скорости и области применения червячных передач

Степень точности	Скорость скольжения Vск, м/с	Обработка
	От 5 до 10 включительно	Червяк закален, шлифован и полирован. Колесо нарезается шлифованными червячными фрезами. Обкатка под нагрузкой
	От 2 до 5 включительно	То же, но допускается нешлифованный червяк при твердости не более 350 НВ
	До 2 включительно	Червяк не шлифуется, колесо нарезается любым способом