Расчет закрытой червячной передачи
Определяем ожидаемую скорость скольжения:
(м/с)
Выбираем материал червяка:
Сталь 45 ; d=100…500 ; ; ; твердость HB190 ; нормализация .
Выбираем материал колеса:
Бра9ЖЗЛ ; ; ; ; 2 группа.
Находим допускаемое контактное напряжение червячного колеса:
Коэффициент долговечности определяют:
Находим допускаемое контактное напряжение на изгиб:
=134.7 МПа , где КFL – коэффициент долговечности при расчёте на изгиб:
=1.51
Определяем межосевое расстояние:
Определяем число витков червяка: Z1
Число зубьев червячного колеса:
Находим модуль зацепления:
Определяем коэффициент диаметра червяка:
;
Уточняем межосевое расстояние:
Фактическое передаточное число:
Расхождение 0 %
Делительный диаметр:
Диаметр впадин витков :
Диаметр вершин витков :
Начальный диаметр :
Угол подъема витка червяка: 11.5
Длина нарезаемой части червяка: b1 = (10 + 5,5|x| + Z1)m = (10 + 0 + 2 )8= = 96 (мм).
Делительный диаметр:d2 = m Z2 =8∙40 = 320 (мм).
Диаметр вершин зубьев: da2 = d2+2m(1+х)=320 + 2∙8 = 336 (мм)
Диаметр впадин зубьев:df2 = d2 - 2m(1,2-х) =320 - 2∙8 = 304 (мм).
Наибольший диаметр колеса: = 336 + 6∙8/(2+2) = 348 (мм)
Ширина венца: b2 = 0,355a при Z1 = 1 или 2; b2 = 0,315a при Z1 = 4. b2 = 0,355∙200 =50 (мм)
Условный угол обхвата червяка венцом колеса:
sin δ = = = 0,19. Тогда δ = 10.9 0.
Определяем фактическую скорость скольжения:
= 4 (м/с). Тогда – угол трения φ=1.19
Коэффициент полезного действия червячного редуктора :
Определяем силы в зацеплении червячной пары.
Окружная сила на червяке и осевая сила на колесе:
= = 3367 (Н).
Окружная сила на колесе и осевая на червяке:
= = 13000 (Н).
Радиальная сила:
Fr1 = Fr2 = Ft2tgα = 13·tg20 = 4.73=4730 (Н), где α = 20˚ - угол зацепления.
Проверочный расчёт передачи на контактную прочность. Условие контактной прочности червячной передачи: 147,22 (МПа),
где KН – коэффициент нагрузки, принимаемый в зависимости от окружной скорости колеса: .
=0,4 (м/с). При V2 ≤ 3 (м/с) КН = 1.
Так как 147,22 <377.5МПа - условие выполняется.
Проверяем напряжение изгиба зубьев колеса.
Напряжение изгиба в зубьях червячного колеса :
(МПа), где YF2 – коэффициент формы зуба, принимаемый в зависимости от эквивалентного числа зубьев колеса. Zv2 = Z2/cos3γ = 40/ 11.5=40/0,483 = =82. Тогда YF2=1,34.
KF = KH - коэффициент нагрузки; KF =1.
Так как 30,485 МПа < 134.7 МПа, то есть - условие прочности на изгиб выполняется.
Проведем тепловой расчет редуктора.
Температура масла в редукторе:
= 50,28 (oС),
где t0 - температура окружающей среды: t0 = 20oС;
PБ – мощность на червяке, PБ = 4,2кВт ;
η - коэффициент полезного действия червячного редуктора,. η=0,93;
KT - коэффициент теплоотдачи. Примем KT = 12 Вт/м2;
А- площадь теплоотвода корпуса червячного редуктора, м2. При межосевом расстоянии aω = 200мм А=0,8 м2;
ψ – коэффициент, учитывающий отвод тепла через основание; для стальной поверхности установки редуктора – рамы ψ =0,3.
Проведем сравнение полученной температуры с [tM] - допускаемой температурой масла. Для обычных редукторных масел [tM] = 80 – 90 oС.
Так как 50,28oС < 80 oС, то есть, tM < [tM], то дополнительных мер по охлаждению червячного редуктора применять не следует.