Проектирование червячной передачи

Исходные данные для проектирования

· Вращающий момент на колесе 1378,8 Н∙м;

· Частота вращения колеса =18 об/мин;

· Передаточное число =52,78;

· Время работы передачи (ресурс) =28000 ч;

· Условия работы: реверсивность, средние динамические нагрузки.

Предварительные расчеты

4.2.3.2.1 Предварительная скорость скольжения:

м/сек.

4.2.3.2.2 Выбор материала червячной пары

По рекомендациям п. 3.6.1 [3], с учетом предварительной скорости скольжения =4,647 м/сек, выбираем материал венца червячного колеса из группы II – безоловянная бронза БрА9Ж3Л. Учитывая мелкосерийное производство выбираем литье в песчаные формы. По табл. 3.1 [3] прочностные характеристики для бронзы БрА9Ж3Л: =425 МПа, =195 МПа.

По рекомендациям п. 3.6.2 [3], с учетом материала венца червячного колеса выбираем материал червяка – сталь 40ХН с поверхностной закалкой до твердости 45…53 HRC с последующей шлифовкой. Степень точности изготовления червяка – 8.

4.2.3.2.3 Выбор типа червяка

По рекомендациям п. 3.2 [3], с учетом характера передачи (среднескоростная силовая передача) и передаваемой мощности (свыше 2 кВт), выбираем эвольвентный червяк ZJ.

Допускаемые напряжения

4.2.3.3.1 Допускаемые контактные напряжения (для группы II):

МПа.

где = 300 МПа для червяков с твердостью на поверхности витков HRC.

4.2.3.3.2 Допускаемые изгибные напряжения

Эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи:

,

где – время работы передачи, ч.

Коэффициент долговечности:

.

Исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов группы II:

МПа.

Допускаемое изгибное напряжение:

МПа.

Так как передача работает в реверсивном режиме, то полученное значение нужно уменьшить на 25%:

Окончательно принимаем: МПа.

Проектировочный расчет

4.2.3.4.1 Основные параметры передачи

Так как 52,78, то число заходов червяка 1.

Межосевое расстояние, мм:

мм,

где = 610 для эвольвентных червяков;

– коэффициент концентрации нагрузки: при постоянном режиме нагружения (как самый неблагоприятный вариант) = 1.

Полученное межосевое расстояние округляем в большую сторону: 225 мм.

Число зубьев колеса:

.

Округляем до целого значения:

.

Модуль передачи:

мм;

Модуль округляем до ближайшего стандартного значения в полученном диапазоне: 7 мм. В данном случае берем модуль из второго ряда.

Коэффициент диаметра червяка:

.

Полученное значение q округляют до ближайшего стандартного: q=12,5.

Минимально допустимое значение q из условия жесткости червяка:

12,5 > 11,4

Условие жесткости червяка соблюдается.

Коэффициент смещения:

.

Так как коэффициент смещения < 1,0, то окончательно принимаем полученные значения , , и q.

Угол подъема линии витка червяка:

на делительном цилиндре:

рад = 4,574º;

на начальном цилиндре:

рад = 5,064º.

Фактическое передаточное число:

.

Погрешность передаточного числа:

4.2.3.4.2 Размеры червяка и колеса (см. п. 3.3, рис. 3.4)

Диаметр делительной окружности червяка:

мм.

Диаметр окружности выступов червяка:

мм.

Диаметр окружности впадин червяка:

мм.

Длина нарезанной части червяка при коэффициенте смещения :

мм.

Для фрезеруемых и шлифуемых червяков полученную расчетом длину увеличиваем на 25 мм и округляем полученное значение: =125 мм.

Диаметр делительной окружности червячного колеса:

мм.

Диаметр окружности выступов:

мм.

Диаметр окружности впадин:

мм.

Диаметр колеса наибольший:

мм,

где – для передач с эвольвентным червяком.

Принимаем мм.

Ширина венца:

мм,

где при = 1.

Принимаем мм.

4.2.3.4.3 Скорость скольжения и КПД передачи

Скорость скольжения на начальном диаметре червяка:

м/сек,

где – частота вращения червяка, об/мин.

Скорость скольжения в зацеплении:

м/сек,

где – угол подъема линии витка на начальном цилиндре.

Коэффициент полезного действия червячной передачи:

,

где – приведенный угол трения.

4.2.3.4.4 Силы в зацеплении (рис. 4.4).

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:

H.

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе:

Н.

Радиальная сила:

Н.