 |
Проектировочный расчет закрытой цилиндрической червячной передачи
|
|
|
|
Пример расчета червячной передачи
1.1. Исходные данные:
 Н.м - момент на валу червячного колеса;
 мин -1 - частота вращения вала червяка;
 мин -1 - частота вращения вала колеса;
 - передаточное число червячной передачи;
 тыс. часов – ресурс редуктора;
Расположение червяка – нижнее.
| Блок нагружения
|
1.2. Выбор числа заходов червяка
При u = 18,1 число заходов червяка Z1 =2 (по п. 1.2.*).
В дальнейшемссылки на указанные методические указания не приводятся.
1.3. Число зубьев колеса
, формула (1)
Полученное Z2 округлим до ближайшего целого числа:
.
Уточним передаточное число:
, формула (2).
1.4. Частота вращения колеса
мин-1, формула (3).
1.5. Ориентировочная скорость скольжения в зацеплении
м/с, формула (4).
1.6. Выбор профиля червяка
Принимаем архимедов червяк ZA (по п. 1.6.).
Примечание.* Пример выполнен в соответствии с методическими указаниями Пустынцев Е.Н., Петров М.С. Расчет червячных цилиндрических передач. Методические указания по курсовому проектированию к разделу для студентов всех специальностей. М., МГТУ «МАМИ» 2006.
1.7. Предварительный выбор материалов колеса и червяка (по п. 1.7.)
Т.к. Vск< 4 м/c, принимаем в качестве материала венца червячного колеса безоловянную бронзу БрА9ЖЗЛ (отливка в кокиль) с характеристиками:
МПа; 
; 
МПа; 
МПа, табл.1.
В качестве материала червяка принимаем сталь 20Х с цементацией, объемной закалкой и отпуском и характеристиками:
; 
МПа; 
МПа; 
МПа, табл.2;
витки шлифованные и полированные.
1.8. Выбор степени точности передачи
Т.к. Vск = 3,4м/c, принимаем 8-ю степень точности, табл.3.
1.9. Предварительное определение КПД передачи и мощности на червяке
, формула (5),
где 
- приведенный коэффициент трения в зацеплении;
|
|
|
- приведенный угол трения.
Для безоловянной бронзы
, формула (6),
тогда
.
Подставляя полученные значения в формулу (5), находим
.
Мощность на червяке:
кВт, формула (7).
1.10. Выбор коэффициента диаметра червяка (по п. 1.10.)
Принимаем предпочтительное стандартное значение по ГОСТ 19672-74 (табл.4):
.
1.11. Определение коэффициента нагрузки
, формула (8),
где 
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине линии контакта вследствие деформации червяка; 
- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку.
, формула (9),
где 
- коэффициент деформации червяка,
, формула (10);
- средняя относительная нагрузка,
, формула (12).
, формула (13).
Подставляя полученные значения в формулу (8), находим
.
1.12. Допускаемые контактные напряжения
Т.к. материал венца колеса – безоловянная бронза, по п. 1.12.2. допускаемое контактное напряжение определяется из условия отсутствия заедания
,формула (20),
где 
МПа – исходное допускаемое напряжение материала червячного колеса при шлифованных и полированных червяках с твердостью H>45 HRC; 
- коэффициент, учитывающий влияние скорости скольжения на заедание.
Получаем
МПа.
1.13. Определение размеров передачи
1.13.1. Межосевое расстояние
мм, формула (22).
По ГОСТ 2144-76 принимаем 
мм.
1.13.2. Расчетный модуль
мм, формула (23).
По ГОСТ 2144-76 принимаем 
мм, табл.4.
1.13.3. Окончательный выбор коэффициента диаметра червяка и определение коэффициента смещения червяка.
Уточним коэффициент диаметра червяка по формуле (24):
.
Из стандартного ряда выбираем сочетание модуля и коэффициента диаметра червяка: m = 6,3, q = 8, табл.4.
Коэффициент смещения червяка равен
, формула (25),
из условия неподрезания и незаострения зубьев колеса.
1.13.4. Расчет геометрических параметров червячной передачи.
Параметры червяка, табл. 6.
Делительный диаметр - 
мм.
Начальный диаметр - 
мм.
Диаметр вершин витков - 
мм.
|
|
|
Диаметр впадин витков - 
мм.
Делительный угол подъема витка - 
.
Начальный угол подъема витка - 
.
Угол профиля витка в нормальном сечении червяка на начальном цилиндре –
,
где 
- угол профиля в осевом сечении витка червяка ZA.
Длина нарезанной части червяка - 
мм, где 
, 
коэффициенты по табл. 8.
С учетом выхода шлифовального круга принимаем 
мм.
Червячное колесо, табл.9.
Ширина зубчатого венца – при 
мм.
Условный угол обхвата – 
.
Делительный диаметр – 
мм.
Начальный диаметр – 
мм.
Диаметр вершин зубьев –
мм.
Диаметр впадин зубьев –
мм.
Наибольший диаметр - 
мм.
1.13.5. Определение скоростей
Окружная скорость на начальном цилиндре червяка
м/с, формула (26).
Окружная скорость на начальной окружности колеса
м/с, формула (27).
Скорость скольжения
м/с, формула (28).
1.13.6. Уточнение КПД передачи, вращающего момента и мощности на червяке.
КПД червячного зацепления при ведущем червяке
, формула (29),
где определяется по формуле (6) для уточненной по формуле (28) скорости скольжения:
.
Общий КПД червячного редуктора
, формула (30),
где 
- КПД, учитывающий потери на разбрызгивание и перемешивание масла.
Используя полученный по формуле (30) КПД, уточняем момент на червяке
Н.м, формула (31).
Мощность на червяке
кВт, формула (32).
1.13.7. Определение сил в зацеплении
Окружная сила на колесе (осевая – на червяке)
Н, формула (33).
Окружная сила на червяке (осевая- на колесе)
Н, формула (34).
Радиальная сила на червяке и колесе
Н, формула (35),
где a - угол профиля, равный 
.
|
|
|
