4 Расчёт и конструирование редуктора

Тип редуктора – червячно-цилиндрический. Быстрая ступень редуктора червячная с архимедовым червяком, тихоходная – цилиндрическая с прямыми зубьями.

4.1 Материалы червяка и червячного колеса

Червяки для силовых передач изготавливают из углеродистых или легированных сталей 15Х, 20Х, 12ХН2, 18ХГТ, 20ХФ и подвергают цементации и закалке до твердости HRC 58 – 63, а из сталей Ст6, 40, 45, 40Х, 40ХН закаляют до HRC 45 – 55. Червяки шлифуют и полируют.

Для изготовления червячного колеса используют бронзы, латуни, чугуны. Выбор материала зависит от скорости скольжения витков резьбы червяка по зубьям колеса.

Материалы зубчатых венцов червячных колес в зависимости от антизадирных и антифрикционных свойств подразделяют на три группы. К первой группе относятся оловянные бронзы (БрОФ10-1, БрОНФ, БрОЦС5-5-5), используемые при скоростях скольжения v_ск  5 м/с, ко второй – безоловянные бронзы и латуни, используемые при v_ск = 2 – 5 м/с, к третьей группе – мягкие серые чугуны, используемые при v_ск  2 м/с (прил., табл. П. 4, ист. 1).

Допускаемые напряжения на контактную выносливость _НР и изгиб _FР для материалов червячных колес приведены в приложения (табл. П. 5, ист. 1) в зависимости от скорости скольжения.

Ожидаемое значение скорости скольжения определяют по формуле:

(4.1.1)

Сведения о выбранных материалах для червяка и червячного колеса представлены в табл. 4.1.

Таблица 4.1 – Материалы червяка и червячного колеса

Элементы передачи		Мате- риал ГОСТ	Предел прочности В, МПа	Предел текучести т, МПа	Допускаемые контактные напряжения НР, МПа	Допускаемые напряжения изгиба FР, МПа
Червяк		40ХН	500	630
Колесо	центр	40ХН	500	630
	венец	Браж 9-4	400	200	215	80

4.2. Определение геометрических и кинематических параметров червячной передачи

Поверхностное разрушение зубьев зависит от контактных напряжений, а поломка – от напряжений изгиба. Поэтому зубья червячных колес рассчитывают на прочность по контактным напряжениям и напряжениям изгиба. При проектировочном расчете червячных передач определяют требуемое по условию контактной прочности межосевое расстояние, мм (см. рисунок 1.1):

(4.2.1)

где z₂ – число зубьев червячного колеса (при расчете значение z₂ округлить до целого), минимальное число зубьев колеса в силовой червячной передаче z₂  28;

z₂ = z₁U_Б; (4.2.2)

z₂ =2∙14.583=29.

коэффициент диаметра червяка, значение q округлить до стандартного (прил., табл. П. 6);

К = К_К_v – коэффициент нагрузки;

где К_ = 1 – коэффициент концентрации при постоянной нагрузке;

К_v – динамический коэффициент, зависящий от скорости скольжения и качества изготовления передачи (прил., табл. П. 7);

_нр – допускаемое напряжение, МПа;

Т₂ – вращающий момент на выходном валу редуктора, Нмм.

(4.2.3)

Модуль передачи, мм,

(4.2.4)

Значение модуля следует округлить до ближайшего стандартного (прил., табл. П. 8, ист. 1).

m=7.

Делительный диаметр червяка (рисунок 4.2.1), мм,

(4.2.5)

Диаметр вершин витков, мм,

(4.2.6)

Диаметр впадин, мм,

(4.2.7)

Длина нарезанной части червяка, мм,

(4.2.8)

Значение b₁ округлить до целого числа по ГОСТ 6636-69 (прил., табл. П. 9, ист. 1).

Рисунок 4.2.1 – Червяк

Диаметр делительной окружности колеса (рисунок 4.2.2), мм,

(4.2.9)

Диаметр окружности вершин зубьев, мм,

(4.2.10)

Диаметр колеса наибольший, мм,

(4.2.11)

Диаметр окружности впадин, мм,

(4.2.12)

Ширина венца колеса

(4.2.13)

Значение b₂ округлить до целого числа (прил., табл. П. 9, ист. 1).

Фактическое межосевое расстояние, мм,

(4.2.14)

Условный угол обхвата 2 червяка венцом колеса:

(4.2.15)

Рисунок 4.2.2 – Червячное колесо

Фактическая скорость скольжения, м/с,

(4.2.16)

где  – угол подъема линии витка на делительном цилиндре (прил., табл. П. 10, ист. 1).

Окружная скорость зубчатых колес, м/с,

(4.2.17)

Степень точности передачи – 8.