- •Методические указания к расчету и проектированию
- •Проектирование червячных передач
- •1. Выбор материалов для изготовления червяка и червячного колеса
- •2. Определение допускаемых напряжений
- •2.1. Допускаемые контактные напряжения
- •2.2. Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость
- •При реверсивной нагрузке
- •2.3. Предельные допускаемые напряжения для расчета передачи при пиковых нагрузках
- •3. Определение коэффициента нагрузки
- •4. Проектный расчет червячной передачи.
- •4.1. Предварительное значение межосевого расстояния
- •4.2 Расчет числа зубьев червячного колеса
- •4.3 Выбор осевого модуля передачи
- •4.4 Определение коэффициента диаметра червяка
- •4.5. Фактическое значение межосевого расстояния передачи.
- •4.6.Определение геометрических параметров передачи
- •4.7.Определение действительной скорости скольжения в червячном зацеплении
- •5.Проверочный расчет зубьев червячного колеса на изгибную выносливость
- •6. Проверочный расчет червячной передачи при кратковременных пиковых нагрузках.
- •7.3. Расчет на жесткость
- •8. Тепловой расчет червячного редуктора
- •8.1. Определение фактического значения кпд передачи
- •8.2. Проверка условия работы редуктора без перегрева
- •Пример расчета цилиндрической червячной передачи.
- •8. Проверочный расчет на жесткость.
- •9 Определение прогиба червяка в среднем сечении.
- •10. Тепловой расчет.
- •Литература
2. Определение допускаемых напряжений
2.1. Допускаемые контактные напряжения
Для червячных колес, выполненных из мягких оловянистых бронз (материалы 1-ой группы), допускаемые контактные напряжения определяются по формуле:
где – предел ограниченной контактной выносливости бронзы при условном числе циклов нагруженияNц=107
Nц – действительное число циклов нагружения зубьев червячного колеса.
Величину предела ограниченной контактной выносливости бронзы при этом принимают равной
,
где в – предел прочности бронзы при растяжении (см. табл. 1)
Большие значения числового коэффициента принимают при закаленных до HRC≥45 шлифованных и полированных червяках, меньшие – при незакаленных не шлифованных червяках.
Число циклов нагружения зубьев червячного колеса при постоянной нагрузке (в соответствии с заданием на курсовое проектирование) определяется по формуле
,
где n2 – частота вращения червячного колеса в об/мин,
t – срок службы червячной передачи в часах.
В случае реверсивной нагрузки с одинаковым временем работы в обоих направлениях, величину Nц, вычисленную по этой формуле, следует уменьшить в 2 раза.
При Nц≥25107 в исходную формулу подставляют Nц=25107, при Nц=3,5107 в формулу подставляют Nц=3,5107. При этих условиях
Червячные колеса из безоловянистых бронз (2-я группа) и чугунов (3-я группа) имеют большую склонность к заеданию, поэтому допускаемые контактные напряжения для них определяются в зависимости от скорости скольжения.
Для материалов 2-ой группе (безоловянистые бронзы):
при закаленном, шлифованном червяке
МПа
при незакаленном, не шлифованном червяке
, МПа.
Для материалов 3-ей группы (чугуны):
, МПа
В приведенные формулы величина Vскподставляется в м/с.
2.2. Допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость
Допускаемые напряжения изгиба для зубьев венцов колес, выполненных из материалов 1-ой и 2-ой групп (оловянистые и безоловянистые) определяются по формуле
где – предел ограниченной изгибной выносливости бронзы при условном числе циклов нагружения
При нереверсивной нагрузке величина предела ограниченной изгибной выносливости определяется по формуле
При реверсивной нагрузке
Здесь и– предел текучести и предел прочности бронзы соответственно (см.табл.2)
При в исходную формулу следует подставлятьNц=25107, при Nц<107 следует принимать Nц = 106. При этих условиях
Для червячных колес, выполненных из материалов 3-ей группы (чугуны), допускаемое напряжение для расчета на изгибную выносливость:
–для нереверсивных передач;
–для реверсивных передач;
Здесь – предел прочности чугуна при изгибе (см.табл.1).
2.3. Предельные допускаемые напряжения для расчета передачи при пиковых нагрузках
Предельные допускаемые напряжения идля расчета передачи при пиковых нагрузках вычисляются по формулам, приведенным в таблице 2.
Таблица 2
Предельные допускаемые напряжения при пиковых нагрузках
Материал |
|
|
Оловянистые бронзы (1-я группа) | ||
Безоловянистые бронзы (2-я группа) | ||
Чугуны (3-я группа) |
260…300 МПа |
В таблице: – предел текучести материала;
– предел прочности чугуна при растяжении (см.табл.1)
3. Определение коэффициента нагрузки
Коэффициент нагрузки для червячных передач
,
Где:
–коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий;
–коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении.
Поскольку зубья червячного колеса обладают способностью прирабатываться, при постоянной нагрузке (в соответствии с заданием на курсовое проектирование) происходит их полная приработка и
Коэффициент зависит в основном от степени точности передачи и от скорости скольженияVск в зацеплении (см. табл. 3). По СТ СЭВ установлено 12 степеней точности для червячных передач. Для силовых передач предназначаются степени от 5 до 9-ой в порядке убывания точности. Для редукторов общего назначения применяют в основном 7 и 8-ю степень точности.
При скоростях скольжения, для которых в таблице 3 значения не указаны, соответствующие точности изготовления передач не применяются. Таким образомтаблица 3 может быть также использована для назначения степени точности передачи.
Таблица 3
Коэффициент динамичности нагрузки Кv
Степень точности передачи |
Скорость скольжения Vск, м/с | |||
до 1,5 |
св.1,5 до 3,0 |
св.3,0 до 7,5 |
св.7,5 до 12 | |
6 |
-------- |
---------- |
1 |
1,1 |
7 |
1 |
1 |
1,1 |
1,2 |
8 |
1,15 |
1,25 |
1,4 |
-------- |
9 |
1,25 |
---------- |
--------- |
-------- |