4.5. Усилия в зацеплении

Определение усилий в зацеплении червячной передачи необходимо для расчета валов и подбора подшипников.

Окружное усилие на червяке равно осевому усилию на червячном колесе

(4.30)

Окружное усилие на червячном колесе равно осевому усилию на червяке :

(4.31)

Радиальное усилие на червяке равно радиальному усилию на червячном колесе

(4.32)

где α – угол профиля:

α = 20º

Таблица 5

Усилия в зацепления червячной передачи.

Усилие	Червяк	Червячное колесо
Окружное Ft, Н	1290	3833
Осевое Fa, Н	3833	1290
Радиальное Fr, Н	1395	1395

4.6. Тепловой расчет редуктора

При работе червячной передачи значительная часть мощности расходуется на преодоление трения, в результате чего происходит нагревание редуктора. Выделяемое тепло отводится в окружающую среду через стенки корпуса редуктора. В случае недостаточного отвода тепла редуктор перегревается и выходит из строя. Поэтому необходимо производить тепловой расчет с целью определения температуры масла, которая не должна превышать допускаемой величины. Температуру масла определяем по формуле:

(4.35)

где [tM] – допускаемая температура масла (60–90 °С);

Р – мощность, подводимая к редуктору, Вт;

tB – температура окружающей среды (обычно tB = 20 °С);

К – коэффициент теплопередачи, К = (14–17) Вт/м2град;

S – площадь охлаждения, м2, определяется по эмпирической формуле:

(4.36)

η – КПД передачи, определяется по формуле

(4.37)

где ρ’ – приведенный угол трения, выбираем в зависимости от скорости скольжения по табл. 3.8 [1];

γ – угол подъема винтовой линии червяка.

Температура масла меньше допускаемой, но для дополнительного охлаждения рекомендуется выполнить корпус с охлаждающими ребрами.

5. Предварительный расчет валов и выбор стандартных изделий (подшипники, крышки, уплотнения).

Валы предназначены для установки на них вращающихся деталей и передачи крутящего момента.

Конструкции валов в основном определяются деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и техническими требованиями.

Валы воспринимают напряжения, которые меняются циклично от совместного действия кручения и изгиба. На первоначальном этапе проектирования вала известен только крутящий момент, а изгибающий момент не может быть определен, т.к. неизвестно расстояние между опорами и действующими силами. Поэтому при проектировочном расчете вала определяется его диаметр по напряжению кручения, а влияние изгиба учитывается понижением допускаемого напряжения кручения.

5.1. Червяк (входной вал)

Червяк (входной вал)

Рис. 5.4

Участок I – выходной конец вала соединён через муфту с двигателем. Диаметр выходного конца вала определяется по формуле:

(5.1)

где – крутящий момент на рассматриваемом валу, Нм;

– пониженные допускаемые напряжения кручения, МПа, для выходных концов вала принимаются равными МПа;

Участок II – участок для установки уплотнения; диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

С учетом полученного диаметра выбираем подшипники по ГОСТ 333–71 (подшипники роликовые радиально-упорные однорядные) [3].

Вторую опору выполняют фиксирующей с установкой двух радиально-упорных подшипников.

Таблица 5.6

Подшипники, устанавливаемые на червяке.

Обозначе-ние	Основные размеры			Факторы нагрузки
	d, мм	D, мм	B, мм	e	Y
7307	35	80	21	0,319	1,881

Для свободного выхода червяка из корпуса редуктора два радиально-упорные подшипника устанавливаются в стакан [4].

Толщина стенки =11 мм;

Диаметр и число винтов для крепления стакана к корпусу определяется в зависимости от выбранной крышки подшипника.

Со стороны фиксирующей опоры ставится торцовая глухая крышка, выбранная в зависимости от диаметра внешнего кольца подшипника [4], [3].

Со стороны выходного конца вала ставится торцовая крышка с отверстием для манжетного уплотнения, выбранная в зависимости от диаметра внешнего кольца подшипника [4], [3].

Для защиты подшипников от внешней среды и удержания смазки в опорных узлах служат уплотнительные устройства. Со стороны выходного конца вала ставится манжетное уплотнение, выбранное в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 8752–79 [5].

Участок II – участок для установки подшипников, диаметр выбирается с учетом стандартных значений для деталей по эмпирической формуле:

Участок IV – участок, несущий нарезную часть червяка. Диаметр также определяется по эмпирической формуле:

Участок V – собственно нарезная часть червяка.

Диаметры впадин зубьев вершин зубьев и делительный берутся из таблицы 4.4.

Длины соответствующих участков определяются конструкционно.