2.1 Расчетная схема. Исходные данные

Расчетная схема червячной передачи составляется на основе кинематической схемы ЭМП и может быть представлена на рис. 2.

Рис.2 Расчетная схема червячной передачи

На расчетную схему в условных обозначениях наносятся все известные параметры, а также параметры, подлежащие определению в этом разделе. Исходные данные берутся из условия задания и общего расчета привода.

Исходными данными для рассматриваемого примера являются:

момент на входном валу Т₁ = 45,44 Нм;

момент на выходном валу Т₂ = 954,2 Нм;

передаточное число u = 30;

частота и угловая скорость вращения входного вала

ω₁ = 78,5 с^-1, n_эл = 750 об/мин;

частота и угловая скорость вращения выходного вала

ω₂ = 2,62 с^-1, n₂ = 25 об/мин;

ресурс работы привода t = 30000 часов.

2.2 Выбор материала червяка и колеса

Для червяков применяют те же марки сталей, что и для зубчатых колес (см. табл.5 [4]).

Термообработку – улучшение с твердостью ≤ 350 НВ применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и сравнительно малой длительностью работы. Для передач большей мощности при длительной их работе, с целью повышения КПД, применяют закалку до ≥ 45 HRC, шлифование и полирование витков червяка.

Материалы для червячных колес условно сведем в следующие три группы (см. табл.25 [1]).

Г р у п п а 1. Оловянные бронзы, применяемые при скорости скольжения V_S ≥ 5 м/с.

Г р у п п а II. Безоловянные бронзы и латуни, применяемые при скорости скольжения V_S = 2…5 м/с.

Г р у п п а III. Мягкие серые чугуны, применяемые при скорости скольжения V_S < 2 м/с.

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, определяют предварительно ожидаемую скорость скольжения:

V_S ≈ 0,45 ∙10^-3n₁ .

Ожидаемая скорость скольжения, для рассматриваемого задания

V_S ≈ 0,45 ∙10^-3∙ 750∙ 3,32 м/с.

С учетом указанных рекомендаций из прилагаемых табл. 5 [4] выбираем:

для червяка – сталь 40Х, термообработка улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности зубьев 45…50 НRC (420…500 НВ), σ_Т = 750 Н/мм²;

для зубчатого венца колеса – безоловянную бронзу марки

БрА9ЖЗЛ, отливка в кокиль σ_Т = 195 Н/мм²; σ_В = 490 Н/мм² (таблица 25 [4]).

2.3 Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения для материалов I г р у п п ы определяются в следующей последовательности:

определяется общее число циклов перемены напряжений

N = 60n₂ ∙ t,

где t – ресурс работы редуктора, если по расчету N ≥ 25 ∙10⁷, то принимают N = 25 ∙10⁷;

коэффициент долговечности

К_HL = ;

коэффициент интенсивности изнашивания зубьев С_V =1,66V_S^-0,352 или принимают в зависимости от скорости скольжения из следующего ряда:

VS, м/с	5	6	7	≥ 8
СV	0,95	0,88	0,83	0,8

Допускаемое контактное напряжение при числе циклов перемены напряжений, равном 10⁷

[σ]_НО = (0,75…9) σ_В,

где коэффициент 0,75 для червяков принимают при НRС < 45,

(НВ ≥350); 0,9 при НRС ≥45 (НB>350),а σ_В принимают по табл. 5 [4].

С учетом указанной последовательности, допускаемые контактные напряжения определяются по итоговой формуле

[σ]_Н = К_HL∙C_V[σ]_НО.

II г р у п п а. [σ]_НО = 250 Н/мм² для червяков при НВ ≤ 350;

[σ]_НО = 300 Н/мм² для червяков при (НВ ≥ 350).

Допускаемые контактные напряжения

[σ]_Н = [σ]_НО – 25 V_S = 300-25∙3,32= 217 Н/мм².

III г р у п п а. Допускаемые контактные напряжения

[σ]_Н = 175 – 35 V_S.