Расчет передачи проектировочный

Поправку к табличным значениям на режим нагружения вводят лишь в том случае, когда червяк имеет твердость рабочих поверхностей витков, шлифован, полирован, а венец червячного колеса выполнен из оловянной бронзы.

Для материалов, обладающих пониженными антифрикционными свойствами, (безоловянные бронзы, латуни, чугуны), а также во всех случаях при использовании червяков с твердостью, окончательно обработанных резцом, следует принимать.

Коэффициент долговечности

(38)

Базовое число циклов перемен напряжений:

для бронз и латуней - ;

для чугунов - .

Эквивалентное число циклов перемен напряжений (см.рис. 9)

(39)

Расчетные значения также должны соответствовать условию

(40)

Допускаемые напряжения изгиба при статической перегрузке передачи

(41)

3.3 Расчет на контактную выносливость

3.3.1 Расчет проектировочный (предварительный)

Его основная цель - определение межосевого расстояния передачи из условия контактной выносливости зубьев колеса.

Расчетные формулы:

(42)

или, приняв

. (43)

Рассчитанное значение межосевого расстояния должно быть округлено до ближайшего большего стандартного (табл. 44).

Таблица 44 – Межосевые расстояния червячных передач по ДСТУ 2458-98 (ГОСТ 2144-93)

а, мм

3.3.2 Расчет проверочный

3.3.2.1 Проверка контактной выносливости зубьев колеса

Его основная цель - определение контактных напряжений при окончательно принятых параметрах передачи. Эти напряжения не должны превышать напряжений допускаемых.

Расчетные формулы:

, (44)

. (45)

Недогруз передачи допустим не более 20%, перегруз - не более 5%. Выход за указанные пределы величины требует уточнения ранее найденных параметров передачи.

Значения коэффициентов, вошедших в расчетные формулы, приведены в табл. 45.

Таблица 45– Усредненные значения коэффициентов для расчетов на контактную выносливость

Сочетание материалов червяк – колесо
Сталь – бронза
Сталь – латунь
Сталь – чугун

при α = 20º; γ = 7…10º;

3.3.2.2 Проверка изгибной выносливости зубьев колеса

Основная ее цель - определение расчетных изгибных напряжений в зубьях колеса. Эти напряжения не должны превышать напряжений допускаемых. Расчетные формулы:

(46)

или

. (47)

Значения коэффициента формы зуба червячного колеса приведены в табл. 46.

Таблица 46 – Коэффициент формы зуба червячного колеса

	1,98	1,88	1,85	1,80	1,76	1,71	1,64	1,61
								300 и более
	1,55	1,48	1,45	1,40	1,34	1,30	1,27	1,24

Расчетная нагрузка или расчетный момент могут быть получены умножением соответствующих номинальных величин на коэффициент нагрузки .

Коэффициенты нагрузки приближенно можно выбирать с учетом следующих рекомендаций:

(48)

где – коэффициент динамичности, зависит от степени точности передачи и скорости скольжения, для наиболее распространенных степеней точности передач 7,8 и скоростей скольжения = 1,5...7,5 м/с значения = 1,0...1,3;

– коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии, приближенно =1,03...1,1 (меньшее значение - при большей величине ).

Для проектировочных расчетов можно принимать . Значения начального коэффициента концентрации принимают по рис. 10.

Рисунок 10 - График для определения начального коэффициента концентрации

3.3.2.3 Проверка статической изгибной прочности зубьев колеса

Основная ее цель - определение расчетных изгибных напряжений в зубьях колеса при действии на передачу наибольших кратковременных (статических) перегрузок. Эти напряжения не должны превышать напряжений допускаемых.

Расчетное условие -

(49)

где или .

3.3.2.4 Проверка передачи на теплостойкость

Основная ее цель - определение расчетной температуры нагрева в процессе эксплуатации передачи. Эта температура не должна превышать температуру, допустимую для выбранного сорта масла.

Расчетное условие -

(50)

Для расчета необходимо уточненное определение коэффициента полезного действия передачи:

(51)

При выборе можно воспользоваться рекомендациями табл. 47. Рекомендации для выбора коэффициента теплопередачи приведены в табл. 48.

Таблица 47 – Значения приведенных коэффициентов и углов трения

Таблица 48 – Значения коэффициента теплопередачи в червячных редукторах

Охлаждение естественное	Охлаждение искусственное
Слабая циркуляция окружающего воздуха, загрязнённая поверхность корпуса, наличие внутренних рёбер, препятствующих подвижности масла	Хорошая циркуляция окружающего воздуха, чистая поверхность корпуса, отсутствие внутренних перегородок, рёбер	Вентиляционный обдув воздухом окружающей среды при температуре 20…25ºС	Вентиляционный обдув охлаждённым воздухом, наличие внутри корпуса змеевика с проточной холодной водой
8…10	12…17	18…24	25…35

Под площадью поверхности теплоотдачи S_t понимается внешняя часть корпуса, которая омывается или обрызгивается изнутри маслом. Если для увеличения внешней поверхности на корпусе сделаны ребра, выступы, бобышки, в состав теплоотдающей поверхности включается только 70 %их внешней площади. В проектном расчете площадь поверхности теплоотдачи ориентировочно можно рассчитать, как или выбрать из табл. 49.

Таблица 49 – Рекомендации по выбору S_t

	0,16	0,24	0,35	0,42	0,53	0,65	0,78	0,95	1,14	1,34

Отношение в формуле (50) следует понимать как поправку на переменность режима нагружения. Имея в виду циклограмму нагружения (см. рис. 9),

(52)

При постоянной частоте вращения

(53)

Максимально допускаемая рабочая температура масла указывается в стандартах на марку масла. Для индустриальныхмасел [t_max]=60...80°С, для авиационных – [t_max]=100...I20° С.

3.4 Рекомендуемый порядок расчета передачи

Исходные данные: P₂, кВт; n₂, (Т₂, Н·м); u; режим нагружения (циклограмма или описание), место установки редуктора с передачей и температура окружающего воздуха выбираются из результатов кинематического расчета привода и данных задания на курсовое проектирование.

3.4.1 Расчет передачи проектировочный

Назначить материалы червяка и червячного колеса, выбрать или рассчитать допускаемые контактные напряжения. Для этого можно воспользоваться данными табл. 42,43.

Ориентировочное значение скорости скольжения рассчитывают по формуле

(54)

Рассчитать коэффициент нагрузки по формуле (48).

Назначить число заходов червяка , число зубьев колеса , задаться значением коэффициента диаметра червяка .

Червячную передачу со стандартным передаточным числом и стандартным межосевым расстоянием можно осуществить только при определенном сочетании параметров. Эти сочетания приведены в табл.50. Анализируя таблицу, нетрудно убедиться, что заданное получается однозначным сочетанием и , а в зависимости от может иметь обычно не более двух разных значений. Опыт в расчетах позволяет предвидеть ожидаемое межосевое расстояние и, соответственно, относительно обоснованно выбирать для расчетов . В противном случае берут цифру, которая чаще повторяется, т.е. более вероятна. Если выбор сделан неудачно (это покажет последующий расчет ), следует принять другое значение и расчет повторить.

Таблица 50–Основные параметры червячных цилиндрических передач, ДСТУ 2458-98
Продолжение таблицы 50
Продолжение таблицы 50

Продолжение таблицы 50

Для того, чтобы исключить слишком тонкие червяки, что нарушает правильность зацепления из-за прогибов, рекомендуется .

Рассчитать потребное межосевое расстояние по формуле (42) или (43) и округлять его, как правило, до ближайшего большего стандартного значения (см. табл. 44). При необходимости уточнить принятое ранее и повторить расчет.

С учетом и принятого по табл.50 назначить параметры передачи: ; ; ; ; ; , рассчитать геометрические и конструктивные параметры (рис. 11):

.

Формулы для расчётов сведены в табл.51.

Рисунок 11 - Схема зацепления червячной цилиндрической передачи

Таблица 51 – Формулы для расчетов длины нарезанной части червяка , наибольшего диаметра червячного колеса , ширины червячного колеса

Z1

Примечания:

1 Для шлифуемых червяков увеличивается на 25мм при , на 35...40мм - при , на 50мм - при .

2 Знаки >, < указывают на то, что рассчитанное значение следует увеличить, уменьшить до целого или удобного числа.

Назначить степень точности передачи.

Рекомендации см. табл. 52.

Таблица 52 – Рекомендуемые степени точности червячных передач в зависимости от скорости скольжения

Скорость скольжения	1,5	1,5…7,5	1,5…12	3…25
Степень точности червячной передачи

3.4.2 Расчет передачи проверочный

Предварительно необходимо уточнить исходные данные: ; ; (), рассчитать фактическую скорость скольжения и проверить, соответствуют ли назначенные материалы рекомендациям табл. 42, уточнить (с учетом ) значения , рассчитать , уточнить при необходимости значения коэффициентов нагрузки.

Эффективный коэффициент концентрации нагрузки с учетом приработки зубьев червячного колеса

,

где - коэффициент деформации червяка (табл. 53);

- отношение средневзвешенной мощности к максимальной,

.

Таблица 53 - Коэффициент деформации червяка

	Коэффициент деформации при
7,1					12,5

Некоторые используемые при этом формулы:

(55)

(56)

(57)

(58)

а также формула (51).

Проверку можно выполнить по формулам:

(44), (45) - на контактную выносливость передачи;

(46), (47) - на изгибную выносливость зубьев колеса;

(49) - на статическую изгибную прочность зубьев колеса при максимально возможной перегрузке;

(50) - на теплостойкость передачи.

3.5 Пример расчёта

Выполнить расчет червячной цилиндрической передачи по приведенной схеме и исходным данным (см. рис.7).

Исходные данные выбираем из результатов кинематического расчета по табл.15:

T₄ = 391 Н·м;

n₃=1600 мин^-1;

n₄ = 64 мин^-1;

U_3-4 =25.

Анализируя назначение привода к ножницам, полагали, что передача установлена в слабо вентилируемом помещении со средней температурой воздуха t₀ = 20ºC. В связи с этим для отвода тепла корпус редуктора выполнен с оребрением, а в конструкции промежуточного вала червяка установлен вентилятор для обдува передачи воздухом.

Назначаем из табл. 42, 43: для червяка – Сталь 45 закаленную ТВЧ до твердости 50 HRC с последующей шлифовкой и полировкой витков, для колеса – бронзу Бр А9ЖЗЛ с отливкой в кокиль.

Так как венец червяка колеса выполнен из безоловянистой бронзы, принимаем

Рассчитаем допускаемые контактные напряжения:

где (см. табл. 43).

По табл. 50 назначаем предварительно для U_ном=25 коэффициент диаметра червяка, который может иметь значения: 12,5; 20. Наиболее часто повторяется значение 12,5. Поэтому q=12,5 наиболее вероятно. При этом отношение находится в рекомендованных пределах .

Рассматриваем коэффициент нагрузки:

где (что соответствует );

(для q=12,5).

Рассчитываем потребное межосевое расстояние:

где (см. табл. 45);

(из условия неподрезания зубьев колеса), так как при U_3,4=25 Z₃=2 -

Принимаем из стандартного ряда (табл. 44) .

По табл. 50 назначаем параметры передачи:

Z₃=2; Z₄=50; m=5мм; q=12,5мм; x=+0,750; U=25.

Остальные геометрические и конструктивные параметры передачи:

для червяка:

для червячного колеса:

Проверка:

Из табл. 51:

Принимаем , т.к. для шлифованных червяков увеличивается на 25 мм при .

10 В соответствии с табл. 52 назначаем степень точности передачи - 8.

Дата добавления: 2015-04-24