Расчет червячной передачи

2. Расчет червячной передачи

  2.1 Выбор материалов червяка и червячного колеса

Для изготовления червяков применяют углеродистые и легированные стали. Выбор марки стали зависит от назначаемой термообработки червяка и его габаритов. Материалы, применяемые для червячных колёс, по убыванию их антизадирных и антифрикционных свойств можно разделить на три группы: группа I – высокооловянистые (10¸12%) бронзы, группа II – безоловянистые бронзы и латуни, группа III – мягкие серые чугуны. Ожидаемое значение скорости скольжения при выборе материалов I и II групп определяют по зависимости:

, м/с

где n₁ – число оборотов червяка, об/минимальный; Т₂ – крутящий момент на валу червячного колеса, Н´м.

=4,97 м/с

По таблице 4.2.16 из [1] с учетом V`s выбираем II группы материал венца червячного колеса: БР010Н1Ф1, отливка центробежная.

Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка материала	Способ отливки	sв	sτ
			H/мм2
Червяк	сталь 45 с закалкой менее 350 HB и последующим шлифованием	-	570	290
Колесо	БрО10Н1Ф1	отливка центробежная	285	165

2.2 Определение допускаемых напряжений при расчёте на выносливость

В червячной паре менее прочным элементом является червячное колесо, прочность зубьев которого определяет их контактную выносливость и износостойкость. Критерием этой прочности является контактное напряжение. Витки червяка, изготовленного из стали, значительно прочнее бронзовых или чугунных зубьев колеса, поэтому витки червяка на прочность не рассчитывают.

Находим циклическую долговечность передачи

или N_Σ= 573ω₂L_h,

где п₂ – частота вращения колеса, мин^-1;

– угловая скорость колеса, с^-1;

L_h – ресурс редуктора, ч.

N_Σ= 573^.24,379^.7500=104768752,5

Определяют допускаемые контактные напряжения (МПа) для зубьев колес, изготовленных из оловянистых бронз, из условия обеспечения контактной выносливости материала:

 

σ_HP= σ_HlimZ_N,

где  – предел контактной выносливости поверхностей зубьев, определяемый по табл. 5.1 в зависимости от материала, способа отливки и твердости поверхности витков червяка;

Z_N – коэффициент долговечности:

Z_N= .

Значение Z_Nне должно превышать 1,15 для безоловянных бронз и латуней. Условие выполняется.

Для оловянистых бронз предельное значение напряжений определяют из выражения:

σ_HP= 260^.0,745=193,7

Задаются предварительным значением коэффициента расчетной нагрузки К_н= 1,1–1,4. Меньшие значения принимают для передач при постоянной нагрузке, большие – для высокоскоростных передач и переменной нагрузки.

 

2.3 Определение допускаемых изгибающих напряжений [s]_F, Н/мм2.

 

[s]_F = K_FL*(0,08_* s_в +0,25_*s_τ),

где K_FL – коэффициент долговечности,

где N – число циклов нагружения зубьев червячного колеса

K_FL =.

[s]_F =0,596^. (0,08^.285+0,25^.165)=38,1 Н/мм2

Значения [s]_Нmax и [s]_Fmax для II группы материала:

[s]_Нmax= 2^.s_т=2^.165=330 МПа

[s]_Fmax= 0,8^.s_в=0,8^.285=228 МПа

2.4 Выбор числа заходов червяка и числа зубьев колеса

Число заходов червяка z₁ рекомендуется принимать в зависимости от передаточного числа, найденного при разбивке по ступеням.

При этом z_2min³26, z_2max£125.

Число витков червяка Z₁ принимаем в зависимости от передаточного числа при U = 12,5 принимаем Z₁ = 4.

Число зубьев червячного колеса

Z₂ = Z₁^.U = 4^.12,5 = 50

Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q = 10;