Расчёт червячной передачи

Вращающий момент на колесе 793,7 Н∙м;
Частота вращения колеса =72 об/мин;
Передаточное число =20.
Определяем ориентировочное значение скорости скольжения в червячной передаче по формуле
м/сек.
При Vск5 м/с в качестве материала венца червячного колеса рекомендуется применять оловянная бронзу, при VS5 м/с – безоловянную бронзу, при VS1 м/с - чугун.
В нашем случае VS = 5,99 м/сек.
В качестве материала для изготовления венца червячного колеса выбираем оловянную бронзу Бр010Ф1.
Учитывая серийное производство выбираем способ отливки венца червячного колеса - в кокиль.
Механические характеристики для бронзы Бр010Ф1 при способе отливки венца в кокиль:
предел прочности В=245 МПа;
предел текучести Т=195 МПа.
Так как червяк испытывает большее число циклов нагружения, чем червячное колесо, а также из-за высоких требований к жесткости, его изготавливают из стали. При этом, для длительно работающих передач большой мощности (более 1 кВт) с целью повышения КПД применяют поверхностно закаленные, шлифованные и полированные червяки с твердостью рабочей поверхности Н1= 56…63 HRC.
Наиболее часто для изготовления червяков используется сталь 18ХГТ по ГОСТ 1050-74.
В дальнейшем будем считать, что червяк изготовлен из стали 18ХГТ, термообработка - улучшение с цементацией рабочей поверхности до твердости Н1= 60 HRC с последующим шлифованием и полированием.
Степень точности изготовления червяка – 8.
По рекомендациям, с учетом характера передачи (среднескоростная силовая передача), выбираем эвольвентный червяк ZI .
2.1 Допускаемые напряжения
2.1.1 Допускаемые контактные напряжения
Так как нагрузочная способность бронзовых венцов червячных колес значительно ниже, чем нагрузочная способность стальных червяков, то расчеты червячных передач производят из условий выносливости и прочности венцов червячных колес.
Допускаемые контактные напряжения для оловянной бронзы определяются по формуле:
.
Допускаемое напряжение при числе циклов перемены напряжений, равном 107:
.
Коэффициент 0,9–для червяков с твердыми (45 HRC) шлифованными и полированными витками, 0,75 – для червяков при твердости 350 HB.
=0,9∙245=220,5 МПа.
Так как срок службы редуктора не задан, принимаем .
Коэффициент учитывает интенсивность изнашивания материала колеса

.
Его принимают в зависимости от скорости скольжения по формуле
.
=194,04 МПа.
2.1.2 Допускаемые изгибные напряжения
Допускаемые изгибные напряжения для материала червячного колеса определяют по формуле:
,
где - исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов группы II;
КFL - коэффициент долговечности.
Исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов группы II определяют по формуле:
МПа.
Так как срок службы редуктора не задан, принимаем .
=1,0∙68,35=68,35 МПа.
Так как передача нереверсивная, то полученное значение уменьшать на 25% не нужно.
Окончательно принимаем: МПа.
2.2 Проектировочный расчет
Так как нагрузочная способность бронзовых венцов червячных колес значительно ниже, чем нагрузочная способность стальных червяков, то расчеты червячных передач производят из условий выносливости и прочности венцов червячных колес.
Число заходов червяка для силовых передач назначают в зависимости от передаточного числа: =4 при =8…15; =2 при =15…30; =1 при 30; =3 стандартом не предусмотрено.
Принимаем число заходов червяка z1=2 (рекомендуемое значение по ГОСТ 2144-76 для передаточного числа u = 20).
Тогда
z2=z1·u=2·20=40.
Число зубьев червячного колеса рекомендуется принимать согласно условия:
28 ≤ z2 ≤ 80.
Принимаем z2 =40.
Определяем межосевое расстояние из условия контактной выносливости
где= 610 -для эвольвентных червяков;
 =1,2 – коэффициент концентрации нагрузки (при проектном расчете);
T2 =793,7 Н∙м – вращающий момент на червячном колесе;
[]Н2 =194 МПа - допускаемое контактное напряжение для материала червячного колеса.
мм.
Полученное значение межосевого расстояния округляем до стандартного значения по ГОСТ 2144-76 (таблица 3.1).
Таблица 3.1-Стандартные значения межосевых расстояний
Ряды Межосевые расстояния червячных передач по ГОСТ 2144-76
1 ряд 40, 50, 63, 80; 100; 125; 160; 200; 315; 400
2 ряд 140,180,225; 250, 280; 355; 450
Принимаем aw=180 мм.
Модуль передачи:
мм;
Принимаем стандартное значение: 6,3 мм.
Коэффициент диаметра червяка:
.
Полученное значение q округляем до стандартного значения: q=16.
Минимально допустимое значение q из условия жесткости червяка:
.
16 8,48.
Условие жесткости червяка соблюдается.
Коэффициент смещения:
.
Так как коэффициент смещения 1,0, то окончательно принимаем полученные значения , , и q