Проверочный расчёт по контактным напряжениям

 

Расчётное контактное напряжение:

 

sH= £ [s]H

 

где Zs= 5350 - для данного типа червяка; коэффициент нагрузки:

 

K = KHvxKHb

 

При полученной окружной скорости червячного колеса V2<=3 м/с принимаем значение KHv= 1.

 

Коэффициент концентрации напряжений:

 

KHb= 1 + x(1 - X)

 

здесь q = 72 - коэффициент деформации червяка по табл. 2.16[2].

Коэффициент X, учитывающий влияние режима работы передачи на приработку зубьев червячного колеса и витков червяка.

 

Коэффициент X вычисляют по формуле:

 

X = S0,91

 

KHb= 1 + x(1 - 0,91) = 1,011

 

K = 1 x1,011 = 1,011

 

Тогда расчётное контактное напряжение:

 

sH= = 209,25 МПа £ [s]H= 232,525 МПа

 

Приведённый угол трения (стр. 38[2]): r = 2,2o.

 

Коэффициент полезного действия червячной передачи:

 

h = 0,761

 

Силы в зацеплении:

 

окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:

 

Ft2= Fa2= = = 10894,388 Н

 

окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе:

 

Ft1= Fa2= 1789,486 Н

 

Радиальная сила:

 

Fr= 3996,091 Н

 

Проверка зубьев передачи на изгиб

 

Расчётное напряжение изгиба:

 

sF= £ [s]F

 

где YF2- коэффициент формы зуба, который выбирается в зависимости от:

 

zv2= 36,847

 

По полученному значению выбираем (стр. 39[2]) YF2= 1,612.

 

 

Тогда:

 

sF= 16,94 МПа £ [s]F= 116,178 МПа

Таблица 3.1 - Механические характеристики материалов червячной передачи

 

Элемент передачи	Марка материала	Способ отливки	sв	st	[s]H	[s]F
H/мм2
Червяк	сталь 40X с закалкой более HRC 45 и последующим шлифованием	-			-	-
Колесо	БрА10Ж3Мц1,5	отливка в кокиль			232,525	116,178

 

Таблица 3.2 - Параметры червячной передачи, мм

 

Проектный расчёт
Параметр	Значение	Параметр	Значение
Межосевое расстояние aw		Ширина зубчатого венца колеса b2	78,1
Модуль зацепления m		Длина нарезаемой части червяка b1
Коэффициент диаметра червяка q		Диаметры червяка
делительный d1 начальный dw1 вершин витков da1 впадин витков df1
Делительный угол витков червяка g, град.	7,125
Угол обхвата червяка 2d, град.	55,296	Диаметры колеса:
делительный d2= dw2 вершин зубьев da2 впадин зубьев df2 наибольший daM2
Число витков червяка z1
Число зубьев колеса z2
Проверочный расчёт
Параметр	Допускаемые значения	Расчётные значения	Примечание
Коэффициент полезного действия h	-	0,761	-
Контактные напряжения sH, H/мм2	232,525		-
Напряжения изгиба sF, H/мм2	116,178		-

 

Предварительный расчёт валов

 

Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Диаметр вала при допускаемом напряжении [tк] = 25 МПа вычисляем по формуле 8.16[1]:

 

dв³

 

Ведущий вал

 

 

dв ³ = 24,748 мм.

 

Под 1-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: ………………………25 мм.

Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: ……………………35 мм.

Под 3-й элемент (червяк) выбираем диаметр вала: ………………………….50 мм.

Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: …………………….35 мм.

 

Выходной вал

 

 

dв ³ = 69,649 мм.

 

Под 1-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: ………………………………..75 мм.

Под 2-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: …………………………………..80 мм.

Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: ………………………………..75 мм.

Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: ……….70 мм.

 

Диаметры участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.

Конструктивные размеры шестерен и колёс

Ведущий шкив ременной передачи

 

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x32 = 48 мм.

 

Длина ступицы: Lступ= (1,2...1,5) xdвала= 1,2 x32 = 38,4 мм = 38 мм.

 

Толщина обода:dо= 1,6 xe = 1,6 x2,35 = 0 мм = 4 мм.

 

где e = 0 мм - глубина канавки под ремень.

 

Внутренний диаметр обода:

Dобода= d1- 2 xD - 2 x(do + e) = 100 - 2 - 2 x(4 + 2,35) = 85,3 мм

 

 

Ведомый шкив ременной передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x25 = 37,5 мм. = 38 мм.

 

Длина ступицы: Lступ= (1,2...1,5) xdвала= 1,2 x25 = 30 мм

 

Толщина обода:dо= 1,6 xe = 1,6 x2,35 = 0 мм = 4 мм.

 

где e = 0 мм - глубина канавки под ремень.

 

Внутренний диаметр обода:

 

Dобода= d2- 2 xD - 2 x(do + e) = 224 - 2 - 2 x(4 + 2,35) = 209,3 мм

 

Диаметр центровой окружности:

 

DC отв.= 0,5 x(Doбода+ dступ.) = 0,5 x(209,3 + 38) = 123,65 мм = 124 мм

 

где Doбода= 209,3 мм - внутренний диаметр обода.

 

Диаметр отверстий: Dотв.= 42,825 мм = 43 мм.

 

 

Червячное колесо

 

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x80 = 120 мм.

 

Длина ступицы: Lступ= (1,2...1,7) xdвала= 1,2 x80 = 96 мм

 

Толщина обода напрессовываемой (рабочей) части червячного колеса:

 

d = 2 xmn+ 0,05 xb2= 2 x10 + 0,05 x78,1 = 23,905 мм = 24 мм.

 

где mn= 10 мм - модуль зацепления,

b2= 78,1 мм - ширина зубчатого венца червячного колеса.

 

 

Толщина обода центральной части червячного колеса:

 

dо= 1,25 xd = 1,25 x24 = 30 мм = 30 мм.

 

Толщина диска: С = (1,2...1,3) xdo= 1,2 x24 = 28,8 мм = 29 мм.

 

Внутренний диаметр обода:

 

Dобода= df2- 2 x(do+ d) = 336 - 2 x(24 + 30) = 228 мм

 

Диаметр центровой окружности:

 

DC отв.= 0,5 x(Doбода+ dступ.) = 0,5 x(228 + 120) = 174 мм

 

где Doбода= 228 мм - внутренний диаметр обода.

 

Параметры для стопорных винтов: Dвинт= (1,2...1,4) xm = 1,3 x10 = 13 мм.

 

Подбираем стандартный болт M16.