Червячная передача (стр. 3 из 5)
где m — модуль, м;
YF – коэффициент формы зуба, определяемый с учетом эквивалентного числа зубьев.
YF = 1,71,
=20,8 МПа.Из расчета следует, что 20,8≤38,5.
4.9 Тепловой расчет
Червячный редуктор в связи с низким значением К.П.Д. и вследствие этого высоким выделением тепла обязательно проверяют на нагрев.
Тепловой расчет передачи представлен в таблице 5.9.
Таблица 5.9
| Наименование параметров | Обозначение | Расчетные формулы |
| Приведенный угол трения, ° | φ′ | φ′=1,2° |
| К.п.д. червячной передачи | η | η =  =0,868 |
| Мощность на червяке, кВт | Р | Р=2,2 кВт |
| Количество тепла, выделяемое в передаче, ккал/ч | Q | Q=860(1- η)Р=250 |
| Коэффициент теплоотдачи, ккал/м2ч° | КТ | КТ=11 |
| Температура масла в редукторе, °С | t1 | t1=70° |
| Температура окружающей среды, °С | t0 | t0=20° |
| Поверхность охлаждения, м2 | S | S=0,196 |
| Количество отдаваемого тепла, ккал/ч | Q1 | Q1= КТ(t1- t0) S=107,8 |
| Условие достаточности естественного охлаждения | - | Q≤Q1; 250≥107,8 |
Как видно из расчета таблицы 5.9, требуется искусственное охлаждение редуктора.
5 . СМАЗКА
Условия эффективной смазки червячных передач: достаточное покрытие рабочих поверхностей зубьев и подшипников масляным слоем, отвод такого количества тепла, которое требуется для предотвращения чрезмерного нагрева, малое сопротивление смазочной среды.
Смазка передачи осуществляется окунанием. Способ – картерный непроточный. Сорт масла – Автотракторное АК-15 ГОСТ 1862-63.
6 КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛОВ РЕДУКТОРА
6.1 Исходные данные для расчета
Вращающий момент на быстроходном валу редуктора Т1 = 14,0 Н×м, на тихоходном валу Т2 = 550 Н×м. силы в червячном зацеплении редуктора:
Ft1 = Fa2 = 700 Н;
Ft2 = Fa1 = 4075 Н;
Fr1 = Fr2 = 1500 Н;
Размеры червяка d1 = 50 мм, df1 = 34 мм. Размеры червячного колеса d2 = 270 мм.
При расчете валов редуктора необходимо учитывать консольную нагрузку и считать ее приложенной в середине посадочной консольной части вала.
На быстроходном валу радиальную консольную нагрузку определяем по формуле.
Fк1 =80
,(7.1)Fк1 =80
= 300 Н.На тихоходном валу радиальную нагрузку определяем по формуле (7.2):
Fк2 =125
,(7.2)Fк2 = 125
= 2930 Н.В соответствии с конструкцией редуктора заданного типа из эскизной компоновки и ориентировочного расчета валов получим необходимые расстояния до опор валов и приложенных нагрузок.
6.2 Приближенный расчет быстроходного вала
Материал вала – сталь 40ХН, для которой предел выносливости после улучшения:
σ-1 = 0,35σb + (70…120),(7.3)
где σb = 920 МПа,
σ-1 = 0,35×920 + 100 = 422 МПа.
Допускается напряжение изгиба при симметричном цикле напряжений:
[σn]-1 =
,(7.4)где [n] = 1,7 - – допускаемый коэффициент запаса прочности для опасного сечения;
Kσ = 2,0 – допускаемый коэффициент концентрации напряжений;
Kpn = 1 – коэффициент режима нагрузки при расчете на изгиб.
[σn]-1 =
= 124 МПа.6.2.1 Составить расчетную схему (рисунок 7.1) быстроходного вала в соответствии со схемой действия сил и эскизной компоновкой.
Строим эпюры изгибающих моментов.
В вертикальной плоскости YOZ рисунок 7.1.
а) определим опорные реакции от действия сил Ft1:
Ray = Rcy= 
= 350 Н.
б) проверим правильность определения реакций:
ΣY = - Ray + Ft1 - Rcy = -350 + 700 – 350 = 0
Реакции определены верно.
в) строим эпюру изгибающих моментов, для этого определим их значения в характерных сечениях вала:
- в сечении А М
= 0;- в сечении B М
= Ray×125×10-3 = 350×95×10-3 = 43,8 Н×м;- в сечении С М
= 0.Следовательно, максимальный изгибающий момент будет в сечении В. Откладываем его на сжатом волокне вала (рис. 7.1.г.).
В горизонтальной плоскости XOZ (рис. 7.1.д)
а) определим опорные реакции от действия сил Fr1, Fa1, Fк1 из условия статики как сумма моментов относительно левой А и правой С опор.
ΣМА = 0 - Fr1×125 – Fa1×
+ Rcx×250 + Fk1×335 = 0Rcx =
= 755,5 Н.ΣМС = 0 RАХ×250 – Fr1×125 + Fa1×25 - Fk1×85 = 0
RАХ =
= 444,5 Н.б) проверим правильность определения реакций
ΣХ = RАХ - Fr1 + Rcx - Fk1 =444,5 – 1500 + 755,5 + 300 = 0,
то есть реакции определены верно.
в) строим эпюру изгибающих моментов определяя их значение в характерных сечениях вала:
- в сечении А М
= 0;- в сечении В действуют изгибающие моменты от реакций RAX и Fa1, М
= RAX×125×10-3 = 444,5×125×10-3 = 55,6 Н×м; М 
= Fa1×25×10-3 = 4075×25×10-3 = 101,9 Н×м.- в сечении С М
= Fk1×85×10-3 = 300×85×10-3 = 25,5 Н×м;- в сечении D М
= 0.В сечении В направления изгибающих моментов совпадают по направлению. Откладываем значение М
вверх от оси, а затем из этой же точки откладываем М вверх, т.е.М
= М + М = 55,6 +101,9 = 157,5 Н×м;г) проверим правильность определения момента в сечении В от сил
Fk1 и Rcx:
М
= Rcx×125×10-3 + Fk1×210×10-3 = 755,5×125×10-3 + 300×210×10-3 = 157,5 Н×м.д) строим эпюру крутящих моментов (рис. 8.1.ж).
Передача его происходит вдоль вала до середины червяка от середины ступицы муфты Т1 = 14,0 Н×м.
6.2.2 Определим наибольшие напряжения изгиба и кручения для опасных сечений
Сечение В.
Суммарный изгибающий момент в сечении равен:
МизΣ =
= 163,5 Н×м.Напряжения изгиба:
σиз =
,(7.5)где df1 – диаметр впадин витка червяка, м.
σиз =
= 42,4 МПа.Напряжения кручения:
(7.6)где Т1 – крутящий момент на валу, Н×м.
= 1,80 МПа.Определим эквивалентное напряжение по энергетической теории прочности и сравним его значение с допустимым:
σэкв =
= 42,5 МПа,что меньше [σn]-1 = 124 МПа.
Сечение С.
Изгибающий момент в сечении:
Мизг = МизХ = 25,5 Н×м.
Напряжение изгиба определяется по формуле 8.5
σиз =
= 4,1 МПа.Напряжение кручения находится по формуле 8.6.
= 1,1 МПа.Эквивалентное напряжение:
σэкв =
= 4,52 МПа,что гораздо меньше [σn]-1 = 124 МПа.
6.3 Приближенный расчет тихоходного вала
Примем материал для изготовления вала - сталь 40ХН, для которой σв = 920 МПа. Тогда допускаемое напряжение изгиба будет равняться по формуле 7.4.