Практическая работа № 9
ТЕМА: Расчет червячной передачи. Разработка рабочего чертежа червяка.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться рассчитывать червячную передачу, выполнять проверочные расчеты на прочность и разрабатывать рабочий чертеж червяка.
Задание: Рассчитать червячную передачу одноступенчатого редуктора с нижним расположением червяка (рис. 1) и проверить зубья червячного колеса на прочность по контактным напряжениям и напряжениям изгиба. Редуктор неверсивный, предназначен для длительной работы при постоянной нагрузке.
Данные для расчета:
Мощность на валу
червяка
,
кВm
Угловая скорость
вала червяка
,
рад/с
Число витков
червяка
Передаточное число
редуктора
Червяк выполнен из закаленной стали 40х с твердостью поверхности витков HRC >45. Венец червячного колеса изготовлен из бронзы.
Задания по вариантам приведены в таблице 5.
Рисунок 1 − Редуктор червячный одноступенчатый.
Порядок выполнение работы
Вращающие моменты:
а) на валу червяка;
,
Нм.
б) на валу червячного колеса;
,
Нм;
где
,
кВm;
,
рад/с;
0,70…0,75 при
=1;
0,75…0,82 при =2;
0,87…0,92 при =4;
Число зубьев червячного колеса:
;
необходимо соблюдать
условие:
.
Ожидаемая скорость скольжения в зацеплении:
,
м/с;
где , рад/с;
,
Нм.
По таблице 1 принимаем для венца червячного колеса материал:
Марка бронзы … ;
Способ отливки …;
Предел текучести
,
Н/мм2;
Предел прочности
,
Н/мм2;
Допускаемые напряжения для материала венца колеса:
а) допускаемое контактное напряжение;
Для оловянистых бронз: (Бр010Н1Ф1, Бр010Ф1 и др).
,
Н/мм2;
где
,
Н/мм2;
=0,67
– коэффициент долговечности.
Для безоловянистых бронз: (БрА9ЖЗЛ и др).
,
Н/мм2;
где
,
м/с.
б) Допускаемое напряжение изгиба;
,
Н/мм2;
где , Н/мм2;
,
Н/мм2,
(пункт3);
=0,543
– коэффициент
долговечности.
Межосевое расстояние передачи:
,
мм;
где,
,
Нм;
,
Н/мм2.
Окончательно принять по таблице 2 большее стандартное значение:
, мм.
Модуль зацепления:
,
Окончательно принять по таблице 2 большее стандартное значение:
m, мм.
Коэффициент диаметра червяка:
;
Принять стандартное значение по таблице 2;
.
Коэффициент смещения инструмента:
;
Проверить условие:
-1
1
При несоблюдении
условия необходимо изменить
или
и повторить определение коэффициента
При изменении
определить фактическое передаточное
число.
;
Отклонение
от заданного значения не должно превышать
4%.
Геометрические размеры червяка:
длительный диаметр;
,
мм.
диаметр вершин витков;
,
мм.
диаметр впадин витков;
,
мм.
длина нарезанной части витков;
,
мм, при
=1 и 2;
,
мм, при
=4
где – уточненное число зубьев червячного колеса;
делительный угол подъема линии витка;
,
;
расчетный шаг червяка;
,
мм.
Геометрические размеры венца червячного колеса:
длительный диаметр;
,
мм.
диаметр вершин витков;
,
мм.
наибольший диаметр колеса;
,
мм.
ширина зубчатого венца;
,
мм, при
=1 и 2;
,
мм, при
=4.
Фактическое скорость скольжения:
,
м/с,
где
,
рад/с;
,
м.
Фактический КПД передачи:
;
где
– приведенный угол трения (таблица 3).
Вращающийся момент на валу колеса:
,
Нм.
Силы действующие в червячном зацеплении:
окружная сила на колесе и осевая на червяке;
,
Н;
где
,
Н/мм;
,
мм, (пункт 10).
окружная сила на червяке и осевая на колесе;
,
Н;
где
,
Нмм;
,
мм, (пункт 9).
радиальная сила
на червяке и колесе (при
= 200);
,
Н;
200=0,364
Окружная скорость колеса:
,
м/с;
где , м;
,
рад/с
,
рад/с
Проверка зубьев колеса по контактным напряжениям:
,
Н/мм;
где Ft2, Н;
d1 и d2, мм;
К = 1 при
3 м/с;
К = 1,1…1,3 при 3 м/с;
,
(пункт 4).
Для безоловянистых бронз необходимо уточнить допускаемое контактное напряжение.
,
Н/мм2;
где
,
м/с, пункт 11.
Недогрузка не должна превышать 15%, перегрузки до 5%. Определить этот процент и дать заключения контактная: почность зубьев обеспечена (не обеспечена).
Проверка прочности зуба колеса по напряжениям изгиба:
а) эквивалентное число зубьев колеса;
;
где
,
если
изменялось (пункт 8);
,
(пункт 9).
б) коэффициент формы зуба (таблица 4)
.
в) расчетное напряжение изгиба в основании зуба колеса;
,
Н/мм2;
где
,
Н;
,
мм
К, (пункт 16);
,
Н/мм2,
(пункт 4);
.
Прочность зубьев на изгиб обеспечена (не обеспечена).
Разработать рабочий чертеж червяка.
Таблица 1 – Механические характеристики материалов венцов червячных колес
Марка бронзы, чугуна |
Способ отливки |
Предел текучести
|
Предел прочности при растяжении |
Предел прочности при изгибе
|
Скорость скольже ния , м/с |
Н/мм2 |
|||||
Бр 010Н1Ф1 |
Центробеж ный |
165 |
285 |
– |
> 5 |
Бр 010Ф1 |
В кокиль |
195 |
245 |
– |
> 5 |
Бр 010Ф1 |
В землю |
132 |
215 |
– |
> 5 |
Бр А9ЖЗЛ |
Центробеж ный |
200 |
500 |
– |
2 … 5 |
Бр А9ЖЗЛ |
В кокиль |
195 |
490 |
– |
2 … 5 |
Бр А9ЖЗЛ |
В землю |
195 |
392 |
– |
2 … 5 |
|
В землю |
– |
– |
280 |
< 2 |
Таблица 2 – Основные параметры передачи
, мм |
40 50 63 80 100 125 140 160 200 250 280 400 500 |
|
2 2,5 3,15 4 5 6,3 8 12,5 16 20 |
|
7,1 8 9 10 11,2 12,5 14 16 20 22,4 25 |
,
мм
Таблица 3
– Зависимость
угла трения
от скорости скольжения
, м/с |
|
, м/с |
|
, м/с |
|
0,1 |
|
1,5 |
|
3 |
|
0,5 |
|
2 |
|
4 |
|
1,0 |
|
2,5 |
|
7 |
|
Таблица 4 –
Коэффициент формы зуба колеса
в зависимости от эквивалентного числа
зубьев
|
26 28 30 32 35 37 40 |
|
1,85 1,80 1,76 1,71 1,64 1,61 1,55 |
|
45 50 60 80 100 150 300 |
|
1,48 1645 1,40 1,34 1,30 1,27 1,24 |
Таблица 5 − Задания по вариантам
Вариант № |
, кВm |
|
U |
|
1 |
2,6 |
150 |
30 |
1 |
2 |
3,2 |
140 |
35 |
|
3 |
4 |
190 |
50 |
|
4 |
1,8 |
96 |
16 |
2 |
5 |
3,3 |
91,2 |
24 |
|
6 |
2,7 |
138 |
20 |
|
7 |
4,1 |
65,6 |
8 |
4 |
8 |
1,9 |
78,1 |
11 |
|
9 |
4,2 |
102 |
14 |
|
10 |
3,4 |
180 |
40 |
1 |
11 |
2 |
167 |
38 |
|
12 |
2,8 |
260 |
45 |
|
13 |
4,3 |
102 |
17 |
2 |
14 |
2,1 |
112 |
21 |
|
15 |
3,5 |
144 |
25 |
|
16 |
4,4 |
72 |
9 |
4 |
17 |
2,9 |
84 |
12 |
|
18 |
2,2 |
105 |
15 |
|
19 |
4,5 |
119 |
31 |
1 |
20 |
3,6 |
182 |
56 |
|
21 |
4,6 |
193,2 |
42 |
|
22 |
2,3 |
108 |
18 |
2 |
23 |
3 |
169 |
26 |
|
24 |
3,7 |
148 |
22 |
|
25 |
2,4 |
76 |
10 |
4 |
26 |
4,7 |
93,6 |
13 |
|
27 |
3,1 |
106 |
14,5 |
|
28 |
2,5 |
152 |
19 |
2 |
29 |
3,8 |
96,6 |
23 |
|
30 |
4,8 |
98 |
28 |
|
31 |
4,9 |
166 |
32 |
1 |
32 |
3,9 |
192 |
46 |
,
рад/с