Частота вращения выходного вала. Мощность на выходном валу. Коэффициент использования в течении смены

РАСЧЕТ 1-Й ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяем её значение:

Vск = 0.45 x 10-3 x n(черв. кол.) x U x T(черв. кол.)1/3 = 0.45 x 10-3 x 72,75 x 20,0 x 525,0471/3 = 5,282 м/с.

Выбираем для червяка сталь 45 с закалкой менее 350 HB и последующим шлифованием.

Для червячного колеса по предварительно найденной скорости скольжения выбираем по табл. 2.14[2] материал 1-й группы БрО10Н1Ф1 (отливка центробежная).

Для данного материала допускаемое контактное напряжение будет:

[s]H = KHL x Cv x [s]Ho

где [s]Ho = 0.75 x sв - для червяков при твёрдости <= 350HB. sв = 285,0 МПа - из табл. 2.14[2]. Тогда:

[s]Ho = 0.75 x 285,0 = 213,75 МПа.

KHL - коэффициент долговечности.

KHL = (NHO / NH)1/8, где NHO = 107 - базовое число циклов нагружения;

NHE = 60 x n(кол.) x tS x KHE

здесь: n(кол.) = 72,75 об/мин. - частота вращения червячного колеса;

tS = 365 x Lг x C x tc - пордолжительность работы передачи в расчётный срок службы, ч.

- Lг=8,0 г. - срок службы передачи;

- С=2 - количество смен;

- tc=8,0 ч. - продолжительность смены.

tS = 365 x 8,0 x 2 x 8,0 = 46720,0 ч.

KHE - дополнительный множитель для эквивалентной циклической долговечности. По табл. 2.15[2] для заданного режима нагружения KHE = 1,0.

Тогда:

NHE = 60 x 72,75 x 46720,0 x 1,0 = 203932800,0

В итоге получаем:

КHL = (107 / 203932800,0)1/8 = 0,686

Коэффициент Сv, учитывающий интенсивность изнашивания материала колеса, находим в зависимости от скорости скольжения Vск (см. стр. 34[2]) по формуле:

Сv = 1.66 x Vск-0.352 = 1.66 x 5,282-0.352 = 0,924

Допустимое контактное напряжение:

[s]H = 0,686 x 0,924 x 213,75 = 135,488 МПа.

Допускаемые напряжения изгиба вычисляются для материала зубьев червячного колеса:

[s]F = KFL x [s]Fo

где:

[s]Fo = 0.25 x sт + 0.08 x sв

Для выбранного материала червячного колеса sт = 165,0 МПа, sв = 285,0 МПа, тогда:

[s]Fo = 0.25 x 165,0 + 0.08 x 285,0 = 64,05 МПа, KFL - коэффициент долговечности.

KFL = (NFO / NF)1/9, где NFO = 106 - базовое число циклов нагружения;

NFE = 60 x n(кол.) x tS x KFE

здесь: n(кол.) = 72,75 об/мин. - частота вращения червячного колеса;

tS = 365 x Lг x C x tc - пордолжительность работы передачи в расчётный срок службы, ч.

- Lг=8,0 г. - срок службы передачи;

- С=2 - количество смен;

- tc=8,0 ч. - продолжительность смены.

tS = 365 x 8,0 x 2 x 8,0 = 46720,0 ч.

По табл. 2.15[2] для заданного режима нагружения KFE = 1,0.

Тогда:

NFE = 60 x 72,75 x 46720,0 x 1,0 = 203932800,0

В итоге получаем:

КFL = (107 / 203932800,0)1/9 = 0,554

В итоге получаем:

[s]F = 0,554 x 64,05 = 35,474 МПа.

Для полученной выше скорости скольжения выбираем число витков червяка z1 = 2.

Межосевое расстояние червячной передачи:

aw >= Ka(KHb x T(кол.) / [s]H2)1/3

где Ka = 610,0 - для архимедового червяка; KHb - коэффициент концентрации нагрузки, при постоянном режиме нагружения KHb = 1.

Получаем:

aw >= 610,0 x (1,0 x 525,047 / 135,4882)1/3 = 186,55 мм

Полученное расчётом межосевое расстояние округляем в большую сторону: для стандартной червячной пары - до стандартного числа: aw = 200,0 мм

Число зубьев червячного колеса:

z2 = z1 x U = 2,0 x 20,0 = 40

Предварительно вычислим значение модуля червячной передачи:

m = (1,4...1,7) x aw / z2 = (1,4...1,7) x 200,0 / 40 = 7,0...8,5 мм

Выбираем из стандартного ряда m = 8,0 мм.

Минимальное значение коэффициента диаметра червяка:

qmin = 0,212 x z2 = 0,212 x 40 = 8,48.

Коэффициент диаметра червяка:

q = 2 x aw / m - z2 = 2 x 200,0 / 8,0 - 40 = 10,0

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного q = 10,0.

Коэффициент смещения инструмента по условию неподрезания и незаострения зубьев:

x = aw / m - 0,5 x (z2 + q) = 200,0 / 8,0 - 0,5 x (40 + 10,0) = 0,0

Угол подъёма линии витка червяка:

на делительном цилиндре:

g = arctg(z1 / q) = arctg(2 / 10,0) = 11,31o

на начальном цилиндре:

gw = arctg(z1 / (q + 2 x x)) = arctg(2 / (10,0 + 2 x 0,0)) = 11,31o

Фактическое передаточное число:

Uф = z2 / z1 = 40 / 2 = 20,0

Фактическое значение передаточного числа отличается на 0,0%, что меньше, чем допустимые 5% для одноступенчатого редуктора.

Размеры червяка:

диаметр делительный:

d1 = q x m = 10,0 x 8,0 = 80,0 мм диаметр начальный червяка:

dw1 = m x (q + 2 x x) = 8,0 x (10,0 + 2 x 0,0) = 80,0 мм диаметр вершин витков:

da1 = d1 + 2 x m = 80,0 + 2 x 8,0 = 96,0 мм диаметр впадин:

df1 = d1 - 2,4 x m = 80,0 - 2,4 x 8,0 = 60,8 мм

Длина b1 нарезанной части червяка:

b1 = (10 + 5,5 x |x| + z1) x m = (10 + 5,5 x 0,0 + 2) x 8,0 = 96,0 мм

Для шлифованного червяка при m<10 мм полученную длину увеличиваем на 25 мм:

b1 = 96,0 + 25 = 121,0 мм

Полученную величину округляем в ближайшую сторону до числа из табл. 24.1[2]:

b1 = 50,0 мм.

Размеры червячного колеса:

диаметр делительный:

d2 = z2 x m = 40,0 x 8,0 = 320,0 мм диаметр вершин зубьев:

da2 = d2 + 2 x m x (1 + x) = 320,0 + 2 x 8,0 x (1 + 0,0) = 336,0 мм диаметр впадин:

da2 = d2 - 2 x m x (1,2 - x) = 320,0 - 2 x 8,0 x 300,8 мм диаметр колеса наибольший:

daM2 <= da2 + 6 x m / (z1 + k)

где для данного типа червяка k = 2, тогда:

daM2 <= 336,0 + 6 x 8,0 / (2,0 + 2) = 348,0 мм

Принимаем daM2 = 348,0 мм

При z1 = 2 ширина венца червячного колеса:

b2 = 0,355 x aw = 0,355 x 200,0 = 71,0 мм

Окружная скорость на начальном диаметре червяка:

Vw1 = p x n1 x m x (q + 2 x x) / 60000 = 3,142 x 1455,0 x 8,0 x (10,0 - 2 x 0,0) / 60000 = 6,095 м/с

Скорость скольжения в зацеплении:

Vск = Vw1 / cos(gw) = 11,31 / cos(11,31o) = 11,534 м/с

Для червячной передачи выбираем степень точности 7.

Окружная скорость червячного колеса:

V2 = p x n2 x d2 / 60000 = 3,142 x 72,75 x 320,0 / 60000 = 1,219 м/с

Расчётное контактное напряжение:

sH = Zs x (q + 2 x x) x (((z2 + q + 2 x x) / (aw x (q + 2 x x)))3 x K x T(кол.))1/2 / z2     <=     [s]H

где Zs = 5350,0 - для данного типа червяка; коэффициент нагрузки:

K = KHv x KHb

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

KHb = 1 +(z2 / q)3 x (1 - X)

здесь q = 86,0 - коэффициент деформации червяка по табл. 2.16[2]. Коэффициент X, учитывающий влияние режима работы передачи на приработку зубьев червячного колеса и витков червяка. Для заданного режима нагружения по табл. 2.17[2] принимаем X = 0,5.

KHb =  = 1 +(40 / 86,0)3 x (1 - 0,5) = 1,05

K = 1,0 x 1,05 = 1,05

Тогда расчётное контактное напряжение:

sH = 5350,0 x (10,0 + 2 x 0,0) x (((40 + 10,0 + 2 x 0,0) / (200,0 x (10,0 + 2 x 0,0)))3 x 1,05 x 525,047)1/2 / 40,0 =

124,154 МПа     <=     [s]H = 135,488 МПа

Приведённый угол трения (стр. 38[2]): r = 0,891o.

Коэффициент полезного действия червячной передачи:

h = tg(gw) / tg(gw + r) = tg(11,31o) / tg(11,31o + 0,891o) = 0,925

Силы в зацеплении:

окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:

Ft2 = Fa2 = 2 x 103 x T2 / d2 = 2 x 103 x 525,047 / 320,0 = 3281