Проектирование технологического процесса капитального ремонта тележек тепловозов. Разработка технологических документов, страница 13

Т₂ = 52*25*0,75 = 975 Н*м

Оцениваем скорость скольжения в зацеплении

u₅ = 4,5*10^-4 n_дв 60 ³ÖТ₂ ;                                    (2.7)                u₅ = 4,5*10^-4*16,67*60* ³Ö 975 = 4,46 м/с

Согласно [9] назначаем материал колеса БрАЖ9-4, при s_т = 200 МПа. Для червяка назначаем сталь 40Х, закаленную до 54 HRC. Витки шлифуем и полируем.

Допускаемое контактное напряжение

[s]_н = 300 – 25u₅ ;                                              (2.8)

[s]_н = 300 - 25*4,46 = 188,5 МПа

Согласно [6] предварительно назначаем коэффициент диаметра червяка q = 12,5.

При этом

q / z₂ = 12,5 / 50 = 0,25

Приведенный модуль упругости для бронзы и стали согласно [9]

Е_пр = 1,26*10⁵ МПа

Межосевое расстояние

                                      a’_w = 0,625 (q /z₂+1)  ³Ö (Е_пр Т₂ / [s]_н² q /z₂ ;                    (2.9)

a’_w = 0,625*(12,5/50 + 1)* ³Ö (1,26*10⁵*975*10³/188,5²*12,5/50) = 187,5 мм

Округляем по ряду R_a 40 до a_w = 190 мм

Определяем модуль

m’ = 2a_w /(q + z₂);                                                (2.10)

m’ = 2*190/(12,5 + 50) = 6,08 мм

Принимаем стандартное значение m = 6,3 мм

Необходимый коэффициент смещения

х ’ = а_w /m - 0,5 (q + z₂) ;                                    (2.11)

х ’ = 190/6,3 - 0,5 (12,5 + 50) = - 1,09

Согласно [9] это значение уменьшаем, принимая z₂ = 49, i = 24,5

х = 190/6,3 - 0,5 (12,5 + 49) = - 0,59

Делительный диаметр червяка

d₁ = q m ;                                                (2.12)

d₁ = 12,5*6,3 = 78,75 мм

Делительный диаметр колеса

d₂ =  z₂ m ;                                                    (2.13)

d₂ =  49*6,3 = 308,7 мм

Проверяем выбранное значение u_S

Угол подъема винтовой линии червяка

tgg = z₁ /g;                                                 (2.14)

tgg = 2/12,5 = 0,16; g = 9^о5’.

Окружная скорость червяка

u₁ = pd₁ n_дв ;                                                 (2.15)

u₁ = 3,14*78,75*10^-3*16,67 = 4,12 м/с

u₅ = u₅ /сosg                                                   (2.16)

u₅ = 4,12/сos 9^о5’ = 4,18 м/с

Так как 4,18 м/с меньше принятого - материал БрАЖ9-4 сохраняем.

Сохраняем и [s]_н , так как разность значений u₅ мала.

Проверяем прочность по контактным напряжениям.

Торцовый коэффициент перекрытия в плоскости червячного колеса

e_a = (Ö 0,03 z²₂ + z₂+1 - 0,17 z₂ + 2,9)/2,95;                      (2.17)

e_a = (Ö 0,03* 49² + 49 + 1 - 0,17*49 + 2,9)/2,95 = 1,9

s_н = 1,18Ö (Е_пр Т₂ К_н сos²g)/(d²₂ d₁ d e_a x сos2a) £[s]_н ,             (2.18)

где  К_н - коэффициент нагрузки; К_н = 1,1 [9];

d-  дуга обхвата при соприкосновении червяка и колеса;

d = 50^о = 0,8727 рад [9];

x-  коэффициент, учитывающий уменьшение длины контактной

линии; x = 0,75 [9];

a- профильный угол, град; a = 20^о [9]

s_н = 1,18Ö (1,26*10⁵*975*10³*сos²9^о5’)/

 /(308,7²*78,75*0,8727*1,9*0,75*sin40^о) = 167 Мпа <[s]_н = 188,5 МПа

Прочность по контактным напряжениям соблюдается.

Проверяем прочность на изгиб

s_F = 0,7*Y_F (F_t2 K _F )/(b₂ m) £[s_F],                               (2.19)

где  F_t2 - окружная сила червячного колеса, Н;

K_F - коэффициент расчетной нагрузки, K _F =1[9];

Y_F - коэффициент формы зуба;

b₂ - ширина венца червячного колеса, мм;

[s_F]- допускаемое напряжение изгиба, МПа.

 F_t2 = 2Т₂ /d₂ ;                                                  (2.20)

F_t2 = (2*975*10³)/308,7 = 6321 Н;

b₂  £  0,75 d_a1 ,                                                (2.21)

где  d_a1 - диаметр вершин витков червяка, мм.

d_a1 = d₁ + 2m;                                                 (2.22)

d_a1 = 78,75 + .2*6,3 = 91,35 мм;

b₂  = 0,75*91,35 = 68,5 мм

Учитывая, что s_н < [s]_н , принимаем b₂  =  68 мм.

Эквивалентное число зубьев

z_u = z₂ /сos³g ;                                               (2.23)

z_u = 49/сos³ 9^о5’ = 51.

Согласно [9] принимаем Y_г = 1,45

[s_F] = 0,25s_т + 0,08s_в,                                       (2.24)