Выбор материала червяка и зубчатого колеса, назначение упрочняющей обработки и определение допускаемых напряжений

Червяк – сталь 40ХН, термообработка – закалка, твёрдость 50,5HRC.

, где

V_s- скорость скольжения;

- угловая скорость колеса, = 6,67 рад/с;

u – передаточное число, u=22,765;

T₂ – момент на тихоходном валу, T₂=1216,9 Нм;

м/с;

выбираем в качестве материала зубчатого венца бронзу Бр.ОЦС 6-6-3;

.

Допускаемое контактное напряжение:

.

K_HL – коэффициент долговечности:

;

где N – общее число циклов перемены напряжения,

,

где - суммарный ресурс, ,

где - число лет, =5

- коэффициент годовой эксплуатации;

- коэффициент суточной эксплуатации;

,

– угловая скорость промежуточного вала, = 6,67 рад/с,

;

Тогда

.

Коэффициент =0,83 (интерполируя).

Исходное допускаемое контактное напряжение (при >HRC45):

,

Мпа.

Допускаемое контактное напряжение:

МПа.

Допускаемое напряжение изгиба:

.

K_FL – коэффициент долговечности:

;

где N – общее число циклов перемены напряжения,

,

где - суммарный ресурс, ,

где - число лет, =5

- коэффициент годовой эксплуатации;

- коэффициент суточной эксплуатации;

,

– угловая скорость промежуточного вала, = 6,67 рад/с,

;

Тогда

.

Исходное допускаемое напряжение изгиба:

,

МПа.

Допускаемое напряжение изгиба:

МПа.

 

Определение размеров червяка и венца зубчатого колеса

Межосевое расстояние:

,

где [s]_H – допускаемое расчетное контактное напряжение; [s]_H =124 МПа;

Т ₂ – вращающий момент на валу колеса, Н·м; Т₂ =1216,9 Н·м.

м

Ближайшее стандартное значение по ГОСТ 2185: мм.

Число витков червяка: z₁=2;

Число зубьев колеса: .

Нормальный модуль зацепления принимаем по ГОСТ 9563:

,

мм,

мм.

Коэффициент диаметра червяка:

,

.

Минимальное значение .

Принимаем .

Коэффициент смещения инструмента:

,

.

Определим фактическое передаточное число:

;

.

Делительный диаметр червяка:

,

мм.

Диаметр вершины витков:

,

мм.

 

Диаметр впадин:

,

мм.

Длина нарезанной части:

,

мм.

Так как витки шлифуются, то

мм.

Диаметр делительной окружности колеса:

,

мм.

Диаметр окружности вершин зубьев:

,

мм.

Диаметр впадин колеса:

,

мм.

Ширина венца:

,

мм.

 

Проверочные расчёты передачи на прочность

Для и q = 10 угол .

Угловая скорость червяка

,

рад/с.

Окружная скорость на червяке:

,

м/с.

Скорость скольжения:

,

м/c.

Коэффициент =0,81 (интерполируя).

Допускаемое контактное напряжение:

,

МПа.

Окружная скорость на колесе:

,

м/с.

Тогда коэффициент К=1.

Расчетное напряжение:

,

МПа.

Условие прочности соблюдено.

Определение сил, действующих в зацеплении

КПД передачи:

.

- угол трения, .

.

 

 

Силы, действующие в зацеплении:

;

;

;

;

;

.

 

 

Рис.1

Проверочные расчёты зубьев колеса по напряжениям изгиба

Эквивалентное число зубьев:

,

.

Тогда коэффициент .

Окружная скорость на колесе:

,

м/с.

Тогда коэффициент К=1.

Расчетное напряжение изгиба:

,

МПа.

,

.

Условие прочности соблюдено.

 

Тепловой расчет

Мощность на червяке:

,

Вт.

Поверхность охлаждения корпуса А=1,4 м².

Коэффициент К_Т=9…17.

,

.

.

Такой результат не является критическим, т.к. наблюдается переизбыток мощности.