Выбор материалов червяка и зубчатого венца колеса. Определение допускаемых напряжений

Для червяков принимают те же марки сталей, что и для зубчатых колес (см. табл. 1). Улучшенные червяки (< 350HB) применяют для передач мощностью до 1 кВт при малой длительности работы.

Для длительно работающих передач большей мощности применяют червяки с твердостью > 45HRC с шлифованной или полированной поверхностью витков.

Выбор материала для зубчатого венца колеса (см. табл.14) связан со скоростью скольжения, которую ориентировочно можно определить по формуле:

,

где n₁ – частота вращения червяка, мин^-1; Т₂ – момент на валу червячного колеса, Н·м.

Коэффициент С_υ учитывает интенсивность изнашивания материала, зависит от скорости скольжения:

v_s, м/с        4        5         6                7            8

С_υ               1,0     0,95   0,88       0,83       0,9

Допускаемые напряжения на изгиб

[σ]_F=(0,25 σ_T+0,08 σ_B)K_FL для 1 и П групп;

[σ]_F=0,22 σ_ВИK_FL                   для Ш группы.

Предельно допускаемые напряжения при кратковременных перегрузках:

[σ]_Нпр=4σ_T; [σ]_Fпр=0,8σ_T       - для 1 группы;

[σ]_Нпр=2σ_T; [σ]_Fпр=0,8σ_T       - для П группы;

[σ]_Нпр=1,65σ_ВИ; [σ]_Fпр=0,75σ_ВИ - для Ш группы.

K_НL- коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность:

K_FL- коэффициент долговечности при расчете на изгиб:

Здесь N_HE и N_FE – число циклов нагружения зубьев колеса за весь срок службы передачи, определяются по формулам (3) или (4), но при определении N_HE в формуле (4) m=4, при определении N_FE  m=9.

Значения K_НL, принимаемые к расчету, могут быть в пределах

Таблица 14

Материалы и допускаемые контактные напряжения для венцов червячных колес

Группа	Материал	Способ отливки	σВ, МПа	σТ, МПа	[σ]Н, МПа
1	Бр 010Н1Ф1 υs, < 25м/с	Ц	285	165	Сυ0,9 σВКHL
	Бр 010Ф1 υs, < 12м/с	К З	275 230	200 140
	Бр 05Ц5С5 υs, < 8м/с	К З	200 145	90 80	Сυ0,9 σВКHL (Сυ0,9 σВКHL)*
П	Бр А10Ж4Н υs, < 5м/с	Ц К	700 650	460 430	300-25 υs, (300-25 υs)*
	Бр А10ЖЗМц1,5 υs, < 5м/с	К З	550 450	360 300
	Бр А9Ж4 υs, < 5м/с	Ц К З	530 500 425	245 230 195
	Л66А6ЖЗМц2 υs, < 4м/с	Ц К З	500 450 400	330 290 260	275-25 υs, (250-25 υs)*
Ш	СЧ 18 СЧ 15 υs, < 2м/с	σВИ=355 σВИ=315			200-35 υs, (175-35 υs)*

Способы отливки: К – в кокиль, Ц – центробежный, З – в землю (единичное производство).

* Для закаленных ТВЧ червяков с шлифованными витками.

 

 

0,67 < K_НL- < 1,15, значения K_FL в пределах 0,543 < K_FL- < 1.

Для реверсивных передач значение [σ]_F уменьшают на 20%.

Определение межосевого расстояния

, мм,

где Т₂ – момент на валу червячного колеса, Н·мм.

По ГОСТ 2144-76 выбирают ближайшее значение а_w из ряда, мм: 80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315…

Назначение числа заходов червяка в зависимости от

Передаточного отношения

i                    3…14            15…30                        30

z₁                 4                      2                              1

и определение числа зубьев червячного колеса z₂= z₁·i.

6.4. Определение значений модуля m=(1,4…1,7)a_w/z₂

 и коэффициента диаметра червяка q=(2a_w/m)-z₂

По ГОСТ 2144-76 окончательно принимают значения m и q из рядов:

m, мм q

2,5; 3,15; 4; 5 8; 10; 12,5; 16; 20

6,3; 8; 10; 12,5 8; 10; 12,5; 14; 16; 20

16 8; 10; 12,5; 16

При этом из условия жесткости червяка должно выполняться условие

q > 0,212z₂.

Определение коэффициента смещения инструмента

 

x=(a_w/m) –0,5(z₂+q),

при этом должно выполняться условие

-1<x<1.

Определение фактического передаточного отношения

i=u=z₂/z₁.

При этом отклонение не должно превышать + 4% от ранее принятого.