| СОДЕРЖАНИЕ | СЛЕДУЮЩИЙ РАЗДЕЛ |
Тема 6.3. Расчет на прочность червячных передач
6.3.1 Расчет на прочность червячных передач6.3.2 Расчет по контактным напряжениям
6.3.3 Расчет по напряжениям изгиба
6.3.4 К.п.д. червячных передач
6.3.5 Тепловой расчет
В результате изучения студент должен знать:
6.3.1 Расчет на прочность червячных передач
- основные критерии расчета червячной передачи на прочность;
- особенности прочностного расчета червячной передачи на прочность;
- коэффициент полезного действия червячной передачи.
В червячных передачах, аналогично зубчатым передачам, зубья червяч¬ного колеса рассчитывают на контактную прочность и на изгиб. В червячных передачах кроме выкашивания рабочих поверхностей зубьев велика опасность заедания и изнашивания, которые зависят от значений контакт¬ных напряжений (рис. 2.5.13). Поэтому для всех червячных передач расчет по контактным напряжениям является основным, а расчет по напряжениям изгиба — проверочным.
6.3.2 Расчет по контактным напряжениям
В основу вывода расчет¬ных формул для червячных передач положены те же исходные зависимости и предположения, что и в зубчатых передачах.
Формула проверочного расчета червяч¬ных передач по контактным напряжениям:
(2.5.18) где
- расчетное контактное напряжение для поверхностей зубьев и витков в зоне зацепления, Н/мм2, d1 , d2 - диаметры червяка и колеса, мм;
- окружная сила на червячном коле¬се, Н,
- коэффициент нагрузки, учитывающий неравномерность распределения нагрузки вследствие деформации деталей и дополнительные динамические нагрузки (при окружной скорости червячного колеса 
- К= 1, при 
- К= 1,1…1,3).Червячные передачи работают плавно, бесшумно, поэтому в них дополнительные динамические нагрузки невелики. Хорошая приработка зубьев колес к виткам червяков значительно умень¬шает концентрацию нагрузки.
Рисунок 2.5.13 Схема расположения контактных линий (1...5) в процессе зацепления червячной пары.
Если в формуле для расчета контактных напряжений (2.5.18) подставить значения d1=gm , d2=mz2 ,
, q
, К=1, то получим формулу проектировочного расчета червячных передач:
(2.5.19) где
- межосевое расстояние в мм, Т2 - вращающий момент на червячном колесе в Н мм.
Если червячная передача должна быть стандартной, то полу¬ченное расчетным путем значение округляют в большую сторо¬ну до стандартного значения, которому соответству¬ют определенные m, q, z1 , z2. Для нестандартных червячных передач полученное значение округляют до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров.
6.3.3 Расчет по напряжениям изгиба3
Расчет зубьев червячного колеса на изгиб аналогичен расчету зубьев цилиндрических косозубых колес. Вследствие дугообразной формы зубьев считают, что их прочность на изгиб примерно на 40 % выше, чем зубьев цилиндрических косозубых колес. Формула проверочного расчета зубьев червячного колеса имеет вид:
(2.5.20) где
- расчетное напряжение изгиба в опасном сечении зубьев червячного колеса;< img src="../img/442.JPG"> - коэффициент формы зуба колеса, который выбирают в зависимости от эквивалентного числа зубьев
, где 
- делительный угол подъема линии витка. Витки червяка на изгиб как правило не проверяются, так как они более прочны, чем зубья колеса.
6.3.4. К.п.д. червячных передач
Роль смазывания в червячной передаче еще важнее, чем в зубчатой передаче, так как в зацеплении происходит скольжение витков червяка вдоль линий зубьев колеса. В случае несовершенства смазывания резко возрастают потери, возможность повреждения зубьев.
Червячная передача является зубчато-винтовой, поэтому в ней имеются потери, свойственные как зубчатой передаче, так и передаче винт — гайка. В общем случае к.п.д. червячной пе¬редачи учитывает потери соответственно в подшипниках, зубчатом зацеплении, винтовой паре, а также на размешивание и разбрызгивание масла.
На к.п.д. передачи влияет сорт масла и шероховатость рабо¬чих поверхностей витков червяка, которая не должна быть грубее 0,63 мкм.
Червячные передачи, как уже указывалось, имеют сравни¬тельно низкий к.п.д., что ограничивает область их применения. К.П.Д. червячных передач колеблется от 0,7 до 0,95 и зависит от числа витков z1 (заходов) червяка. С увеличением z1 возрастает угол подъема витка червяка и повышается к.п.д. передачи. Рекомендуется: z1 =4 при u =8-15, z1 =2 при u =15-30, z1 =1при u больше 30
6.3.5. Тепловой расчет
При работе червячных передач выделяется большое количе¬ство теплоты. Потерянная мощность Р1 на трение в зацеп¬лении и подшипниках, а также на размешивание и разбрызгива¬ние масла переходит в теплоту, которая нагревает масло, а оно через стенки корпуса передает эту теплоту окружающей среде. Если отвод теплоты недостаточен, передача перегреется. При перегреве смазочные свойства масла резко ухудшаются (его вязкость падает) и возникает опасность заедания, что может привести к выходу передачи из строя. Поэтому червячные передачи во избежание их перегрева предпочти¬тельно использовать в приводах периодического (а не непрерыв¬ного) действия.
Тепловой расчет червячной передачи производится как проверочный после определения размеров корпуса при эскизном проектировании.
Тепловой расчет червячной передачи при установившемся режиме работы производится на основе теплового баланса, т. е. равенства тепловыделения Qв и теплоотдачи Qo:
(2.5.21) Количество теплоты, выделяющееся в непрерывно работаю¬щей передаче в одну секундy
(2.5.22),где A— площадь поверхности корпуса, омываемая внутри мас¬лом или его брызгами, а снаружи воздухом, м2. Поверхность днища корпуса не учитывается, так как она не омывается свобод¬но циркулирующим воздухом;
tВ— температура воздуха вне кор¬пуса; в цеховых условиях обычно tВ = 20°С;
tм—температура масла в корпусе передачи, °С;
Кm— коэффициент теплопередачи, т. е. число, показывающее, сколько теплоты в секунду передается одним квадратным метром поверхности корпуса при перепаде температур в один градус, зависит от материала корпуса ре¬дуктора и скорости циркуляции воздуха (интенсивности вентиля¬ции помещения).
Для чугунных корпусов, не обдуваемых вентилятором, прини¬мают КТ= 12... 18 Вт/(м2-°С). Большие значения используют при незначительной шероховатости и загрязненности поверхности наружных стенок, хорошей циркуляции воздуха вокруг корпуса и интенсивном перемешивании масла (при нижнем расположении червяка).
Температура масла в корпусе червячной передачи при непрерывной работе без искусственного охлаждения
(2.5.23) Если при расчете температура масла окажется больше допускаемой, то либо увеличивают поверхность охлаждения, применяя охлаждающие ребра, либо применяют искусственное охлаждение (обдувают корпус или охлаждают масло)
Ответьте на контрольные вопросы
| СОДЕРЖАНИЕ | СЛЕДУЮЩИЙ РАЗДЕЛ |
