508
.pdf
da1 = m(q + 2); |
(116) |
||||
d f 1 = m(q − 2,4). |
(117) |
||||
Длина нарезанной части червяка |
|
|
|
||
b1 = (11+ 0,06z2 )m |
при |
|
z1 = 1 или 2; |
(118) |
|
b1 = (12 5 + 0,09z2 )m |
при z1 = 4. |
(119) |
|||
Ширина венца колеса |
|
|
|
|
|
b2 = 0,75da1 при |
z1 = 1 или 2; |
(120) |
|||
b2 = 0,67da1 |
при z1 = 4. |
(121) |
|||
Угол обхвата червяка |
|
|
|
|
|
2δ = |
2b2 |
|
. |
(122) |
|
da1 − 0,5m |
|||||
После определения скорости скольжения и уточнения коэффициента нагрузки определяют рабочее контактное напряжение по формуле
σH |
= |
475 |
|
|
T2KH |
|
≤ [σH ]. |
(123) |
d2 |
|
|||||||
|
|
|
|
dw1 |
|
|||
Окружное усилие на червяке, равное осевому усилию на колесе,
F |
= F |
= |
2T1 |
. |
(124) |
|
|||||
t1 |
a2 |
|
d1 |
|
|
|
|
|
|
||
Окружное усилие на колесе, равное осевому усилию на червяке,
F |
|
= F |
|
= |
2T2 |
. |
|
(125) |
|
2 |
|
|
|
||||||
t |
|
a1 |
|
d2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Радиальное усилие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fr = Ft2 tgα / cos γw. |
(126) |
||||||||
Эквивалентное число зубьев колеса |
|
|
|
||||||
z |
|
= z |
2 |
/ cos3 γ |
w |
. |
(127) |
||
υ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Коэффициент формы зуба определяют по учебному пособию [11]. Рабочее изгибное напряжение рассчитывают по формуле
σF |
= |
0,6Ft2KFYF |
≤ [σF ]. |
(128) |
|
||||
|
|
b2m |
|
|
Механический КПД червячной передачи
η = 0,95 |
tg γw |
, |
(129) |
tg(γw + ρ′) |
где ρ′ — приведенный угол трения; определяется в зависимости от скорости скольжения [11].
Расчёты червячной передачи выполняют по материалам и прочности червячного колеса. Геометрические параметры червяка при этом необходимо проверить на выносливость и жёсткость. Такие расчёты являются составной частью уточнённого расчёта валов (см. разд. 22).
Тепловой расчёт червячного редуктора выполняют для предотвращения перегрева масла и потери его смазочных свойств. Из уравнения теплового баланса определяют максимальную температуру масла:
t = t0 + |
P1 (1− η) |
Ï Â ≤ [t], |
(130) |
KT A(1− ψ) KHE |
где t0 — температура окружающего воздуха, град; в умеренном климате t0 = 20 °С (указать в техническом задании); P1 — мощность на быстроходном валу, Вт; КТ — коэффициент теплоотдачи, в закрытых небольших помещениях KТ = 8 ... 10 Вт/(м2 °С), в помещениях с интенсивной вентиляцией KТ = 14 ... 17, при обдуве корпуса вентилятором КТ выбирают в зависимости от частоты вращения червяка (табл. 18); А — площадь теплоотдающей поверхности, м2, соприкасающейся с воз-
61
духом и омываемой внутри корпуса маслом, включая 70 % площади поверхности рёбер и бобышек; определяется из эскиза корпуса редуктора либо по эмпирическому соотношению
A = 2 10−5 a1,7w , |
(131) |
где aw — межосевое расстояние, мм; ψ — коэффициент, учитывающий теплоотвод в раму или плиту (ψmax = 0,3); КHE — коэффициент эквивалентности (см. разд. 11); ПВ — относительная продолжительность включения (см. разд. 4); [t] — допускаемая температура масла, [t] = 95 °С — для редукторных масел, [t] = = 100...120 °С — для авиационных масел. При невыполнении условия
(130) следует на вал червяка ставить вентилятор либо проектировать змеевик с проточной водой.
Таблица 18
Значения КТ для различных частот вращения вентилятора
|
Частота вращения n1, об/мин |
750 |
1000 |
1500 |
3000 |
|
|
Коэффициент теплоотдачи КT, Вт/(м2 °С) |
17 |
21 |
29 |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
62
Расчёт змеевика.
Количество теплоты, выделяющейся в передаче в секунду, или тепловая мощность, Вт,
Q1 = P1(1− η). |
(132) |
Количество теплоты, отданной в секунду через стенки редуктора окружающему воздуху, или
мощность теплоотдачи, Вт, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Q2 = KÒ (tì |
− t0 )A, |
|
|
|
(133) |
|
|
|
||||||
где tì |
|
— температура масла в редукторе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Количество теплоты, отводимой змеевиком при заданной температуре масла в редукторе, |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Qçì = Q1 − Q2. |
|
|
|
(134) |
|
|
|
|||||||
|
Требуемый расход воды, м3/c, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Wâä = Qçì |
/ (γâä câä tâä ), |
|
|
|
(135) |
|
|
|
||||||
где γ |
âä |
|
— плотность воды, γ |
âä |
= 1000 кг/м3; c |
|
— теплоёмкость воды, c = 4,187·103 |
Дж/(м3·ºС); |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
âä |
|
|
|
|
|
âä |
|
|||||
|
tâä — повышение температуры воды в змеевике, |
tâä = 2…10 °С. |
|
|
||||||||||||||||
|
Температура воды на выходе из змеевика |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
t1 = t0 + |
tâä . |
|
|
|
(136) |
|
|
|
||||||
|
Параметры змеевика из красной меди следует принимать из табл. 19. |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сортамент труб для змеевика |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Наружный |
Толщина стенки |
|
|
Наружная |
|
|
|
Масса труб m, |
|
|
|
||||||||
|
диаметр d2, мм |
|
δ, мм |
|
поверхность А0, м2/м |
|
|
кг/м |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
1,5 |
|
|
|
0,041 |
|
|
|
|
0,49 |
|
|
|
||||
|
|
|
15 |
1,5 |
|
|
|
0,047 |
|
|
|
|
0,57 |
|
|
|
||||
|
|
|
18 |
2 |
|
|
|
0,056 |
|
|
|
|
0,895 |
|
|
|
||||
|
|
|
22 |
2 |
|
|
|
0,069 |
|
|
|
|
1,13 |
|
|
|
||||
|
|
|
26 |
2 |
|
|
|
0,082 |
|
|
|
|
1,36 |
|
|
|
||||
|
|
|
30 |
2,5 |
|
|
|
0,94 |
|
|
|
|
1,94 |
|
|
|
||||
|
|
|
36 |
3 |
|
|
|
1,3 |
|
|
|
|
2,8 |
|
|
|
||||
|
Требуемый внутренний диаметр трубы, мм, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
d1 = 4,6 W âä /υâä , |
|
|
|
(137) |
|
|
|
|||||||
где υâä |
|
— скорость потока воды в трубке, м/с; назначается по табл. 20. |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 20 |
|
|
|
|
|
|
Расход воды Wвд, дм3/мин, в зависимости от d1 и υ |
âä |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
d1, мм |
|
υвд = 0,2 м/с |
υвд = 0,4 м/с |
υвд = 0,6 м/с |
υвд = 0,8 м/с |
υвд = 1 м/с |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
10 |
|
|
0,94 |
|
1,88 |
|
|
|
2,82 |
|
|
3,76 |
|
4,7 |
|
|
|
||
|
12 |
|
|
1,3 |
|
2,6 |
|
|
|
3,9 |
|
|
|
5,2 |
|
6,5 |
|
|
|
|
|
14 |
|
|
1,84 |
|
3,68 |
|
|
|
5,52 |
|
|
7,36 |
|
9,2 |
|
|
|
||
|
18 |
|
|
3,04 |
|
6,08 |
|
|
|
9,12 |
|
|
12,16 |
|
15,2 |
|
|
|
||
|
22 |
|
|
4,54 |
|
9,08 |
|
|
|
13,62 |
|
|
18,16 |
|
22,7 |
|
|
|
||
|
25 |
|
|
5,88 |
|
11,76 |
|
|
|
17,64 |
|
|
23,52 |
|
29,4 |
|
|
|
||
|
30 |
|
|
8,46 |
|
16,92 |
|
|
|
25,38 |
|
|
33,84 |
|
42,3 |
|
|
|
||
Перепад температур масла и воды в начале змеевика при установленной конструктором температуре масла
tн = tм – t0. |
(138) |
Конечный температурный перепад |
|
tê = tì − t1. |
(139) |
Средний температурный перепад |
|
63
|
|
tñð = 0,5( tì + |
tê ). |
(140) |
|
||
|
Наружная поверхность охлаждения змеевика |
|
|
||||
|
|
Açì = Qçì / (Êçì |
tñð ), |
(141) |
|
||
где Êçì — коэффициент теплоотдачи; определяется по табл. 21. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 21 |
|
|
Значения Kзм, Вт/(м2 °С), для змеевика из красномедной трубки |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окружная скорость |
υвд |
= 0,1 м/с |
|
υвд = 0,2 м/с |
υвд > 0,4 м/с |
|
|
червяка υt, м/с |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≤ 4 |
|
146 |
|
157 |
165 |
|
|
4…6 |
|
153 |
|
163 |
174 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окружная скорость |
υвд |
= 0,1 м/с |
|
υвд = 0,2 м/с |
υвд > 0,4 м/с |
|
|
червяка υt, м/с |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6…8 |
|
162 |
|
174 |
186 |
|
|
8…10 |
|
168 |
|
180 |
195 |
|
|
12 |
|
174 |
|
186 |
203 |
|
|
Длина трубки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l = Aзм/A0. |
|
(142) |
|
|
Пример 11. Рассчитать червячную передачу по следующим исходным данным: мощность P1 = 5 кВт; частота вращения п1 = = 950 об/мин; передаточное число u = 16; ресурс tΣ = 16000 ч. Нагрузка реверсивная постоянная. Недостающими данными задаться.
Решение.
1) Кинематическая схема передачи (рис. 20).
Рис. 20. Кинематическая схема червячной передачи
2) Кинематический расчёт. Частота вращения вала колеса n2 = n1 / u = 950 /16 = 59,4 об/мин.
КПД червячной передачи η = 0,8 (см. прил. А). Мощность на валу колеса Р2 = Р1 η = 5 · 0,8 = 4 кВт.
Вращающие моменты на валах:
T |
= 9550 |
|
P1 |
= 9550 |
5 |
|
|
|
= 50,3 Í ì ; |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||
1 |
|
n1 |
|
|
|
950 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
T = 9550 |
P2 |
|
= 9550 |
4 |
|
|
|
= 643 Í ì . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
n2 |
|
|
|
59,4 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Скорость скольжения υ′ = |
4 950 |
|
|
|
|||||||||
3 |
643 = 3,28 м/с. Для повышения антифрикционных свойств |
||||||||||||
104 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
||
принята для червячного колеса оловянистая бронза БрО10Ф1, отливка в кокиль, со следующими характеристиками: σв = 255 МПа, σт = 147 МПа, основные допускаемые напряжения: [σ0F ]′ = 57
МПа, [σ−1F ]′ = 41 МПа, [σH ]′= 186 МПа [11]. Принята для червяка сталь 30ХГС, термообработка – закалка, твёрдость 45…55 HRC.
64
3) Допускаемые напряжения. Число циклов нагружения вала колеса N = 60n2 tΣ = 60 · 59,4 · 16000 = 57 · 106.
Коэффициенты долговечности по формулам (100) и (101):
K |
|
= 8 |
107 |
= 0,804; K |
|
= 9 |
106 |
= 0,638. |
|
HL |
57 106 |
FL |
57 106 |
||||||
|
|
|
|
|
Допускаемое контактное напряжение
[σÍ ] = [σÍ ]′ KHL =186 0,804 =150 Ì Ï à. Допускаемое изгибное напряжение
[σ−1F ] = [σ−1F ]′ KFL = 41 0,638 = 26 Ì Ï à.
Принята 7-я степень точности. Коэффициенты: концентрации нагрузки KHβ = 1; динамической нагрузки Kυ = 1,2 [11].
4) Межосевое расстояние из расчёта на контактную выносливость по формуле (105):
a |
|
= 61 3 |
643 |
103 1,2 |
=198 мм. |
|
w |
1502 |
|||||
|
|
|
||||
Принято aw = 200 мм.
5) Геометрические параметры. Принято число заходов червяка z1 = 2, число зубьев колеса z2 = z1 · u = 2 · 16 = 32 > [28]. Назначен ориентировочно коэффициент диаметра червяка q = z2/4 = = 32/4 = 8. Модуль зацепления по формуле (107):
m = 2 200 =10 мм. 32 + 8
Делительное межосевое расстояние
a = 0,5 10 (32 + 8) = 200 мм. Делительный угол подъёма винтовой линии
γ = arctg102 =11,31° =11°19′. Делительные диаметры по формулам (106) и (114):
d1 =10 8 = 80 мм; |
d2 =10 32 = 320 мм. |
Диаметры вершин по формулам (110) и (116): |
|
da1 = 10·(8 + 2) = 100 мм; |
da2 =10 (32 + 2) = 340 мм. |
Диаметры впадин по формулам (111) и (117): |
|
df1 = 10·(8 – 2,4) = 56 мм; |
df 2 =10 (32 − 2,4) = 296 мм. |
Максимальный диаметр колеса по формуле (115):
6 10
daÌ 2 = 340 + 2 + 2 = 355 мм.
Длина нарезанной части червяка по формуле (118): b1 = (11+ 0,06 32) 10 =129,2 мм.
Принято b1 =130 мм.
Ширина венца колеса по формуле (120): b2 = 0,75 100 = 75 мм.
Угол обхвата червяка по формуле (122):
2 75 2δ = 80 − 0,5 10 = 2ðàä = 2 180 / π =115°.
Это близко к рекомендуемому [2δ] = 90…110°.
65
Окружная скорость колёс υ = π · 80 · 950/60000 = 4 м/с. Скорость скольжения υs = υ /cosγ = 4/cos11,31º = 4,1 м/с. Уточнены коэффициенты нагрузки для 7-й степени точности: Kβ = 1; Kυ =
=1,1 [11].
6)Проверочные расчёты. Рабочее контактное напряжение по формуле (123):
σ |
|
= |
475 |
|
643 103 1,1 |
=139,6 Ì Ï à < [150]. |
|
H |
320 |
|
80 |
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Вывод. Контактная прочность достаточна.
Окружное усилие на червяке, равное осевому усилию на колесе, по формуле (124):
|
F |
= F |
|
= |
2 |
50,3 103 |
=1260 Í . |
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
t1 |
a |
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окружное усилие на колесе, равное осевому усилию на червяке, по формуле (125): |
||||||||||
|
F |
= F |
|
= |
2 |
643 103 |
= 4020 Í . |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
t2 |
a1 |
|
|
320 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Радиальное усилие по формуле (126): |
|
|||||||||
Fr = 4020 tg20° / cos11,31° =1490 Í . |
|
|||||||||
Эквивалентное число зубьев колеса по формуле (127): |
|
|||||||||
|
|
z |
= 32 / cos3 11,31° = 40. |
|
||||||
|
|
υ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент формы зуба YF2 = 2,27 [11]. |
|
|||||||||
Рабочее изгибное напряжение зубьев колеса по формуле (128): |
|
|||||||||
σF = |
0,6 4020 1,1 2,27YF 2 |
|
= 8 Ì Ï à < [26]. |
|
||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
75 10 |
|
|
|||||
Вывод. Изгибная прочность достаточна. |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
′ |
7) Механический КПД передачи. Приведенный угол трения ϕ =1°30 при υs = 4 м/с [11]. Механический КПД по формуле (129):
tg11,31°
η = 0,95 tg(11,31° +1,5°) = 0,84.
На основании расчётов составляется сводная таблица параметров (табл. 22).
8) Тепловой расчёт редуктора. Дополнены исходные данные. Редуктор размещён в механическом цехе. Принят коэффициент эквивалентности КНЕ = 0,8; продолжительность включения ПВ = 0,25; коэффициент ψ = 0,2.
Площадь теплоотдачи A = 2 10−5 2001,7 |
= 0,16 ì 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 22 |
|
Параметры червячной передачи |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
Величина |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Червяк |
|
Колесо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность Р, кВт |
|
5 |
|
4,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения n, об/мин |
|
950 |
|
59,4 |
|
|
Вращающий момент Т, Н·м |
|
50,3 |
|
643 |
|
|
Материалы |
|
сталь |
|
бронза |
|
|
|
30ХГС |
|
БрО10Ф1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Термообработка |
|
закалка |
|
кокиль |
|
|
Межосевое расстояние aw , мм |
|
|
200 |
|
|
|
Модуль m, мм |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент диаметра червяка q |
|
8 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Число заходов (зубьев) z |
|
2 |
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Передаточное число u |
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Делительный угол подъёма винтовой линии γ |
|
11°19′ |
|
||
66
Длина нарезанной части (ширина) b, мм |
|
130 |
|
75 |
|
|
|
|
|
Делительный диаметр d, мм |
|
80 |
|
320 |
|
|
|
|
|
Диаметр вершин da, мм |
|
100 |
|
340 |
Максимальный диаметр колеса daМ2, мм |
|
– |
|
355 |
Угол обхвата червяка 2δ |
|
|
115 |
|
|
|
|
|
|
Окружное усилие в зацеплении Ft, H |
|
1260 |
|
4020 |
Радиальное усилие в зацеплении Fr, H |
|
|
1490 |
|
Осевое усилие в зацеплении Fa, H |
|
4020 |
|
1260 |
Рабочее контактное напряжение σH , МПа |
|
|
139,6 |
|
Допускаемое контактное напряжение [ σH ], МПа |
|
150 |
||
Рабочее изгибное напряжение колеса σF 2 , МПа |
|
– |
8 |
|
Допускаемое изгибное напряжение колеса [ σF 2 |
], |
– |
26 |
|
МПа |
|
|||
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи при отсутствии интенсивной вентиляции КТ = 8 Вт/(м2 °С). Температура масла из условия теплового баланса
t = 20 + |
5000(1− 0,84) |
0,8 0,25 =176° > [t]. |
|
8 0,16 (1− 0,2) |
|||
|
|
Выводы. 1. Условие (130) не выполнено.
2.На вал червяка проектируем вентилятор.
9)Тепловой расчёт с вентилятором.
При частоте вращения червяка n = 950 об/мин коэффициент теплоотдачи из табл. 18 КТ = 21 Вт/(м2 °С). Температура масла из условия теплового баланса
t = 20 + |
5000(1− 0,84) |
0,8 0,25 = 80° < [95]. |
|
21 0,16 (1− 0,2) |
|||
|
|
Вывод. Условие (130) выполнено.
Для иллюстрации расчета змеевика с проточной водой задаём [t] = 70 °Ñ.
10) Расчёт змеевика.
Количество теплоты, выделяющейся в передаче в секунду, по формуле (132): Q1 = P1(1− η) = 5000(1− 0,84) = 800 Вт.
Количество теплоты, отданной в секунду через стенки редуктора окружающему воздуху, по формуле (133):
Q2 = 21 (70 − 20) 0,16 =168 Вт.
Количество теплоты, отводимой змеевиком при заданной температуре масла в редукторе, Qçì = 800 −168 = 632 Вт.
Требуемый расход воды при tâä = 5 ºС по формуле (135): Wâä = 632 / (1000 4,187 103 5)= 0,03 103 м3/с =
= 0,03 10−3 6 104 =1,8 дм3/м.
Температура воды на выходе из змеевика по формуле (136): t1 = 20 + 5 = 25 °Ñ.
Назначены: скорость потока воды в трубке υвд = 0,4 м/с и внутренний диаметр трубки d1 = 10 мм, что обеспечивает расход воды Wвд = 1,88 дм3/мин (см. табл. 20).
Требуемый внутренний диаметр трубки по формуле (137): d1 = 4,6 
1,8 / 0,4 = 9,8 мм.
Вывод. Внутренний диаметр трубки принят верно.
Перепад температур масла и воды в начале змеевика при установленной температуре масла tм = 70 ºС
tн = 70 – 20 = 50°. Конечный температурный перепад
67
tê = 70 − 25 = 45°. Средний температурный перепад
tñð = 0,5 (50 + 45) = 47,5°.
Наружная поверхность охлаждения змеевика при Êçì = =165 Вт/(м2 ºС) из табл. 21 определена по формуле
Açì = 632 / (165 47,5) = 0,08 м2.
Длина трубки при A0 = 0,041 м2/м (см. табл. 19) определена по формуле (142): l = 0,08/0,041 ≈ 2 м.
Пример 12. Рассчитать червячную передачу на ЭВМ по исходным данным примера 11: мощность
P1 = 5 кВт; передаточное число u = 16; частоты вращения п1 = 950 об/мин; n2 = 59,4 об/мин; вращающие моменты на валах T1 = 50,3 Í ì , T2 = 643 Í ì ; ресурс tΣ = 16000 ч. Нагрузка реверсивная постоянная. Недостающими данными задаться.
Решение.
Расчёты выполняются в компьютерной системе APM WINMACHINE (модуль TRANS – трансмиссия). Расчёт на ЭВМ выполняется по вышеприведенному алгоритму. Распечатка компьютерных данных приведена на рис. 21.
68
|
|
|
|
|
|
Заданные параметры |
||||||
Передача: |
|
|
|
|
|
Червячная |
|
|||||
Тип расчета: |
|
|
|
|
|
Проектировочный |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Основные данные |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочий режим передачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постоянный |
||
Материал венца колеса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БрО10Ф1 |
|
|
Нереверсивная передача |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент вращения на ведомом валу, Нм |
|
|
|
|
643.00 |
|
||||||
Частота вращения ведомого вала, об./мин. |
|
|
|
59.00 |
|
|
||||||
Передаточное число |
|
|
|
|
|
|
|
|
16.00 |
|
|
|
Ресурс, час |
|
|
|
|
|
|
|
|
16000.00 |
|
||
|
|
|
|
|
|
Результаты АPМ Trans |
||||||
Группа результатов 1. Общие параметры |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Описание |
Символ |
|
Червяка |
|
|
Колесо |
|
Единицы |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Межосевое расстояние |
aw |
|
|
200.000 |
|
|
мм |
|||||
Модуль |
m |
|
|
10.0 |
|
|
|
|
мм |
|||
Коэффициент диаметра |
q |
|
|
8.0 |
|
|
|
|
- |
|||
Коэффициент смещения |
x |
|
|
0.00 |
|
|
|
|
- |
|||
Мощность на червяке |
P |
|
|
4.725 |
|
|
|
кВт |
||||
КПД передачи |
η |
|
|
0.841 |
|
|
|
- |
||||
Число зубьев |
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шестерня |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
- |
||
Колесо |
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
- |
||
Таблица 2. Силы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Описание |
Символ |
|
|
Червяка |
|
|
Колеса |
Единицы |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Осевая сила |
Fa |
|
|
4018.750 |
|
|
1194.946 |
|
Н |
|||
Радиальная сила |
Fr |
|
|
1478.999 |
|
|
1478.999 |
|
Н |
|||
Тангенциальная сила |
Ft |
|
|
1194.946 |
|
|
4018.750 |
|
Н |
|||
Плечо приложения силы |
R |
|
|
40.000 |
|
|
160.000 |
|
мм |
|||
Таблица 3. Геометрические параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Описание |
|
Символ |
Червяка |
|
Колеса |
Единицы |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Делительный угол подъёма |
|
γ |
|
14.036 |
|
град. |
||||||
Начальный угол подъёма |
|
|
γw |
|
14.036 |
|
град. |
|||||
Делительный диаметр |
|
|
d |
|
80.000 |
|
|
320.000 |
|
мм |
||
Начальный диаметр |
|
|
dW1 |
|
80.000 |
|
мм |
|||||
Высота витка червяка |
|
|
h1 |
|
22.000 |
|
мм |
|||||
Рис. 21. Распечатка параметров червячной передачи (начало)
Окончание табл. 3
Описание |
Символ |
Червяка |
Колеса |
Единицы |
|
|
|
|
|
|
|
Высота головки витка червяка |
ha1 |
10.000 |
мм |
||
Диаметр вершин |
da |
100.000 |
340.00 |
мм |
|
Наибольший диаметр червячно- |
daM2 |
355.000 |
мм |
||
го колеса |
|||||
|
|
|
|
||
Радиус кривизны переходной кри- |
ρf1 |
3.000 |
мм |
||
вой червяка |
|||||
|
|
|
|
||
Длина нарезанной части червяка |
b1 |
159.000 |
мм |
||
Ширина венца червячного колеса |
b2 |
67.000 |
мм |
||
Радиус выемки поверхности вер- |
r |
30.000 |
мм |
||
шин зубьев червячного колеса |
|||||
|
|
|
|
||
Диаметр впадин |
df |
56.000 |
296.000 |
мм |
|
Примечание. Компьютерная распечатка не содержит рабочих напряжений, необходимых для контроля показателей прочности. Их необходимо рассчитать по формулам (123) и (128) либо выполнить весь расчёт по программе DM-18.
Рис. 21. Распечатка параметров червячной передачи (окончание)
15. РАСЧЁТ КЛИНОРЕМЁННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Ремённые передачи относятся к передачам трением, точнее, сцеплением. Они состоят из шкивов, охватываемых ремнями в состоянии натяжения. Наибольшее распространение получили клиноремённые передачи, обладающие более высокой тяговой способностью и меньшими габаритами,
69
чем плоскоремённые передачи. Все ремённые передачи, кроме зубчаторемённых, требуют применения натяжных устройств, поддерживающих или восстанавливающих натяжение ремня. Основ-
ными критериями работоспособности и расчёта ремённых передач являются тяговая спо-
собность и долговечность.
Тяговая способность — комплексный критерий, учитывающий прочность материала ремня и его способность к сцеплению с материалом шкива. Клиновые ремни выпускают бесконечными из прорезиненной ткани. В соответствии с ГОСТ 1284.1 ... ГОСТ 1284.3 приняты обозначения сечения клинового ремня латинскими буквами Z, А, В, С, D, Е, ЕО вместо отменённых О, А, Б, В, Г, Д, Е. Угол сечения клинового ремня α0 = 40°. При огибании шкивов угол сечения уменьшается, поэтому угол профиля канавки шкивов принимают α = 34…40º во избежание заклинивания ремней в канавках.
Каждое сечение ремня имеет стандартизированные параметры [11]: расчётный диаметр малого шкива (по центру тяжести сечения) d1, мм; ширину расчётного сечения lp, мм; высоту сечения T0, мм; площадь сечения А, мм2; массу 1 м ремня т, кг/м, и др. Сечение ремней выбирают по номограмме [11]. При этом при мощности Р ≤ 2 кВт принимают самое малое сечение Z (O — по отменённому стандарту).
Диаметр малого шкива следует принимать выше минимально допустимого на 2...4 размера из стандартного ряда. В противном случае не будет обеспечен нормативный ресурс, равный H0 = = 5000 ч при легком режиме (ПВ = 0,15) и Н0 = 2000 ч при среднем режиме (ПВ = 0,25). Расчётную длину ремня Lp округляют по стандарту. Диаметр большого шкива определяют по формуле
d2 = d1u |
(143) |
и округляют до стандартного [11]; далее уточняют передаточное отношение:
u = d2/d1(1 – s), |
(144) |
где s — скольжение в передаче, s = 0,01…0,02. |
|
Межосевое расстояние должно находиться в пределах |
|
0,55(d1 + d2) + T0 ≤ a ≤ d1 + d2. |
(145) |
Длину ремня определяют как сумму прямолинейных участков и дуг обхвата:
l = 2a + 0,5π(d |
|
+ d |
) + |
(d |
2 |
− d )2 |
(146) |
|
|
|
1 |
. |
|||||
2 |
|
|
|
|||||
|
1 |
|
|
|
4a |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
Полученное значение округляют до ближайшего стандартного Lp и уточняют межосевое расстояние (без округления):
a = 1 (2Lp − π(d2 + d1) +
8 |
). |
(147) |
|
|
|
||
+ |
(2Lp − π(d2 + d1))2 − 8(d2 − d1)2 |
|
|
Угол обхвата малого шкива (должен быть α1 ≥ 120°): |
|
||
α =180° − 57° |
d2 − d1 |
. |
(148) |
|
|||
1 |
a |
|
|
|
|
||
Основным параметром, реализующим тяговую способность как основной критерий работоспособности, является Р0, кВт, — мощность, допускаемая для передачи одним ремнем, принимаемая для типовой передачи в зависимости от различных параметров [11]. Реальные условия эксплуатации корректируют рядом коэффициентов. Коэффициент угла обхвата
Сα = 1 – 0,003(180 – α1). |
(149) |
Другие коэффициенты: учитывающий число ремней в передаче Сz, учитывающий влияние длины ремня СL, режима работы Сp — принимают по [11]. Число ремней определяют из условия тяговой способности:
|
|
PC |
p |
|
|
|
|
z = |
|
1 |
|
|
, |
(150) |
|
PC C |
C |
|
|||||
|
z |
|
|||||
|
o |
α |
L |
|
|
||
где Р1 — мощность на валу малого шкива, кВт.
Число ремней не должно превышать z = 8. Предварительное натяжение ветвей клинового ремня
|
850PC |
C |
L |
|
|
|
F = |
|
1 p |
|
+ mυ2 , |
(151) |
|
|
|
|
|
|||
0 |
z |
υ Cα |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
70