3 - Изчисляване на червячни предавки
Министерство на железниците на България
Отдел Човешки ресурси и образователни институции
Самарска държавна железопътна академия
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЧЕРВЯЧНИ ПРЕДАВАНИЯ
Указания за курса "Машинни части и основи на проектирането"
За студенти от специалност 150700 - Локомотиви
пътни коли и
181400 - Електрически транспорт
Съставител: Толстоногов А.А.,
Указания за изпълнение на разчетни и графични работи и курсов проект по дисциплината "Машинни части" за студенти от специалности 150700, 150800, 170900 / Съставител: Толстоногов А.А., Янковски В.В., Федоров В.В., Назарова Н.В., Жарков М.С. Самара, SamGAPS, 2004.- 11 с.
Приет на заседание на катедрата, протокол № 8 от 11 май 2004 г.
Издава се с решение на редакционно-издателския съвет на академията.
Съставител: Андрей Арленович Толстоногов,
Янковски Виктор Владимирович,
Федоров Виктор Василиевич,
Назарова Надежда Владимировна,
Жарков Михаил Сергеевич
Рецензенти: доцент от катедрата на OKM SSAU
Доцент на катедрата по механика SamIIT
Редактор: Шимина И.А.
Хартия за писане. Реал. т. л. 0,69
Тираж 400 бр. Поръчка Номер.
1. МЕТОД ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЧЕРВЯЧНО ЗАБЕЛЕЖКА. . . . . 3
2. ПРИМЕР ЗА ИЗЧИСЛЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Наред със зъбните колела,червячните предавкинамират широко приложение в задвижванията на различни машини и устройства.
За да се предотврати натрошаване от умора на зъбната повърхност на червячното колело, червячните зъбни колела са проектирани за повърхностна издръжливост (контрастна якост). За всички червячни предавки, с изключение на ръчните и с повече от 100 зъба, товаизчислението е дизайн. За да се предотврати счупване на зъбите на колелата, те се изпитват за якост чрез напрежения на огъване.
Тези насоки определят методологията и тестовия случай за изчисляване на червячната предавка.
1.МЕТОД ЗА ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЧЕРВЯЧНО ЗАБЕЛЕЖКА
Директното изчисление на червячната предавка се предхожда от кинематично изчисление, т.е. определяне на предавателно отношениеUи въртящи моменти на валовете на червякаM1и колелотоM2.
Изчисляването на червячната предавка се извършва в следната последователност:
Избира се материалът за производство на червяка и червячното колело (Таблица 1) и за тези материали се определят допустимите напрежения на огъване 0Ии допустимите контактни напрежения 0Нза основния брой цикли на натоварванеN1( Таблица I).
Определя се действителният брой цикли на натоварване за даден период на работа на механизма. В този случай се приема, че за един оборот на колелото, всеки от зъбите му изпитва един цикъл на натоварване.
Допустимите напрежения се определят, като се вземат предвид действителните условия на натоварване.
При изчисляване на допустимите контактни напрежения вземете
При изчисляване на допустимите напрежения на огъване.
АкоNEE= 0 . АкоNE> 25 . 10 7 цикъла, след това вземетеNE= 25 . 10 7 цикъла на зареждане. И в двата случая е необходимо да се преизчисли експлоатационният живот на механизма въз основа на приетата стойностNE.
Избира се броят на проходите на червякаZ1(обикновено 1, 2 и 4) и се определя броят на зъбите на колелотоZ2.
В същото време трябваизхождайте от факта, че при спомагателни предавки сZ1= 1,Z1min= 17, при силови предавкиZ2min= 26.
Трябва също така да се има предвид, че с увеличаване на броя на посещенията на червеи ефективността се увеличава. трансмисията и нейното самоспиране е намалено.
Съгласно таблица 2 се избира коефициентът на диаметъра на червеяq.
1.5.Модулът на аксиално зацепване се изчислява от състоянието на повърхностна издръжливост на зъбите на червячната предавка
M2– номинален въртящ момент на вала на червячното колело
къдетоθе коефициентът на деформация на червея, избран в
[σ] τH3е допустимото контактно напрежение на материала на колелото, като се вземат предвид действителните условия на натоварване;
1.6.Получената стойност на аксиалния модул се закръглява до най-близката по-висока стойност в съответствие с GOST 19036-73 (Таблица 2).
1.7.Проверява се изпълнението на условието за якост на зъбите на червячното колело от условието за якост на напрежение при огъване
къдетоYHе коефициентът на якост на зъбите на червячната предавка, определен съгласно таблица 4 в зависимост от еквивалентния брой зъбиZV=Z2/ cos³γ,
ЕИ- допустимо напрежение на огъване на зъбите на колелото, като се вземе предвид
реални условия на натоварване.
Ако действителните напрежения на огъване надвишават допустимите стойности, се приема следващата по-висока стандартна стойност на аксиалния модул или по-високата стойност на коефициентаq.
1.8.Изчисляват се геометричните параметри на червячната предавка.
Параметри на червячно колело:
диаметър на делителния (начален) кръг в средната част на колелото
диаметър на обиколката на вдлъбнатините в средната част на колелото
диаметър на кръга от върхове в средната част на колелото
най-големият диаметър на колелото
Ъгъл на половин обвивка
1.9.Изчисляват се силите, действащи в червячната предавка.
къдетоM1е номиналният въртящ момент на червяка.
1.10.Изчислява се ефективността на червячната предавка
където φ е ъгълът на триене (Таблица 5), в зависимост от материалите на червея и скоростта
1.11.Изчислява се здравината на тялото на червея. Методът на изчисление е подобен на метода на изчисление на валове.
2.ПРИМЕР ЗА ИЗЧИСЛЕНИЕ
Изчислете червячната предавка. Първоначални данни:
Броят на оборотите на червячния валn1= 1400 об/мин;
Предавателно числоu= 32;
Въртящ момент на червячния валM1= 1000 N mm;
Въртящ момент на вала на колелотоM2= 2400 N mm;
Живот на предаванеT= 10
2.1.Изберете материал за изработка:
червей - стомана 45 със закалка TV Ch NVS 45 + 55;
колела - бронз VrOF -10-1 отливка в метален калъп.
От таблица 1 определяме механичните характеристики на материалите:
E1= 2,1 10
2.2.Определете действителния брой цикли на натоварване на зъбите на колелото
Нека преизчислим реалния експлоатационен живот на трансмисията
2.3.Ние изчисляваме допустимите напрежения, като вземаме предвид действителните условияЗареждане.
.
Допустими контактни напрежения на материала на колелото
N/mm².
Допустимо напрежение на огъване
N/mm².
2.4.Определете броя на ударите на червея от условието
Съгласно таблица 2 избираме коефициента на диаметъра на червеяq= 12.
2.5.От условието за повърхностна издръжливост изчисляваме аксиалния модул на червячната предавка
Коефициентът на червячна деформацияQсе избира съгласно таблица 3 заZ1= 1 иq= 12,5 (близо до приетотоq= 12).
Изчисляваме ъгъла на издигане на спиралната линия на рязане на червея
.
Съгласно GOST 19036-73 (Таблица 2) приемаме аксиалния модулm= 3 mm.
2.6.Проверяваме здравината на червячното колело от условието за якост по отношение на напреженията на огъване.
За да определим коефициента на якост на зъбитеYH, изчисляваме еквивалентния брой зъби
σИ= 1,54 (1,71 240 1,0085 cos 4°45'49" / 0,3³ 12 32) = 6,12 N/mm².
Получената стойност σИе по-малка от допустимата, следователно якостта на огъване на зъбите на колелото е задоволителна.
2.7.Изчислете геометричните параметри на предаване.
Параметри на червячно колело:
диаметър на разделителния (начален) кръг в средната част
диаметър на кръга от вдлъбнатини в средната част
диаметър на кръга от върхове в средната част
най-големият диаметър на колелото
ширина на червячното зъбно колело
Условен ъгълобиколка
2.8.Изчисляваме силите, действащи в зацепването.
Периферна сила върху колелото, равна на аксиалната сила върху червяка
Периферна сила върху червея, равна на аксиалната сила върху колелото
2.9.Изчислете ефективността на червячната предавка
За да определим ъгъла на триене, изчисляваме скоростта на плъзгане
Съгласно таблица 5 за изчислената скорост на плъзгане намирамеφ≈ 2°.
Тогаваη= tg 4°45'49" / tg (4°45'49") = 0,70 = 70%.
Янковски В.В., Федоров В.В..Изчисляване на червячни предавки на компютър: Методически указания за студенти.- Куйбишев: КИИТ, 1987.
Беляков В.М., Жарков М.С., Федоров В.В., Янковски В.В.Предавки на подвижния състав: Учебник за студенти. Куйбишев.: КИИТ, 1990.
Проектиране на механични трансмисии: Учебник за инженерни колежи / Изд. Чернавски С.А. - М .: Машиностроене, 1984.
Д.Н.Решетов.Машинни части.– М.: Машиностроение, 1989.
А.А. Толстоногов, В.В.Янковски, В.В.Фьодоров, М.С.Жарков. Лабораторни упражнения по курса на машинните части - SamIIT, 1997 г.
И. А. Биргер, Б. Ф. Шор, Г. Б.
Дунаев П.Ф., Леликов О.П..Проектиране на възли и части на машини.– М.: Высшая школа, 2001.
Толстоногов A.A.Машинни части и основи на дизайна: бележки за лекции.- SamGAPS. 2003 г.
Някои от най-често използваните материали за изработка
червячни колела за работа в тандем със стоманен термично обработен червяк,
техните механични характеристики и допустимите напрежения
