Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.

Расчетное контактное напряжение

Расчетное контактное напряжение должно быть в интервале

σ_H = (0,9 ... 1,03) [σ]_H. При несоблюдении этого условия изменяют диаметр колеса d_e2.

2.2. Расчет червячных передач

Исходные данные: T₂- вращающий момент на колесе, Нм; n₂ - частота вращения колеса, мин^-1; и - передаточное число; L_h - время работы передачи (ресурс), ч.

1. Выбор материала червяка и колеса. Для червяков применяют те же марки сталей, что и для зубчатых колес (см. табл. 2.1).

Термообработку улучшение с твердостью < 350 НВ применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и непродолжительной работы. Область применения таких передач с архимедовыми червяками (ZA) сокращается. Для передач большей мощности при длительной их работе с целью повышения КПД применяют закалку до твердости на поверхности > 45 HRC, шлифование и полирование витков червяка.

Наиболее технологичными являются эвольвентные червяки (ZI), а перспективными - нелинейчатые: образованные конусом (ZK) или тором (ZT). Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков шлифуют с высокой точностью конусным или тороидным кругом. Передачи с нелинейчатыми червяками характеризует повышенная нагрузочная способность.

Для силовых передач следует применять эвольвентные и нелинейчатые червяки.

Материалы для зубчатых венцов червячных колес условно сведем в следующие три группы (табл. 2.10).

Группа I. Оловянные бронзы, применяемые при скорости скольжения в зацеплении v_s > 5 м/с.

Группа II. Безоловянные бронзы и латуни, применяемые при скорости скольжения v_s = 2 ... 5 м/с.

Группа III. Мягкие серые чугуны, применяемые при скорости скольжения v_s < 2 м/с.

Так как выбор материала для колеса обусловлен скоростью скольжения, определяют предварительно ожидаемую скорость скольжения (м/с)

2. Определение допускаемых напряжений. Допускаемые контактные напряжения для материалов: Группа I. N – общее число циклов перемены напряжений

где L_h - продолжительность работы передачи (требуемый ресурс), ч. Если по расчету N> 25*10⁷, то принимают N = 25 * 10⁷. Коэффициент долговечности

Коэффициент C_v учитывает интенсивность изнашивания материала колеса. Его принимают в зависимости от скорости скольжения v_s (м/с):

v_{s ,} м/с... 5 6 7 > 8

C_v ... 0,95 0,88 0,83 0,80

и ли по формуле

Допускаемое напряжение при числе циклов перемены напряжений, равном 10⁷

Коэффициент 0,9 - для червяков с твердыми (Н > 45 HRC) шлифованными и полированными витками; 0,75 - для червяков при твердости < 350 НВ; принимают по табл. 2.10.

Допускаемые контактные напряжения

Группа II. Допускаемые контактные напряжения

[σ]_но = 250 Н/мм² для червяков при Н< 350 НВ; [σ]_но = 300 Н/мм² для червяков при H>45 HRC.

Группа III. Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые напряжения изгиба вычисляют для материала зубьев червячного колеса

Коэффициент долговечности

где N - общее число циклов нагружений, определено ранее по формуле (2.54). Если N < 10⁶, то принимают N = 10⁶. Если N> 25*10⁷, то принимают N = 25*10⁷.

2.10. Механические характеристики материалов зубчатых венцов червячных колес
Группа материала	Марка бронзы, чугуна	Способ отливки	Н/мм2	Н/мм2
	БрО10Н1Ф1	Ц	285	165
	υS< 25 м/с
I	БрО10Ф1	К	245	195
	υS < 12 м/с	П	215	135
	Бр05Ц5С5	К	200	90
	υS < 8 м/с	П	145	80
	БрА10Ж4Н4	Ц	700	460
	υS < 5 м/с	К	650	430
II	БрА10ЖЗМц1,5	К	550	360
	υS < 5 м/с	П	450	300
	БрА9ЖЗЛ	Ц	500	200
	υS < 5 м/с	К	490	195
		П	390	195
III	СЧ15,	П	σви = 320 Н/мм2
	СЧ20 υS < 2 м/с	П	σви = 360 Н/мм2
Примечание. Способы отливки: Ц - центробежный, К - в кокиль, П-в песок (при единичном производстве).

Исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов:

- групп I и II

- группы III

где σ_ви - предел прочности при изгибе, Н/мм (обычно в 1,5 ... 2,2 раза больше σ_в).

3. Межосевое расстояние. Межосевое расстояние передачи

где К_а = 610 для эвольвентных, архимедовых и конволютных червяков;

К_а = 530 для нелинейчатых червяков. Полученное расчетом межосевое расстояние округляют в большую сторону до числа из табл. 19.1.

4. Подбор основных параметров передачи. Число витков z₁ червяка назначают в зависимости от передаточного числа u:

u.........св. 8 до 14 св. 14 до 30 св.30

z₁......... 4 2 1

Число зубьев колеса z₂ = z₁ и. (2.65)

Предварительные значения:

м одуля передачи

коэффициента диаметра червяка

В формулу для m подставляют коэффициенты 1,4 и 1,7, получая таким образом интервал значений модуля. В формулу для q подставляют стандартное значение m (мм), взятое из табл. 2.11. Полученное расчетом значение q округляют до ближайшего стандартного, приведенного в этой таблице.