9.5.4. Расчёт механизма привода

В качестве приводного механизма выбираем червячную передачу, обеспечивающую надежную фиксацию механизма подъема.

Примем следующие материалы: колесо - чугун СЧ 15-32 ГОСТ 1412 - 70; червяк- сталь Ст. 6 ГОСТ 380-71 нормализованная.

Определим потребное передаточное число передачи [18]:

( 9.15)

где Т_гр - крутящий момент на барабане, Н-м.;

Т_пр-крутящий момент привода, Н-м.;

- КПД передачи, = 0,6 [ 18].

Крутящий момент на барабане:

( 9.16)

Крутящий момент привода:

( 9.17)

г де - усилие рабочего, принимаем =30 H;

- длина рукоятки, принимаем =0,2 м.

принимаем U = 6,3.

Найдем модуль по условию изгибной прочности зуба по формуле [19]

(9.18)

где - коэффициент формы зуба, = 1,98 [18];

к - коэффициент нагрузки, к = 1;

Т₂ - крутящий момент на колесе, Т₂ = Т_гр;

- делительный угол подъема витков червяка;

q - коэффициент диаметра червяка, q = 10;

z₂ - число зубьев колеса;

-допустимое напряжение изгиба, = 38,4 Н/мм.² [19].

( 9.19)

где - число заходов червяка, = 4.

принимаем z₂ = 26 (из условия отсутствия подрезания).

принимаем по ГОСТ 2144-76 m = 3,15 мм.

Проверим контактные напряжения

( 9.20)

где a_w- межосевое расстояние, мм.

что меньше допускаемого значения [ ] = 190 Н/мм² [18].

Определим размеры червяка и червячного колеса (рис. 9.14) по форму-лам [18]:

делительный диаметр червяка

( 9.21)

Рис. 9.14. Геометрические размеры червяка и колеса, диаметр вершин витков червяка.

( 9.22)

диаметр впадин червяка

( 9.23)

длина нарезанной части червяка

( 9,24)

принимаем = 50 мм;

шаг червяка

( 9,25)

делительный диаметр колеса

( 9.26)

средний диаметр вершин зубьев колеса

( 9.27)

средний диаметр впадин колеса

( 9.28)

наибольший диаметр червячного колеса

(9.29)

ширина венца колеса

( 9.30)

принимаем = 40 мм.

Фактическое передаточное число

Для расчета червяка на прочность определим силы, действующие в зацеплении червячной передачи (рис. 9.15).

Рис. 9.15. Силы в зацеплении червячной передачи.

Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке

( 9.31)

Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе

( 9.32)

Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо

( 9.33)

где - угол профиля, = 20° [19].

Прочность тела червяка рассчитываем по формуле

( 9.34)

где -эквивалентный момент, Н-мм.

( 9.35)

- суммарный изгибающий момент, Н-мм.

( 9.36)

где l - расстояние между опорами, l = 92 мм;

- крутящий момент на червяке, Н-мм;

-допускаемое напряжение изгиба, Н/ .

что меньше допустимого значения [ ] = 60 Н/мм² [18].

При недостаточной жесткости прогиб червяка велик. Это нарушает правильность зацепления, ухудшает условия работы передачи. Чтобы этого избежать, рассчитаем величину прогиба по формуле [19]

( 9.37)

где E - модуль упругости материала червяка, Е = 2,15-10⁵ Н/мм²;

- приведенный момент инерции сечения червяка, мм⁴.

( 9.38)

= (0,01...0,005)-3,15 =0,315...0,0157 мм.

Полученное значение прогиба значительно меньше допускаемого, сле-довательно работа зацепления будет качественной.