4.6. Расчет вала на жесткость

Правильность зацепления червячной пары обеспечивает достаточная жесткость червяка. Критерием жесткости является значение прогиба f (мм) в среднем сечении червяка, которое не должно превышать допустимого f  [f], обычно принимают [f] = (0.005-0.01)m;

, (4.5)_

где l – расстояние между опорами, принимают из компоновки редуктора (мм),400;

Е = 2.110⁵МПа – модуль упругости (значение для стали);

J – момент инерции сечения червяка, мм⁴.

[1] ;

[1] ;

,

[f]=0.005m=0.0625мм << [f].

Условие жесткости выполняется.

4.7. Тепловой расчет червячного редуктора

Тепловой расчет производят после определения размеров корпуса при эскизном проектировании.

При работе червячной передачи значительная часть мощности расходуется на преодоление трения, в результате чего происходит нагревание редуктора. Выделяемое тепло отводится в окружающую среду через стенки редуктора. В случае недостаточного отвода тепла редуктор перегревается и выходит из строя. Поэтому необходимо производить тепловой расчет с целью определения температуры масла, которая не должна превышать допускаемой величины. Температуру масла определяют по формуле:/1/

, (4.6)

где [t_м] – допускаемая температура масла (60-90С); P – мощность, подводимая к редуктору (Вт),10385; t_в – температура окружающей среды (обычно t_в = 20С); K – коэффициент теплопередачи принимаем K = 16Вт/м^2град, учитывая параллельность осей редуктора и двигателя. S = 1.32м² – площадь поверхности охлаждения (равна площади поверхности всех стенок редуктора, которая снаружи омывается свободно циркулирующим воздухом.

,

где ’ = 15’ – приведенный угол трения, выбирают в зависимости от скорости скольжения по таблице 5.9 [1]  - угол подъема винтовой линии червяка.

,

,

поскольку t_m больше допускаемой температуру масла следует понизить установив циркуляционную смазку в редукторе .

4.8. Выбор конструкции и ориентировочный расчет валов

Валы предназначены для установки на них вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, звездочек и т.п.) и передачи крутящего момента.

Конструкция валов в основном определяется деталями, которые на них размещаются, расположением и конструкцией подшипниковых узлов, видом уплотнений и технологическими требованиями.

Валы воспринимают напряжения, которые меняются циклично от совместного действия кручения и изгиба. На первоначальном этапе проектирования вала известен только крутящий момент, а изгибающий момент не может быть определен, т.к. неизвестно расстояние между, опорами и действующими силами. Поэтому при проектировочном расчете вала определяется его диаметр по напряжении кручения, а влияние изгиба учитывается понижением допускаемого напряжения кручения.

Диаметр вала (мм) определяют по формуле

(4.7)

Где Т - крутящий момент на рассматриваемом валу (Нмм),[_кр] - пониженные допускаемые напряжения кручения (Нмм²).

Для валов, изготавливаемых из сталей 35, 40. 45, 40Х, 40ХН. до­пускаемые напряжения принимаются:

- выходных концов вала [_кр] = (15-40) МПа;

- промежуточных валов в местах посадки колес и вала червяка [_кр] = (10-20) МПа.

При этом пои выборе материала валов необходимо учитывать ма­териал зубчатых колес. Для зубчатых колес с более высокой твер-достъю необходимо принимать материал с более высокой прочностью. Меньшие значения [_кр] рекомендуется выбирать для быстроходных валов, большие [_кр] - для тихоходных.

Полученное значение диаметра должно быть округлено по ГОСТ 8639-69 [1] до ближайшего из ряда диаметров: 10: 10,5: 11: 11,5: 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 120 и т. д.

Диаметры остальных участков вала назначают по конструктив­ным соображениям с учетом удобства посадки на вал подшипников ка­чения, зубчатых колес и т.д. и необходимости фиксации этих дета­лей на валу в осевом направлении.

Обычно применяется ступенчатая конструкции валов, которая обеспечивает удобство сборки и разборки, а также простоту фикса­ции детали от осевого перемещения.

Под червяк принимаем Сталь 40Х

Расчет вала под червячное колесо

Т=102400Нмм

мм

Рисунок 4.5-Конструкция ступенчатого вала

Принимаем мм, мм, мм ;

Параметры червячного колеса.

Толщина обода (венца) червячного колеса

где m – модуль, m=12,5

мм

Длина ступицы

где d_вала – диаметр вала, d_вала =80мм

мм

Диаметр ступицы

где d_вала – диаметр вала, d_вала =80 мм

мм

Толщина диска связывающего ступицу и обод

где а – толщина обода, а =25мм

мм

Рисунок 4.6-основные параметры червячного зацепления

Диаметр отверстий в диске

(4.8)

где d_f2 – диаметр впадин (мм),395мм .

a – толщина обода (мм), 25мм.

d_ст – диаметр ступицы (мм),140мм.

мм