Колесо червячное зубчатое — расчет, изготовление, материал

Опубликовано 05 Окт 2014

Механика | 51 комментарий


Червячная передача оказывается в реальной практике инженера, как ни странно, наиболее часто востребованной, смещая на второй план и зубчатую, и цепную, и ременную передачи. Причинами такого положения дел являются простота и общая итоговая дешевизна изготовления…

…червячной передачи при ее высокой компактности с возможностью получения очень большого передаточного числа, а при необходимости и обеспечения условия самоторможения.

Червячная передача работает плавно и бесшумно. Минусом червячной передачи является низкий КПД и, как следствие, нагревание (иногда достаточно сильное) при работе.

Для изготовления элементов зацепления червячной передачи нужны токарный и зубофрезерный станки. Червяк легко изготовит токарь средней квалификации, а зубофрезеровщику нужно будет нарезать всего одно червячное колесо (при изготовлении зубчатой передачи нужно нарезать шестерню и колесо). В идеале профиль, диаметр, шаг и число заходов червячной фрезы для нарезания зубьев колеса должны быть точно такими же, как и у червяка. То есть — фреза должна быть своеобразной копией червяка.

Для унификации (минимизации номенклатуры) зубонарезного инструмента и повышения взаимозаменяемости червяков и колес значения межосевых расстояний aw и номинальных значений передаточных чисел u червячных передач регламентируются ГОСТ 2144-76, а значения модулей m и коэффициентов диаметра червяка q — ГОСТ 19672–74.

Червяки традиционно изготавливают из закаленной конструкционной стали, а зубчатые венцы колес – чаще всего из бронзы или чугуна.

На рисунке ниже показано сечение червяка и червячного колеса плоскостью проходящей через центр колеса и перпендикулярной оси червяка.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 1721
Источник: http://al-vo.ru/mekhanika/chervyachnaya-peredacha-raschet-v-excel.html

Общие сведения

Основной причиной выхода из строя зубчатых колес является повреждение зубчатых венцов в результате усталостного выкрашивания, износа и поломок зубьев. Наименьшая интенсивность изнашивания в червячной парс обеспечивается, если червяк имеет высокую твердость (Н > 45НЯС), а его рабочие поверхности отполированы. Поэтому для червяков используются стали марок 45, 40Х, 40ХН, 35ХГСА, закаленные до твердости (45-55 )НКС с последующей шлифовкой и полированием.

Широко применяются червяки из сталей 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ и другие, подвергаемые цементации и из сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю и другие, упрочняемые азотированием. В этом случае достигается твердость поверхностей червяка (5(у-6У)НЯС, а финишную обработку производят шлифованием и полированием.

В качестве материалов для изготовления венцов червячных колес червячных передач используются бронзы, латуни и серые чугуны, которые условно делят на три группы:

  • • группа I — оловянные бронзы;
  • • группа II — безоловянные бронзы и латуни;
  • • группа III — серые чугуны (применяют для изготовления малонагруженных или редко работающих передач, в которых габариты и масса не имеют определяющего значения).

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по табл. П.4. Скорость скольжения мм, определяется по эмпирической формуле:

где Г2 — вращающий момент на валу червячного колеса, Н м; п — частота вращения червяка, об/мин.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1436
Источник: https://studme.org/84692/tehnika/materialy_chervyakov_chervyachnyh_kolesa_naznachenie_tverdosti_termoobrabotki

Программа расчета в Excel червячной передачи


Уважающих труд автора прошу скачать файл после подписки на анонсы статей (подписные формы — в конце статьи и наверху страницы).

Ссылка на скачивание файла программы: raschet-chervyachnoy-peredachi (xls 197KB).

Программа размещена на 6-и листах файла MS Excel.

Уникальность программы состоит в том, что она, представляя собой три независимых блока, позволяет выполнить «прямой» проектный, «обратный» проектный и «ремонтный» расчеты!

1. «Прямой» проектный расчет в Excel размещен на листе «Проект-1».

По 9-и исходным данным программа выдает 57 расчетных параметров и на листе «Проект-1 (табл.)» автоматически формирует таблицы к чертежам червяка и червячного колеса!

Пользователь выбирает режим работы передачи, расчетный ресурс, передаточное число, материал червячного колеса, вводит значения частоты вращения червяка и вращающего момента на валу червячного колеса  и через мгновение получает выполненный расчет червячной передачи!!!

По заданным нагрузкам и скоростям рассчитываются геометрические параметры передачи.

2. «Обратный» проектный расчет червячной передачи размещен на листе «Проект-2».

По 12-и исходным данным программа рассчитывает 46 параметров и на листе «Проект-2 (табл.)» также автоматически формирует таблицы к чертежам червяка и червячного колеса!

В отличие от первого варианта расчета в данном случае пользователь может, задав основные геометрические параметры передачи, определить ее нагрузочную способность – рассчитать максимально допустимый момент на валу червячного колеса.

3. «Ремонтный» расчет передачи в Excel размещен на листе «Ремонт».

По 6-и данным, полученным в результате замеров вышедшей из строя червячной передачи, программа вычисляет 20 геометрических параметров и на листе «Ремонт(табл.)» автоматически формирует таблицы к чертежам!

Получив эти данные, можно воспользоваться  расчетом «Проект-2» и определить нагрузочные возможности ремонтируемой червячной пары.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 1949
Источник: http://al-vo.ru/mekhanika/chervyachnaya-peredacha-raschet-v-excel.html

Расчет червячной передачи

Таблица 3.27

Алгоритм расчета червячных передач_________

Точность вычислений значений:

  • • диаметров — до третьего знака после запятой;
  • • углов — до пятого знака после запятой

Параметры и обозначения

Расчетные формулы и указания

Расчетный момент Тн, Нм

на червяке

Гн,

см. разд. 13.3

на червячном колесе

^н2 = и^н1Т1ч.п

Продолжение табл. 3.27

Продолжение табл. 3.27

Продолжение табл. 3.27

Окончание табл. 3.27

Таблица 3.28

Рекомендуемые числа заходов червяка ______

Передаточное число и

8<м< 14

14 < и <30

и >20

Число заходов червяка г,

Таблица 3.29

Коэффициент, учитывающий точность передачи_____

Степень точности передачи яС1 точн

Ка

1,20

1,15

1,10

1,00

Таблица 3.30

Коэффициент У к2, учитывающий форму зуба червячного колеса

Эквивалентное число зубьев червячного колеса гу2

100

150

300

Ур2

1,98

1,88

1,85

1,80

1,76

1,71

1,64

1,61

1.55

1,48

1,45

1,40

1,34

1,30

1,27

1,24

Расчет геометрии червячной передачи производят в соответствии с ГОСТ 19650-74, который предусматривает передачи с углом скрещивания осей червяка и колеса, равным 90°, и исходным червяком по ГОСТ 19036-81. Формулы для геометрического расчета цилиндрической червячной передачи приведены в табл. 3.31.

Таблица 3.31

Алгоритм геометрического расчета цилиндрической червячной передачи

Продолжение табл. 3.31

Окончание табл. 3.31

Таблица 3.32

Формулы для определения величин составляющих силы в зацеплении цилиндрической червячной передачи

Таблица 3.33

Зависимость угла трения о’ от скорости скольжения V

Таблица 3.34

Ориентировочные значения коэффициента полезного действия одноступенчатых червячных передач на подшипниках качения

Червячный редуктор в связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев. Температура нагрева масла:

• без искусственного охлаждения:

• с охлаждением вентилятором:

где /ра6 — температура нагрева масла, °С; раб — максимальная допустимая температура нагрева масла (для наиболее распространенных типов масла 1рраъ = 95 °С); Рч — мощность па червяке, Вт (разд. 3.1); г|чп — КПД червячной передачи (табл. 3.34); КТ — коэффициент теплоотдачи, принимаемый в расчетах равным (9-17) Вт/(м2х°С) (большие значения при хороших условиях охлаждения); /С1в — коэффициент при обдуве вентилятором (определяется по графику на рис. 3.53, где пвснт — частота вращения вентилятора, об/мин); у — коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму, принимаемый в данных расчетах равным 0,3; А — поверхность охлаждения корпуса. м

Рис. 3.53

Рис. 3.54

Поверхность охлаждения корпуса А равна поверхности всех его стенок, кроме поверхности дна, которой он крепится к плите или раме.

Приближенно поверхность охлаждения корпуса можно принять в зависимости от межосевого расстояния передачи (график на рис. 3.54) или по формуле:

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 3521
Источник: https://studme.org/84692/tehnika/materialy_chervyakov_chervyachnyh_kolesa_naznachenie_tverdosti_termoobrabotki

Заключение


Из-за огромного количества параметров я не стал подробно описывать весь алгоритм расчета. Пытливый читатель легко разберется сам по формулам в ячейках.

Базы данных и справочные материалы, используемые в процессе расчетов, размещены на тех же листах Excel справа от основных таблиц, скриншоты которых представлены выше.

Обратите внимание на ячейки с примечаниями! В них находится важная и очень полезная информация.

Думаю, червячная передача станет ближе и понятнее для многих инженеров и студентов при использовании данной программы, выполняющей рутинный расчет в Excel в мгновение ока.

Вопросы, отзывы, и замечания, уважаемые читатели, оставляйте, пожалуйста, в комментариях внизу страницы.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 794
Источник: http://al-vo.ru/mekhanika/chervyachnaya-peredacha-raschet-v-excel.html

Геометрия червячных колес

Особенности геометрии червячного колеса заключаются в следующем: боковые поверхности его зубьев образуются инструментом, режущие кромки которого в станочном зацеплении воспроизводят в пространстве исходный производящий червяк, соответствующий сопряжонному с данным колесом рабочему червяку; делительные цилиндры исходного производящего червяка и нарезаемого червячного колеса могут не касаться, при этом колесо образуется со смещением, определяемым коэффициентом смещения червяка х; коэффициент х ограничивается по условиям подрезания или заострения зубьев червячного колеса значениями ±1. Основные геометрические параметры червячного колеса. Коэффициент смещения червяка х = Aw/m-0.5(z2 + q) Делительный диаметр: d2 = mz2; Диаметр вершин: da2 = d2 + 2m + 2xm; Диаметр впадин: df2 = d2 — 2.4m + 2xm; Способы определения размеров поля зацепления и длин контактных линий в различных фазах зацепления приведены в специальной литературе. Кроме передач со стандартными (по ГОСТ 19036—73) параметрами исходного и исходного производящего червяков в специальных редукторах и передачах применяют передачи с нестандартными параметрами. Например, в передачах с α

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1200
Источник: http://Gidromash.com.ua/raschet_chervyaka
Кол-во блоков: 8 | Общее кол-во символов: 12411
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

  1. https://studme.org/84692/tehnika/materialy_chervyakov_chervyachnyh_kolesa_naznachenie_tverdosti_termoobrabotki: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 5242 (42%)
  2. http://Gidromash.com.ua/raschet_chervyaka: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 2705 (22%)
  3. http://al-vo.ru/mekhanika/chervyachnaya-peredacha-raschet-v-excel.html: использовано 3 блоков из 3, кол-во символов 4464 (36%)


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий