7. Расчет энергетических, кинематических и силовых параметров

Для расчета указанных параметров студенту выдается индивидуальное задание из приложения 7 по номеру в списке состава группы у преподавателя.

7.1. Крутящий момент на входном валу (на валу червяка)

Нм, (15)

где P₁ – мощность на входном валу, квт,

n₁ – частота вращения входного вала, об/мин. Обе величины заданы в приложении.

7.2. Скорость скольжения в зацеплении как скорость перемещения поверхности витка червяка относительно зуба колеса (рис.7.1)

м/с, (16)

или

м/с, (17)

где d_w1 – диаметр начальной окружности червяка, мм.

 _w – угол подъема винтовой линии червяка на начальной окружности.

n₁ – частота вращения червяка.

V₁ и V₂ – окружные скорости червяка и колеса.

7.3. По скорости скольжения из таблицы П3.4 (Приложение 3) определить приведенный угол трения .

7.4. Коэффициент полезного действия червячной передачи

. (18)

7.5. Мощность на выходном валу (на валу червячного колеса)

квт. (19)

7.6. Частота вращения выходного вала

об/мин. (20)

7.7. Крутящий момент на выходном валу

квт, (21)

или

квт. (22)

Следующим этапом определить усилия, действующие в червячном зацеплении и их направление.

7.8. Окружное усилие на червяке

Н. (23)

7.9. Окружное усилие на колесе

Н. (24)

7.10. Осевое усилие на червяке

. (25)

7.11. Осевое усилие на колесе

. (26)

7.12. Радиальное усилие на червяке и на колесе

. (27)

Определить направление усилий можно, задавшись направлением вращения червяка при заданном направлении винтовой линии (Приложение 2, рис.П2.1). Прежде определим направление вращения колеса. Для этого воспользуемся следующим способом. Остановим колесо, и будем вращать червяк в выбранном направлении. При правой винтовой линии и направлении вращения, показанном на рис.П2.1 червяк будет ввинчиваться как винт в гайку, перемещаясь влево. Далее, не вращая, червяк, переместим его в первоначальное положение. При этом колесо провернется. Направление проворота колеса покажет направление его вращения.

Выбор и определение направления вращения червяка и колеса позволит определить направление действующих в зацеплении усилий.

При ведущем червяке:

окружное усилие F_t1, действующее на червяк, направлено против направления его вращения;

осевое усилие F_A2, действующее на колесо, равно окружному усилию червяка F_t1 и направлено в противоположную сторону;

окружное усилие F_t2, действующее на колесо, направлено по направлению его вращения;

осевое усилие F_A1, действующее на червяк, равно окружному усилию колеса F_t2 и направлено в противоположную сторону;

радиальные усилия F_R1, действующее на червяк, и F_R2, действующее на колесо, равны между собой и направлены к центру рассматриваемого элемента.

Полученные значения занести в таблицу П4.2 (Приложение 4), а действующие усилия показать на кинематической схеме (Приложение 2, рис П2.1).

П риложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Таблица П3.1

Ряды	Передаточное число
1 ряд	8; 11; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80
2 ряд	9; 11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5; 45; 56; 71

Таблица П3.2

Ряды	Межосевое расстояние
1 ряд	40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500
2 ряд	140; 180; 225; 280; 355; 450

Таблица П3.3

Значения модулей в зависимости от коэффициентов диаметров червяка при Z1 = 1; 2; 4 (ГОСТ 2144-76)
m, мм	q	m, мм	q
2	8; 10; (12); 12,5; 16; 20	(7)	(12)
2.5	8; 10; (12); 12,5; 16; 20	8	8; 10; 12,5; 16; 20
(3)	(10); (12)	10	8; 10; 12,5; 16; 20
3,15	8; 10; 12,5; 16; 20	(12)	(10^)
(3,5)	(10); (12^); (14^)	12,5	8; 10; 12,5; 16; 20
4	8; (9); 10; (12^); 12,5; 16; 20	(14)	(8^)
5	8; 10; 12,5; 16; 20	16	8; 10; 12,5; 16
(6)	(9); (10)	20	8; 10
6,3	8; 10; 12,5; 14; 16; 20
Значения в скобках допускаются, но не рекомендуются. (*) применяются только при Z1=1. (**) применяется только при Z1=1; 2. (***) применяется только при Z1=2.

Таблица П3.4

VS м/с	Приведенный коэффициент трения в зацеплении f	Приведенный угол трения в зацеплении 	VS м/с	Приведенный коэффициент трения в зацеплении f	Приведенный угол трения в зацеплении 
0,01	0,10...0,12	5^040...6^050	2,5	0,03...0,04	1^040...2^020
0,1	0,08...0,09	4^030...5^010	3	0,028...0,035	1^030...2^000
0,25	0,065...0,075	3^040...4^020	4	0,023...0,030	1^020...1^040
0,5	0,055...0,065	3^010...3^040	7	0,018...0,026	1^000...1^030
1	0,045...0,055	2^030...3^010	10	0,016...0,024	0^055...1^020
1,5	0,04...0,05	2^020,,,2^050	15	0,014...0,022	0^050...1^010
2	0,035...0,045	2^000...2^030
Значения f и  даны с учетом потерь в подшипниках качения для стального закаленного полированного червяка из оловянно-фосфористой бронзы. Для колеса из безоловянной бронзы и латуни значения увеличить в 1,3...1,5. Для колеса из чугуна – увеличить в 1,6. Нижние значения пределов – для закаленных полированных червяков при обильной смазке.

Приложение 4

Таблица П4.1.

Наименование параметров	Обозна-чение	Размер-ность	Замер или № формулы	Значение параметра
Замеры
Межосевое расстояние	aw	мм	замер
			ГОСТ
Число зубьев червячного колеса	Z2	–	сосчитать
Число витков (заходов) червяка	Z1	–	сосчитать
Осевой шаг червяка	P	мм	замер
Наружный диаметр червяка	da1	мм	замер
Расчеты
Передаточное число передачи	U	–	(1)
Осевой модуль	m^	мм	По замеру (2)
	m	мм	по ГОСТ (табл.П3.3)
Диаметр делительной окружности червяка	d1	мм	(3)
Коэффициент делительного диаметра червяка	q	–	(4)
Коэффициент сдвига инструмента	x	–	(5)
Угол подъема винтовой линии червяка на делительном диаметре		градусы, минуты, секунды	(6)
Угол подъема винтовой линии червяка на начальном диаметре	w	градусы, минуты, секунды	(7)
Диаметр начальной окружности червяка	dw1	мм	(8)
Диаметр окружности впадин червяка	df1	мм	(9)
Диаметр делительной окружности колеса	d2	мм	(10)
Диаметр начальной окружности колеса	dw2	мм	(11)
Диаметр окружности выступов колеса	da2	мм	(12)
Диаметр окружности впадин колеса	df2	мм	(13)
Высота зуба	h	мм	(14)

Таблица П4.2

Наименование параметров	Обозна-чение	Размер-ность	№ формулы	Значение
Мощность на входном валу	Pвх	квт	Задание
Частота вращения входного вала	n1	об/мин	Задание
Направление винтовой линии	–	–	Задание
Направление вращения червяка	–	–	Задание	A или B
Крутящий момент на входном валу	T1	Нм	(15)
Скорость скольжения	VS	м/с	(16)
Угол трения		градусы	Табл.П3.4 Приложе- ние 3
КПД редуктора		–	(18)
Мощность на выходном валу	P2	квт	(19)
Частота вращения выходного вала	n2	об/мин	(20)
Крутящий момент на выходном валу	T2	Нм	(21), (22)
Окружное усилие на червяке	Ft1	Н	(23)
Окружное усилие на колесе	Ft2	Н	(24)
Осевое усилие на червяке	FA1	Н	(25)
Осевое усилие на колесе	FA2	Н	(26)
Радиальное усилие на червяке	FR1	Н	(27)
Радиальное усилие на колесе	FR2	Н	(27)