Учебный курс Детали машин и основы конструирования

Прямая доставка чая из Китая

Гуманитарные науки

Гуманитарные науки

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Занимайтесь онлайн 
        с опытными репетиторами

Занимайтесь онлайн
с опытными репетиторами

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Приглашаем к сотрудничеству преподователей

Готовые шпаргалки, шпоры

Готовые шпаргалки, шпоры

Отчет по практике

Отчет по практике

Приглашаем авторов для работы

Авторам заработок

Решение задач по математике

Закажите реферат

Закажите реферат

СИЛЫ  И СВЯЗИ
Определить реакции в опорах вала
Статические испытания материалов
конструкционные материалы
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КРУГЛОГО
СПЛОШНОГО БРУСА
НОРМАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА
Методы изготовления резьбы
Теория винтовой пары
Расчет резьбовых соединений
Шпоночные соединения
Расчет шпоночных соединений
Механические передачи
цилиндрические передачи
Критерии работоспособности зубчатых колес
Расчет цилиндрических передач на прочность.
Конические зубчатые передачи
Червячная  передача
Силы в червячном зацеплении
Тепловой расчет и смазывание червячных передач
Плоскоременные передачи
Зубчато-ременные передачи
Цепная передача
валы и оси
Смазывание и расчет подшипников скольжения
Подшипники качения
Подбор подшипников качения
Конструирование подшипниковых узлов
Муфты
 

Тепловой расчет и смазывание червячных передач.

Механическая энергия, потерянная в передачах, переходит в тепловую, вызывающую нагрев деталей и масла. Ввиду невысокого КПД червячные передачи работают с большим тепловыделением. Однако нагрев масла до температуры свыше 95° приводит к резкому снижению его вязкости и защитных свойств и, следовательно, к появлению опасности заедания передачи. Поэтому температура масла в картере передачи не должна превышать допускаемую [tм] = 70...90 °С в зависимости от сорта масла.

Для нормальной работы передачи необходимо обеспечение теплового баланса, т. е. чтобы количество теплоты, выделяющееся в результате превращения механической энергии в тепловую, не превышало количество теплоты, отводимой от передачи естественным или искусственным путем.

Количество теплоты Q1, выделяющейся в передаче,

  (3.83)

где Р — мощность на ведущем валу; η — КПД передачи.

Количество теплоты Q2, отводимой через стенки редуктора в окружающую среду естественным путем,

  (3.84)

где А — площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора (без учета днища); КT = 8... 17 Вт/(м2·град) — коэффициент теплоотдачи стенок (большие значения при хорошей циркуляции воздуха в помещении); tM — температура масла; t0 = 20 °С — расчетная температура окружающей среды.

Площадь А поверхности охлаждений корпуса редуктора определяется по формуле (см. рис. 3.27; в и рис 3.28):

 (3.85)

где — высота корпуса; — длина корпуса;

 — ширина корпуса.

Если , то естественного охлаждения достаточно, в противном случае надо увеличить поверхность охлаждения, сделав стенки корпуса ребристыми (в этом случае при расчете учитывают 50% площади поверхности ребер).

При достаточном естественном охлаждении соблюдается следующее условие:

  (3.86)

Если естественного охлаждения недостаточно, т. е. , то применяется искусственное охлаждение, при котором коэффициент теплоотдачи значительно повышается.

Для зубчатых и маломощных червячных передач обычно достаточно
естественного охлаждения; для червячных передач большой мощности с невысоким КПД и для всех глобоидных передач применяют искусственное охлаждение.

Основные способы искусственного охлаждения показаны на рис. 3.31.

 а — воздушное охлаждение с помощью вентилятора, встроенного в кор-

Рис. 3.31

пус редуктора (коэффициент теплоотдачи при этом способе КТ = 20...28 Вт/(м2·град); б — водяное охлаждение с помощью змеевика с проточной водой, встроенного в корпус редуктора (коэффициент теплоотдачи при этом способе КТ = 70... 100 Вт/(м2-град); в — циркуляционное охлаждение масла с применением специальных холодильников. Следует заметить, что при последних двух способах интенсивность охлаждения зависит не только от площади поверхности охлаждения корпуса редуктора, поэтому применять вышеприведенные формулы для теплового расчета нельзя.

В червячных передачах возможно интенсивное изнашивание активных поверхностей зубьев червячного колеса, а также возникновение заедания и его опасной формы — задира. Поэтому в этих передачах рекомендуется применять нефтяные масла повышенной вязкости с добавлением (для улучшения противозадирных свойств) растительного масла, либо применять синтетические масла, например эфирные и т.д.

§ 3.4.5. Материалы и допускаемые напряжения

Ранее было установлено, что кинематической паре червяк—червячное колесо свойственны большие скорости скольжения, превышающие окружную скорость червяка, и, как следствие, механическое изнашивание, в частности изнашивание при заедании и усталостное изнашивание. Поэтому при выборе материалов червячной пары необходимо обеспечить хорошие антифрикционные и противозадирные свойства. Наилучшие результаты достигаются при сочетании высокотвердой стальной поверхности с антифрикционным материалом, обладающим необходимой объемной прочностью, например бронзой.

В малоответственных передачах червяк делают из среднеуглеродистых сталей (например, марок 45, 40Х и др.), подвергнутых нормализации или улучшению, причем твердость активных поверхностей витков Н < 320 НВ. Более высокая нагрузочная способность передачи получается, если червяк из среднеуглеродистой стали (например, марок 45Х, 40ХН, 35ХГСА и др.) подвергнуть поверхностной или объемной закалке до твердости Н ≥ 45HRC3. Наилучшие результаты достигаются, если червяк изготовить из низкоуглеродистой стали (например, марок 20Х, 18ХГТ, 12ХНЗА и др.) с последующей цементацией и закалкой до твердости Н ≥ 56HRC3, шлифованием и полированием витков. Червяки из азотируемых сталей (38Х2МЮА, 38Х2Ю и др.) не требуют шлифования витков, а только полируются. Для передач с колесами очень больших диаметров целесообразно червяки делать бронзовыми, а червячные колеса — чугунными.

Конструктивно червяки чаще всего изготовляют заодно целое с валом и лишь в редких случаях — насадными.

В целях экономии цветных металлов червячные колеса чаще всего делают составными: на чугунный или стальной центр насаживается брон-зовый венец по прессовой посадке.

Для неответственных, слабонагруженных и тихоходных передач при скоростях скольжения υs < 2 м/с возможно изготовление червячного колеса из чугуна или пластмасс (текстолит, полиамиды). В случае применения стальных хромированных червяков и чугунного червячного колеса предельная скорость скольжения может быть увеличена.

 Наилучшими антифрикционными и противозадирными свойствами обладают оловянные бронзы (например, БрОФ10-1, БрОНФ и др.), однако они дороги и дефицитны, и поэтому применяются только для ответственных передач с высокими скоростями скольжения (υs > 7 м/с). Нагрузочная способность передач с червячными колесами из оловянных бронз лимитируется усталостным изнашиванием и от скорости скольжения практически не зависит, поэтому верхний предел этой скорости для таких передач не ограничивают, а допускаемые контактные напряжения от нее не зависят. Наряду с этим срок службы венцов червячных колес в значительной степени зависит от способа отливки заготовок (в песок, в кокиль, центробежная), поэтому допускаемые напряжения зависят от способа отливки, и кроме того, от твердости активной поверхности витков червяка. Значения допускаемых контактных напряжений [σН0] для червячных колес из оловянных бронз и стальных червяков при базе испытаний  циклов нагружения приведены в табл. 3.13. Для определения значения допускаемого контактного напряжения [σН] при заданном числе циклов NK, отличном от базы испытаний, в расчет вводится коэффициент долговечности ZN, тогда

  (3.87)

 Здесь ; , где п — частота вращения червячного колеса; Lh— заданная долговечность передачи, ч.

Таблица 3.13

Материал и способ отливки

[σН0], МПа, при твердости поверхности витков червяка Н, HRC3

< 45

≥ 45

БрОФ10-1, в песок БрОФ10-1, в кокиль БрОНФ, центробежная

130 190 210

160

225 250

Более высокими механическими характеристиками, но существенно худшими (по сравнению с оловянными бронзами) противозадирными свойствами обладают безоловянные бронзы (например, БрАЖ9-4, БрАЖЬН 0-4-4 и др.), поэтому их применяют для менее ответственных передач при скоростях скольжения υs < 7 м/с. Нагрузочная способность передач с червячными колесами из безоловянных бронз (а также из чугунов) лимитируется изнашиванием при заедании и зависит от скорости скольжения. Значения допускаемых контактных напряжений [σн] для червячных колес из чугуна или безоловянной бронзы и стальных червяков выбирают независимо от числа циклов нагружений по табл. 3.14.

Таблица 3.14

Материал

[σН], МПа, при скорости скольжения, м/с

червяка

червячного колёса

0,25

0,5

1

2

3

4

6

Сталь 20; 20Х, цементированная (Н > 45HRC,) Сталь 45, Ст.6

Сталь закаленная

СЧ15, СЧ18

СЧ15, СЧ18 БрАЖ9-4

160

140

130

110

250

115

90

230

90

70

 210

180

160

120

Допускаемые напряжения изгиба [σF] для зубьев червячного колеса устанавливаются в зависимости от материала, способа отливки и характера нагружения (реверсивное, нереверсивное). Значения [σF0] при базе испытаний NHlim =106  циклов нагружений приведены в табл. 3.15. Для определения значения допускаемого напряжения изгиба при расчетном числе циклов NК табличное значение [σF0] следует умножить на коэффициент долговечности YN, равный

 ;

если , то его принимают равным базе испытаний ; если , то принимают .

Механические передачи Детали машин