Спроектировать привод к шнеку-смесителю

        

      При постоянном режиме работы эквивалентное число циклов перемен напряжений определяется по аналогии с цилиндрическими зубчатыми передачами:

,

где – срок службы привода, ч.

      Срок  службы привода определяем по формуле

;

.

.

      Так как полученное значение > , то принимаем .

.

. 

     2.3 Проектный расчет  на контактную  выносливость.

         Определение геометрических параметров передачи 

      При стальном червяке и бронзовом (чугунном) колесе межосевое расстояние , мм, определяется по формуле

где – допускаемое контактное напряжение, МПа;

        – крутящий момент на  валу колеса, Н·мм;

        – коэффициент нагрузки.

     Коэффициент нагрузки определяется по формуле

,

где – коэффициент неравномерности (концентрации) нагрузки;

      – динамический (скоростной) коэффициент.

      При постоянной нагрузке и . Динамический коэффициент определяется в зависимости от точности передачи и окружной скорости колеса. Обычно . При точном изготовлении передачи и окружной скорости на делительном диаметре червячного колеса м/с принимают .

.

      Найденное значение межосевого расстояния округляют по ГОСТ 2144-76 до ближайшего стандартного значения. В рамках курсового проектирования допускается округлять до значения, оканчивающегося на “0” или “5”. Принимаем .

      Предварительное значение модуля т, мм, определяется по формуле

,

где – число зубьев червячного колеса.

      Число зубьев червячного колеса стандартами не устанавливается. Минимальное число зубьев в силовых передачах (при меньших значениях ухудшаются условия работы передачи, происходит подрез зубьев червячного колеса). Для силовых передач оптимальными значениям являются (при > 80 значительно увеличиваются габариты передачи).

      Число заходов (витков) червяка выбирается в зависимости от передаточного отношения и требуемой точности передачи. С увеличением уменьшается точность червяков и передачи. Стандарт устанавливает значения . Передачи большой мощности не выполняют с однозаходными червяками из-за малого КПД и сильного нагрева.

      Исходя  из выше сказанного, при передаточном числе принимаем . Число зубьев червячного колеса:

;    .

.

      Принимаем по ГОСТ 2144-78 (допустимое значение).

      Коэффициент диаметра червяка рекомендуется выбирать , так как увеличение приводит к снижению КПД передачи, а уменьшение – к падению изгибной жесткости червяка. В соответствии с последним условием допустимым считается значение . Меньшие значения применяют в быстроходных передачах (для ограничения окружных скоростей – v < 15 м/с). Большие значения обеспечивают червяку достаточную жесткость, поэтому их выбирают при высоких значениях передаточного числа и многозаходных червяках, кода из-за больших значений делительных диаметров червячного колеса ( ) расстояние между опорами вала-червяка получается значительным ( ). Исходя из выше сказанного значение коэффициента диаметра червяка будет находиться в интервале значений . По ГОСТ 2144-78 принимаем .

      Определяем  коэффициент смещения червяка. Червяки со смещением изготавливают в основном для вписывания передачи в стандартное межосевое расстояние . Обеспечение стандартных межосевых расстояний особенно важно для редукторов, так как это облегчает унификацию корпусных деталей. Предпочтительно использовать положительное смещение, при котором одновременно повышается изгибная прочность зубьев червячного колеса.

      

      При выбранных стандартных значения , и коэффициент смещения червяка определяется по формуле

;   .

.

     Фактическое передаточное число передачи:

.

      Проверяем выполнение условия:

%;

%.

      Определяем  геометрические параметры передачи.

      Делительный диаметр червяка , мм:

;      .

      Диаметр начальной окружности червяка, мм:

;      .

      Диаметр вершин витков , мм:

;      .

      Диаметр впадин , мм:

;     

      Делительный угол подъема линии витка червяка, град, определяется по следующей формуле

;     .

      Длина нарезанной части червяка  принимается такой, чтобы обеспечить зацепление витков червяка с возможно большим числом зубьев колеса. Чем больше число зубьев , тем больше ,мм:

,

где – коэффициенты, выбираемые в зависимости от числа заходов червяка; при , .

;

.

      Для шлифуемых и фрезеруемых червяков длину увеличивают на 25 мм при модуле < 10 мм. Принимаем мм.

      Диаметр делительной окружности червячного колеса , мм:

;         .       .

      Диаметр окружности вершин зубьев червячного колеса , мм:

;

.

      Диаметр червячного колеса наибольший , мм:

;

.

      Диаметр окружности впадин , мм:

;

.

      Ширина  колеса назначается из условия получения необходимого угла обхвата витков червяка червячным колесом. Ширину колеса принимают по ГОСТ 19650-74. При

;        .

      Принимаем из ряда нормальных линейных размеров мм.

      Угол  обхвата при найденном значении определяется по формуле

,

где – диаметр верши червяка.

      Для силовых передач .

;    . 

     2.4 КПД червячной пары 

      По  аналогии с винтовой парой при  ведущем червяке КПД определяется по формуле

,

где – угол трения.

      Угол  трения определяется по формуле

,

где – коэффициент трения, зависящий от скорости скольжения.

      КПД увеличивается с увеличением  числа заходов червяка (увеличивается угол подъема витков червяка : ) и с уменьшением угла трения (коэффициента трения).

      Скорость  скольжения направлена по касательной к линии витка червяка (рисунок 2.1):

,

где – окружные скорости, соответственно, червяка и колеса на начальном диаметре, м/с.

.

      Окружные  скорости, м/с, определяются по формуле

,

где – начальные диаметры, мм.

;    . 

Рисунок 2.1 – К определению скорости скольжения 

       По найденной скорости скольжения по таблице 4.9 [1] методом линейной интерполяции находим значение угла трения. Из подобия треугольников (рисунок 2.2) имеем следующую пропорцию:

.

Откуда

.

. 
 
 

     2.5 Силы в зацеплении 

      Сила  зацепления в червячной паре раскладывается на три составляющие (рисунок 2.3).

      Окружная  сила на колесе равна осевой силе на червяке , Н:

;

.

      Окружная  сила на червяке  равна осевой силе на колесе , Н:

;

.

      Радиальные  составляющие силы зацепления, Н:

,

где – угол профиля.

. 

Рисунок 2.3 – Силы в зацеплении 
 

      2.6 Проверочные расчеты на прочность 

      2.6.1 Проверочный расчет  на контактную  выносливость

      

      

      Проверочный расчет на контактную выносливость проводится по следующему условию

.

      Окружная  скорость на делительном диаметре червячного колеса м/с, поэтому принимаем .

 

      2.6.2 Проверочный расчет на выносливость при изгибе 

      Проверочный расчет на изгибную прочность для червячных передач выполняется по червячному колесу:

,

где – коэффициент формы зуба червячного колеса, определяемый в