11.10. Расчетная нагрузка. Коэффициент нагрузки

При расчете червячной передачи на прочность расчетная нагрузка или расчетный момент определяются умножением соответствующих номинальных величин на коэффициент нагрузки ().

Коэффициент нагрузки для червячных передач определяют как произведение коэффициента концентрации нагрузки () на динамический (скоростной) коэффициент ().

Концентрация нагрузки по длине зубьев в основном вызвана деформацией (прогибом) червяка вследствие значительного расстояния между опорами и ограниченного диаметра червяка для уменьшения потерь на трение.

При проектном расчете на контактную выносливость коэффициент нагрузки определяют по формуле^

,

где  – теоретический (начальный) коэффициент концентрации нагрузки.

При проектном расчете начальный коэффициент концентрации нагрузки () принимают по рис. 11.6.

Теоретический коэффициент концентрации нагрузки в условиях отсутствия приработки определяют по формуле:

,  (11.5)

где  – коэффициент деформации червяка. Коэффициент деформации червяка определяется в зависимости от  и  по табл. 11.7.

При проектном расчете начальный коэффициент концентрации нагрузки () можно также определить по формуле (11.5), предварительно приняв коэффициент диаметра червяка .

Снимок

Рис. 11.6. График для определения начального коэффициента концентрации нагрузки

При проверочном расчете на контактную выносливость и на выносливость при изгибе коэффициент нагрузки уточняется по формуле:

,   (11.6)

где  – коэффициент неравномерности (концентрации) нагрузки;  – динамический (скоростной) коэффициент.

Таблица 11.7 Коэффициент деформации червяка

Значения коэффициента деформации  при заданном значении

7,1

8

9

10

11

12,5

14

16

20

1

57

72

89

108

127

157

190

225

248

2

45

57

71

86

102

125

152

171

197

3

40

51

61

76

89

110

134

148

170

4

37

47

58

70

82

101

123

137

157

Зубья червячного колеса обладают способностью прирабатываться.


При постоянной нагрузке происходит полная приработка, и распределение нагрузки выравнивается. При переменной нагрузке происходит частичная приработка, и зубья получают естественную бочкообразность. Поэтому концентрацию нагрузки необходимо учитывать по отношению к избыточному моменту . Коэффициент концентрации нагрузки в данном случае определяется по формуле:

,

где  – вспомогательный коэффициент, зависящий от характера изменения нагрузки. Он определяется как отношение средневзвешенного момента () к максимальному длительно действующему моменту ():

      или         ;

;       ,

где  – момент при -м режиме работы;  – частота вращения при -м режиме работы;  – время работы при -м режиме.

В расчетах, когда не требуется особая точность, можно принимать:

· при постоянной нагрузке ;

· при незначительных колебаниях нагрузки ;

· при значительных колебаниях нагрузки .

При постоянной нагрузке коэффициент концентрации нагрузки равен единице ().

Динамический (скоростной) коэффициент () определяется в зависимости от точности изготовления передачи и скорости скольжения (табл. 11.8). Скорость скольжения должна быть уточнена по формуле (11.4).

Таблица 11.8 Коэффициент динамической нагрузки

Степень

точности

Скорость скольжения

до 0,5

св. 1,5 до 3

св. 3 до 7,5

св. 7,5 до 12

6

1,0

1,1

7

1,00

1,00

1,1

1,2

8

1,15

1,25

1,4

9

1,25

Примечание: Для силовых передач предназначаются степени точности 5 – 9; для редукторов общего назначения обычно применяют 7– 8 степени точности.

Обычно . При точном изготовлении передачи (площадь контакта составляет не менее 75 % от номинальной) и окружной скорости на делительном диаметре червячного колеса  м/с принимают .