МУ по выполнению ПЗ № 2 ОП
.pdf
4.2.2.4.2 Цилиндрические прямозубые передачи
Поверхности взаимодействующих зубьев должны обеспечить постоянство передаточного числа. Профили зубьев должны подчиняться определенным требованиям, вытекающим из основной теоремы зацепления.
Основные параметры цилиндрического зубчатого колеса показаны на
рисунке 101.
Рисунок 101
В качестве основного параметра зубчатых колес принят модуль.
Модуль — расчетная величина, равная отношению окружного шага зубьев pt по делительной окружности к числу π:
m = pt /π.
Модули зубчатых колес цилиндрических, конических и червячных с цилиндрическим червяком устанавливает ГОСТ 9563-80.
Основные конструкции цилиндрических зубчатых колес показаны на
рисунке 102.
101
Рисунок 102 – Конструкции цилиндрических зубчатых колес
Тип конструкции зависит от вида производства, размеров колес и программы выпуска. Основные размеры конструктивных элементов приведены в справочниках.
При небольших диаметрах колес их изготовляют из прутка, а при больших
— заготовки получают свободной ковкой с последующей токарной обработкой. Чтобы уменьшить объем точной обработки резанием, на дисках колес выполняют выточки.
4.2.2.4.3 Методы зубонарезания
Зубья зубчатых колес при их нарезании на металлорежущих станках изготовляют одним из следующих методов: методом копирования или методом обкатки (огибания). При методе копирования впадины между зубьями выполняются специальными фрезами: пальцевыми (рисунок 103, а) и
дисковыми (рисунок 103, б).
Метод обкатки — точный, высокопроизводительный и наиболее распространенный метод. При этом методе медленно вращающаяся заготовка зубчатого колеса входит в зацепление с выступами зуборезной рейки (гребенки), совершающей возвратно-поступательное движение, в результате чего на заготовке образуются зубья определенного профиля (рисунок 103, в).
102
Рисунок 103
Помимо зуборезной гребенки может применяться долбяк, напоминающий по своей форме зубчатое колесо (рисунок 103, г).
4.2.2.4.4 Конические зубчатые передачи
Конические зубчатые колеса применяют в передачах, у которых оси валов пересекаются под некоторым углом (рисунки 104 и 105).
Рисунок 104 – Коническая зубчатая передача
103
Рисунок 105 – Элементы конических зубчатых колес
Конические колеса бывают с прямыми, круговыми, криволинейными и другими зубьями.
Конические передачи сложнее цилиндрических и требуют периодической регулировки.
В зацеплении действуют осевые силы. Все это снижает нагрузочную способность по сравнению с цилиндрическими передачами. Однако конические колеса широко применяют в технике, где по условиям компоновки необходимо располагать валы под углом друг к другу.
4.2.2.4.5 Валы–шестерни
Возможны два конструктивных исполнения шестерен зубчатых передач: за одно целое с валом (вал– шестерня) и отдельно от него (насадная шестерня). Качество (жесткость, точность и т.д.) вала-шестерни оказывается выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни, поэтому все шестерни редукторов выполняют за одно целое с валом. Насадные шестерни применяют, например, в тех случаях, когда по условиям работы шестерня должна быть подвижной вдоль оси вала.
104
На |
рисунке |
106 |
показаны |
конструкции |
вала–шестерни: |
а — |
быстроходной |
(с небольшим |
передаточным |
числом) и |
|
б — тихоходной (промежуточный вал ступеней двухступенчатого редуктора). Обе конструкции обеспечивают нарезание зубьев со свободным входом и выходом инструмента.
Рисунок 106 – Примеры конструкции вала–шестерни:
а— быстроходной (с небольшим передаточным числом);
б— тихоходной (промежуточный вал ступеней двухступенчатого редуктора)
На рисунке 107 показан вариант исполнения конического вала–шестерни.
Рисунок 107 – Пример конструкции конического вала–шестерни
4.2.2.4.6 Червячные передачи
Червячные передачи предназначены для преобразования частоты вращения с большим передаточным числом и передачи вращающего момента между валами, геометрические оси которых, как правило, скрещиваются под углом 90° (рисунок 108).
Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса. Ведущим звеном обычно является червяк, а ведомым – червячное колесо.
105
Рисунок 108
Червяк представляет собой винт, который можно рассматривать как шестерню с винтовыми зубьями (витками).
Червячные передачи делятся на:
а) передачи с цилиндрическим червяком, у которого винтовые зубья расположены на цилиндрической поверхности; б) передачи с глобоидным червяком, у которого винтовые зубья
расположены на поверхности, образованной вращением дуги окружности вокруг оси червяка.
В зависимости от формы профиля витка цилиндрические червяки подразделяют на архимедовы, конволютные и эвольвентные.
Архимедовы червяки (рисунок 109, а) представляют собой винты с резьбой, имеющей прямолинейные очертания профиля (трапецию) в осевом сечении (в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью).
Эти червяки просты в изготовлении, если не требуется их шлифование, поэтому они сохранили применение в тихоходных, не сильно напряженных передачах. Для их шлифования требуется круг, очерченный сложной кривой в осевом сечении, что ограничивает их применение.
106
Рисунок 109 – Основные типы цилиндрических червяков
Конволютными (рисунок 109, б) называют червяки, имеющие прямолинейный профиль в сечении, нормальном к оси симметрии. Витки в торцовом сечении очерчены удлиненной или укороченной эвольвентой. Эти червяки обладают некоторыми технологическими преимуществами перед архимедовыми. При точении резьбы двусторонним резцом (по профилю канавки) по обеим боковым граням резца имеют место одинаковые углы резания.
Эвольвентные червяки (рисунок 109, в) представляют собой косозубые колеса с малым числом зубьев и очень большим углом их наклона. Зуб в торцовом сечении очерчен эвольвентой. Эвольвентная поверхность имеет прямолинейный профиль в сечении плоскостью, касательной к основному цилиндру червяка, поэтому эвольвентные червяки можно шлифовать плоской стороной шлифовального круга. Исходя из этого шлифуемые червяки (червяки с
107
высокой твердостью рабочих поверхностей витков) следует делать эвольвентными.
По количеству заходов нарезки червяки могут быть однозаходными и многозаходными, а по направлению винтовой линии правыми или левыми. Чем больше заходность червяка и соответственно угол подъема нарезки, тем выше КПД передачи.
Нагрузочная способность всех типов червяков примерно одинакова, поэтому расчет по критериям работоспособности выполняется по методике, выведенной для архимедова червяка.
Наибольшее распространение получили червяки, изготовляемые заодно целое с валом.
Червячные колеса чаще всего изготовляют составными: центр — из серого чугуна или из стали, зубчатый венец — из бронзы. Соединение венца с центром должно обеспечивать передачу большого вращающего момента и сравнительно небольшой осевой силы.
Основные достоинства червячных передач:
−большой диапазон изменения частоты вращения (передаточные числа для одноступенчатых силовых передач от 6 до 80, в кинематических передачах до 300 и даже 500);
−плавность и бесшумность работы;
−компактность и сравнительно небольшая масса конструкции;
−возможность самоторможения, но при резком снижении КПД. Недостатки червячных передач:
−сравнительно невысокий КПД при больших передаточных числах
(0,7...0,8; в самотормозящих передачах 0,5 и менее);
−значительное тепловыделение в силовых передачах при длительной работе, что требует специальных мер для дополнительного охлаждения;
−более низкие передаваемые мощности по сравнению с зубчатыми передачами;
−изготовление колес из дефицитной бронзы;
−высокая стоимость инструмента для нарезания червячных колес.
108
4.2.2.5 Цепные передачи
4.2.2.5.1 Принцип действия цепной передачи
Цепная передача — передача зацеплением гибкой связью цепи и двух звездочек — ведущей 1 (рисунок 110) и ведомой 2, работает без проскальзывания и снабжается натяжными и смазочными устройствами.
Рисунок 110 – Пример и схема цепной передачи
Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяют передавать цепью, при прочих равных условиях, значительно большие нагрузки (однако меньшие, чем зубчатыми колесами).
Цепные передачи дают возможность передавать движение между валами в значительном по сравнению с зубчатыми передачами диапазоне межосевых расстояний, имеют достаточно высокий КПД равный 0,96...0,97, оказывают меньшую, чем в ременной передаче нагрузку на вал, одной цепью передают вращение нескольким звездочкам (валам).
К недостаткам цепных передач относятся: некоторая неравномерность хода; шум при работе; необходимость тщательного монтажа, ухода, регулировки натяжения цепи и своевременной смазки; быстрый износ шарниров цепи; высокая скорость; вытягивание цепи в эксплуатации и т.д.
Наибольшее распространение цепные передачи получили в различных станках; велосипедах и мотоциклах; в подъемно-транспортных механизмах
109
(лебедках и др.); в буровом оборудовании; в ходовых механизмах экскаваторов и кранов; особенно в сельскохозяйственных и строительно-дорожных машинах.
4.2.2.5.2 Конструкции звездочек цепной передачи
Работа цепной передачи во многом зависит от качества звездочек: точности их изготовления, качества поверхности зубьев, материала и термообработки.
Конструктивные размеры и форма звездочек зависят от параметров выбранной цепи и передаточного отношения, определяющего число зубьев меньшей ведущей звездочки. Параметры и качественные характеристики звездочек установлены ГОСТ 13576-81. Звездочки роликовых и втулочных цепей (рисунок 111) профилируют по ГОСТ 591-69.
Рисунок 111
Материал звездочек должен быть износостойким, способным сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 40, 45, 40Х и других с закалкой до твердости HRC 40...50 или цементируемой стали 15, 20, 20Х и других с закалкой до твердости HRC 50...60. Для звездочек тихоходных передач применяют серый или модифицированный чугун СЧ 15, СЧ 20 и др.
110