2. Пятно контакта зубьев

Характеризует концентрацию нагрузки на зуб. Существенное влияние оказывает на работоспособность силовых, тяжело нагруженных передач, у которых допускаемое напряжение на поверхности контакта значительны.

Показатели пятен контакта зубьев:

а) суммарное пятно контакта,

б) непараллельность осей колес

в) перекос осей

Для отдельных колес показателем является:

а) погрешность формы и расположения линии контакта зубьев,

б) погрешность направления зуба,

II. Шероховатость рабочих поверхностей зубьев

Определяется классом шероховатости обработки поверхности (т.е.высота микронеровностей поверхности, качество обработки поверхности ). Основное влияние этот показатель оказывает на:

1. потери на трение, в зацеплении характеризует КПД.

2. долговечность передачи, особенно на контактную усталостную выносливость.

3. Износостойкость передачи

4. Шероховатость рабочей поверхности зубьев влияет на износостойкость передачи.

III. Боковой зазор – зазор между неработающими сторонами зубьев

Боковой зазор обеспечивает невозможность заклинивания зубьев при нагреве передач в процессе работы, т. е. обеспечивает свободное вращение зубчатых колес. Во избежание заклинивании зубьев в зацеплении должен быть большой зазор.

Особое влияние большой зазор оказывает на работоспособность реверсивных передач.

Реверсивные передачи – передачи, изменяющие направление движения.

Кроме этого величина боков зазора влияет на точность передачи движения, особенно на приборах.

Размер бокового зазора регламентируется видом сопряжения зубчатых колес и видом допуска на боковой зазор. Независимо от степени точности стандартом установлены следующие виды сопряжения их 6. Вид сопряжения включает в себя допуск на боковой зазор и гарантированный боковой зазор.

Виды сопряжения по стандарту обозначают H,E,D,C,B,A. Допуски возрастают с увеличением нагрузки и с уменьшением КПД.

При Н допуск невелик и гарантированного бокового зазора нет(нулевой зазор). Вид сопряжения Е допуск увеличивается и есть небольшой гарантированный боковой зазор(малый зазор). D-C уменьшенный зазор, В- нормальный зазор, А- увеличенный зазор. При сопряжениях Н,Е и D требуется повышенная точность изготовления С и D для среднего машиностроения.

Вид допуска на боковой зазор обозначается символами латинского алфавита h, d, c, b, a, x, y, z.

При отсутствии специальных требований вид сопряжения соответствует виду зазора.

Параметры, по которым выбирают допуск зазора:

а) предельное отклонение межосевого расстояния,

б) гарантированный боковой зазор.

Допуски на показатели регламентированны стандартами, где установленны допуски. Стандартами предусмотренны 12 степеней точности. Степени точности обозначаются 1, 2…12.

На 1,2 допуски не установлены.

3,4 – жесткие допуски для точных передач.

*Степень точности выбираем в зависимости от назначения и условия работоспособности передач.

В общем машиностроении применяются степени точности от 6…9, допуски увеличиваются по стрелке.

10…12 степени точности для спец. передач.

На выбор конструктором степени точности влияют:

- назначение и условие работы передачи

- требования к шуму

- величины окружных скоростей зубьев.

Пример обозначения:

7-В ГОСТ.1643-81

7 – степень точности по нормам кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев в зависимости от диаметра

В – вид сопротивления и вид допуска на гарантированный боковой зазор (совпадают) одна буква.

8-7-6 Ва ГОСТ.1643-81

8 – степень точности по нормам кинематической точности

7 – степень точности по норме плавности работы

6 – степень точности по контакту зубьев

В – допуск на боковой зазор по виду сопряжения В

а – гарантированный боковой зазор по виду допуска.

Лекция 10

Червячные передачи.

Червячные передачи относятся к передачам с зацеплением с перекрещивающимися осями валов, обычно угол перекрещивания равен 90⁰.

Движение червячной передачи осуществляется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости.

Основные элементы:

1. Червяка – ведущее звено

2. Червячное колесо – ведомое звено

Червяк подобен винту, червячное колесо- гайка, разрезанная и вывернутая наружу. Передача движения наоборот, как правило, не возможна из-за самоторможения резьбы.

Преимущества:

1. Возможность получение значительных передаточных чисел.

Минимальное -8, рекомендуемое -80. Если больше 80, то резко падает КПД.

2. Плавность и бесшумность работы( от червячного колеса к червяку передать движение нельзя)

3. Самоторможение (Учитывая и )

Недостатки:

1. Низкий КПД до 0.8- передачи большой мощности не делает

2. Повышенный износ зубьев и склонность к заеданию

3. Применение дорогостоящих материалов антифрикционных для червячных колес, чтобы уменьшить потери на трение (бронза).

4. Сложнее и дороже цилиндрических и конических передач.

5. Передача сильно нагревается

Геометрия и кинематика червячных передач

Червячное колесо жестко закреплено на валу. d₁ и d₂ – диаметрs делительной окружности червяка и червячного колеса (совпадают в полюсе зацепления).q_n- межосевое расстояние.

Основным отличием червячной передачи от цилиндрической передач является то, что окружные скорости червяка и колеса не совпадают по величине и направлению.

V_s-скорость скольжения направлена вдоль линии по контакта по касательной винтовой линий червяка. - угол подъема винтовой линии червяка, практически , то в червячной передачи V₂ всегда значительно меньше V₁, а . Наличие V_s основной недостаток червячной передачи. Большое скольжение в червячной передачи служит причиной пониженного КПД, повышенного износа и склонности к заеданию (основной недостаток червячной передачи). Все недостатки червячной передачи связанны с V_s.

Червяк-винт с резьбой.

Если выполнить осевое сечение червяка, то профиль в этом сечении – резьбы червяка трапециидальный профиль

Р - шаг(расстояние между одноименными профилями по делительному диаметру червяка. Червяк характеризуется шагом Р).

Диаметр делительной (средней) окружности .

Кроме этого червяк характеризуется модулем m в осевом сечении червяка.

(выбирается из стандартного ряда)

Резьба червяка может быть выполнена с различным числом заходов.

Применяют в машиностроении однозаходные, двухзаходные и четырехзаходные. Восьмизаходные – нестандартные и применяются в приборах.

Z₁ – число заходов червяка. С увеличением числа заходов червяка увеличивается ход червяка С увеличением Z₁ увеличивается КПД, но уменьшается передаточное отношение, но с увеличением угла наклона профиля увеличивается КПД - профильный угол в осевом сечении.

По форме поверхности червяки бывают:

• Цилиндрические

• Глобоидные (двоякой кривизны)охватывают червячное колесо по большой дуге имеют большую нагрузочную способность(в четыре раза больше чем цилиндрические), но значительно сложнее в изготовлении.

Червяки различают по форме профиля резьбы:

• Архимедов червяк-в осевом сечении – трапецеидальный профиль, в торцевом сечении – очерчен спиралью Архимеда.

Для архимедовых червяков профильный угол 20⁰, m по стандарту.

,

где q – коэффициент диаметра червяка (выбирают по стандарту, влияет на жесткость червяка). Но как правило не меньше 0,25z₂

m – модуль в осевом сечении.

• Эвольвентный червяк. В торцевом сечении профиль зуба очерчен по эвольвенте, следовательно, подобны косозубым, эвольвентным колесам.

• Конволютный червяк.

Червячное колесо

При нарезании без смещения .Червячное колесо характеризуется числом зубьев z₂ рекомендуется (из условия отсутствия подрезания зубьев). Червячные передачи характеризуются передаточным числом

;

- число заходов червяка.

Z₂- число заходов червяка

Точность характеризуется теми же параметрами, что и точность цилиндрических передач. Принимаемые степени точности 0т 6 до 9. Характеристики степени точности червячных передач аналогично степени точности зубчатых передач:

1. Кинематическая точность

2. Плавность работы

3. Контакт зубьев

4. Шероховатость поверхности

5. Боковой зазор

Причины выхода из строя

1. Усталостное изнашивание поверхностных слоев

2. Износ рабочей поверхности зубьев

Расчеты на прочность выполняют в двух вариантах:

1. Расчет на изгиб

2. Расчет на контактную прочность

Опасное звено – червячное колесо и расчет ведут по нему.

Червячное колесо приводят к эквивалентному прямозубому цилиндрическому.

Работоспособность червячных передач

Зависит от работоспособности червячного колеса, которое является слабым звеном. Расчет на прочность выполняют по червячному колесу которое заменяют по среднему диаметру косозубым цилиндрическим колесом по делительному диаметру, угол наклона зуба равен углу подъема винтовой линии червяка.

Червячное колесо заменяют косозубым цилиндрическим с тем же углом наклона и параметрами.

Расчитываем по червячному колесу. Схема приведения дана выше. Дальнейший расчет проводим как для цилиндрических прямозубых передач. Но при опреелении коэффициента прочности зуба На мы определяем -эквивалентное число зубьев колеса.

- радиус кривизны эллипса

- диаметр эквивалентного цилиндрического колеса.

По этому эквивалентному колесу выполняют расчет на изгиб на контактную прочность (см. расчет прямозубого цилиндрического колеса).

Z2- реальное число зубьев червячного колеса

- угол наклона зуба.

На контактную усталостную прочность рассчитываем также. Переводим к эквивалентному числу и проводим дальнейший расчет прямозубых цилиндрических передач.

Контакт зубьев осуществляется по дуге, следовательно несущая способность в червячных передачах увеличится.

Лекция 11

Цепные передачи.

Цепные передачи – это передачи зацеплением с гибкой связью.

1. Ведущая звездочка

2 – ведомая звездочка

3 – цепь

Цепь своими шарнирами входит в зацепление с зубьями звездочек. При движении ведущего звена нагрузка передается на ведомое звено.

Цепные передачи используют при одной ведущей и нескольких ведомых звездочках. Наиболее часто цепные передачи применяют в транспортных машинах, горнодобывающей промышленности, сельском хозяйстве.

Преимущества (сравнивают с ременными передачами):

1. Возможность передачи движения на расстоянии

2. Повышенная нагрузочная способность

3. Выше КПД

4. Ниже нагрузки на валы и опоры

5. Отсутствует скольжение

6. Более компактны

Недостатки:

1. Износ шарнира в цепи приводит к увеличению длины цепи

2. Увеличение динамических нагрузок и увеличение неравномерности хода ведомого звена. Наличие в элементах цепи переменных ускорений, вызывающих динамические нагрузки(динамические нагрузки больше, чем выше скорость и меньше число зубьев звездочки)

3. Нельзя применять для передачи точных движений

4. Необходимость тщательного эксплуатационного ухода(смазка, регулирование натяга)

5. Шум в процессе работы

При быстроходных двигателях цепные передачи, как правило, устанавливают после редуктора.