3.2. Характеристика передач привода

Основные характеристики:

1. нагрузка на рабочем органе: сила, вращающий момент или мощность и характер (циклограмма) ее изменения;

2. скорость рабочего органа;

3. ресурс – в частности, срок службы.

Эти характеристики минимально необходимы и достаточны для проектировочного расчета любой передачи.

Кроме основных, важное значение имеют следующие дополнительные характеристики:

1. общее передаточное число привода и₀ = и₁и₂…и_i, где и_i – передаточное число одной i-й ступени передач.

2. общий КПД привода: η₀ = η₁η₂…η_i, где η_i – КПД одной i-й кине-матической пары;

3. потребная (расчетная) мощность двигателя Р_дв′:

Р_дв′ = T_р.оn_р.о / 9550η₀,

где T_р.о, n_р.о – соответственно вращающий момент и частота вращения рабочего органа;

4. частота вращения i-го вала (i = 1,2,3…k; i = 1 – вал двигателя; i = k – вал рабочего органа): n_{i =} n₁ / и_1-i, где и_1-i – передаточное число между первым и i-м валами;

5) вращающий момент i-го вала:

T_i = Т_р.о / ( и_k-i η_k-i),

где и_k-i, η_k-i – соответственно передаточное число и КПД между k-м (рабочего органа) и i-м валами.

4. Зубчатые передачи

4.1. Условия работоспособности зубьев

Напомним, что меньшее из пары зубчатых колес называется шестерней (z₁), большее – колесом (z₂). Параметры, относящиеся к шестерне, обозначают с индексом «1», к колесу – с индексом «2». Термин «зубчатое колесо» относят как к шестерне, так и к колесу.

Н а рис. 4.1 изображены направления наклонов линий зубьев и их названия: а) прямые зубья; б) правый наклон; в) левый наклон; г) шевронный наклон.

а)

б)

в)

г)

При передаче вращающего момента Т в зацеплении (рис. 4.2) действует нормальная сила Fn = 2000 Т / / db_(db = dwcosαtw – диаметр основной окружности, где dw – диаметр начальной окружности; α tw – угол зацепления), направленная по линии зацепления N1N2. По отношению к зубу колеса сила Fn2 активна, т.е. движущая, и направлена в сторону вращения z2, по отношению к зубу z1 сила Fn1 реактивна (сила сопротивления колеса) и направлена против вращения шестерни. По закону Ньютона Fn1 = Fn2 = Fn. Деформацию зубьев под действием силы Fn рассматривают как сжатие двух цилиндров в плоскости заце

пления – задача Герца с первоначальным контактом по линии.

Кроме того, относительно заделки ножки зуба сила F_n действует на некотором плече, что вызывает изгибающий момент в основании зуба.

За счет скольжения поверхностей зубьев между ними возникает сила трения F_f = fF_n, где f – коэффициент трения скольжения.

Зуб испытывает сложное напряженное состояние. Решающее влияние на его работоспособность оказывают два основных напряжения: контактное σ_Н и

изгиба σ_F (“F” - Foot – ножка). Эти напряжения – переменные, изменяются по отнулевому циклу и приводят к усталостному разрушению зубьев. Число циклов изменения напряжений σ_Н и σ_F за один оборот равно с, где с – число зацеплений фиксированного зуба за один оборот.

Суммарное число циклов изменения напряжений за весь срок службы

N_Σ = 60nсL_h, где L_h – ресурс в часах.