6.2.4. Проектирование поликлиновой передачи в модуле арм Studio

Модуль твердотельного и поверхностного моделирования АРМ Studio входит в состав системы автоматизированного проектирования АРМ WinMachine , которая разработанна в научно-техническом центре (НТЦ АПМ) [13, 51]. Этот модуль предназначен для проектирования объектов в трехмерном пространстве с использованием поверхностных и твердотельных моделей. Одним из основополагающих объектов пространственного моделирования является эскиз (sketch). Эскиз может быть как одной из ортогональных координатных плоскостей, так и произвольной плоскостью в пространстве. Все плоские построения выполняются в эскизе. При этом применяются следующие функции: отрисовка линий, окружностей, дуг, многоугольников, простановка фасок и скруглений, усечение, выравнивание по границе, смещение, копирование, перемещение, зеркальное отображение, создание массивов – прямоугольного и кругового, поворот объектов и т.д.

Поверхности создаются с помощью операций над плоскими кривыми, подготовленные в эскизах. В АРМ Studio возможно формирование поверхностей следующими командами: сфера, выталкивание по нормали и по произвольной кривой, вращение, контурная плоскость. Криволинейные поверхности можно задать набором произвольных поперечных сечений. Для создания более сложных поверхностей можно использовать следующие операции над готовыми поверхностями: пересечение, скругление, простановка фасок, сшивка поверхностей, удаление существующих граней.

Внешний интерфейс АРМ Studio можно разделить на пять областей: главное меню, рабочее окно, панели инструментов, окно дерева операций и строка состояния. В дереве операций отображаются все объекты, созданные пользователем в этом модуле. Корнем дерева операций является Деталь. Самым первым элементом дерева операций располагается узел Геометрия. Он содержит координатные плоскости, которые можно выбирать в качестве плоскостей эскизов. Далее идут сами объекты: эскизы, кривые, поверхности. Каждая поверхность, нарисованная в модуле АРМ Studio, обозначается в дереве операций узлом. Находясь в режиме выбора нужные элементы можно выбирать из дерева операций, и выполнять над ними последующие операции: удаление, модификация и т.д.

Модуль АРМ Studio представляет собой также мощный инструмент создания объектов для конечно - элементного анализа в модуле АРМ Structure 3D. Для создания конечно-элементного представления объекта в модуле АРМ Studio имеются функция генерации конечно-элементной сетки, при вызове которой происходит соответствующее разбиение объекта с заданным шагом. Модуль АРМ Structure 3D позволяет импортировать созданную и разбитую на конечные элементы объемную модель, подготовить ее к расчету и произвести сам расчет с целью определения напряженно-деформированного состояния. На рис. 6.2.4 показана конструкция шкива поликлиновой передачи станка СФ68ПФ4.

Рис. 6.2.4. Конструкция шкива поликлиновой передачи

6.3. Передачи зубчатым ремнем (пзр)

6.3.1. Теоретические основы проектирования

Передача зубчатым ремнем (ПЗР) занимает в классификации механических передач промежуточное место между передачами зацеплением (зубчатыми, червячными…) и ременными передачами трением с плоскими, клиновыми и поликлиновыми ремнями. Наличие гибкого звена – зубчатого ремня, относит ПЗР к ременным передачам. А по способу передачи движения - за счет геометрического замыкания (зубья ремня зацепляются с зубьями шкивов), ПЗР находятся в группе передач зацеплением. В силу такой двойственности, ПЗР частично сочетает в себе как свойства передач зацеплением, так и свойства ременных передач трением [23].

Достоинства ПЗР: отсутствие скольжения (следствие этого – постоянство передаточного числа при изменении внешней нагрузки); малые давления на валы и опоры; достаточно высокий КПД (≈91…97%); возможность работы при высоких скоростях (до 50 м/с); относительно малые габариты.

В то же время, ПЗР не имеет одного преимущества ременных передач трением – способности предохранения привода при нерасчетных перегрузках за счет пробуксовки ремня на шкивах.

Зубчатые ремни изготавливают из бутадиен – нитрильных каучуков, полиуретана или неопрена двумя способами: литьем (длиной до 800 мм), с применением сборки (длиной до 3142,5 мм). Внутри ремня расположен несущий слой (корд) в виде стального или стекловолоконного троса. Основные размеры зубчатых ремней и шкивов определены отраслевым стандартом ОСТ 38-05114-76. Метод расчета ПЗР установлен ОСТ 38-05227-81.

Зубчатые ремни представляют собой замкнутые ленты, на внутренней стороне которых имеются зубья трапецеидального профиля, рис. 6.3.1.

Рис. 6.3.1. Основные параметры зубчатого ремня

Численные значения параметров зубчатых ремней приведены в табл. 6.3.1.

Таблица 6.3.1

Параметры зубчатых ремней

m=P/π	P	S	h	H	δ	γ0	b	zp	Sш	hш
1,0	3,14	1,0	0,8	1,6	0,4	50	3,0…12,5	40…160	1,0	1,3
1,5	4,71	1,5	1,2	2,2	0,4	50	3,0…20,0	40…160	1,5	1,8
2,0	6,28	1,8	1,5	3,0	0,6	50	5,0…20,0	40…160	1,8	2,2
3,0	9,42	3,0	2,0	4,0	0,6	40	12,5…50,0	40…160	3,2	3,0
4,0	12,57	4,4	2,5	5,0	0,8	40	20,0… 100	48…250	4,0	4,0
5,0	. 15,71	5,0	3,5	6,5	0,8	40	25,0… 100	48…200	4,8	5,0
7,0	21,99	8,0	6,0	11,0	0,8	40	40,0… 125	56…140	7,5	8,5
10,0	31,42	12,0	9,0	15,0	0,8	40	50,0…200	56…100	11,5	12,5

Примечания:1. z_p – число зубьев ремня из ряда:

40,42,45,48,50,53,56,60,63,67,71,75,80,85,90,95,100,105,112,115,125,130,140,150,160,170,180,190,200,210,220,235,250.

2. Ширина ремня b выбирается из ряда: 3,0; 4,0; 5,0; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 32,0; 40,0; 50,05; 63,0; 80,0; 100,0; 125,0; 160,0; 200,0.

3. Длина ремня .

4. Параметры S_ш и h_ш относятся к шкивам ПЗР.

Существует модифицированный профиль зубьев ремня – полукруглый, (ТУ 38-405560-89), рис. 6.3.2, в результате чего создается более равномерное напряжение в ремне, повышается на ≈ 40% передаваемая нагрузка и с большей плавностью осуществляется вход зубьев в зацепление.

Рис. 6.3.2. Полукруглый профиль зубчатого ремня

Численные значения параметров полукруглого профиля принимаются из таблицы:

m	P	R1	h1	h2	R2	δ
3	9,42	2,5	4	4,05	2,65	0,6
4	12,57	3,5	5	5,05	3,65	0,8
5	15,71	4,5	6	6,05	4,70	0,8

Основным параметром зубчатого ремня является модуль m=P/π, где P – шаг зубьев.

Представляют интерес сложнопрофильные полиуретановые зубчатые ремни «Синхрофлекс» (Германия), обладающие повышенной эластичностью и отсутствием остаточного удлинения (рис. 6.3.3). Последнее преимущество достигается применением высокопрочного стального несущего корда.

Рис. 6.3.3. Полиуретановый сложнопрофильный ремень «Синхрофлекс»

Алгоритм расчета ПЗР

1. Предварительное значение модуля, [23] мм:

где K=1,65 для трапецеидального профиля зубьев, К=1,18 для полукруглого профиля зубьев;

Т₁ – крутящий момент на ведущем шкиве, Н·м;

С_р – коэффициент режима работы, табл. 6.3.2.

Значение С_р можно брать из таблицы [23]:

Примеры унаследования	Кратковременные перегрузки
	< 150%	< 250%	< 400%
Станки с поточным процессом	1,3	1,5	1,7
Станки – автоматы	1,5	1,7	1,9
Реверсивные приводы	1,8	2,0	2,2

Примечание.

В ОСТ 38-05227-81определение модуля m ведется по графику в зависимости от расчетной мощности на ведущем шкиве Р_1р=Р₁·С_р и его частоты вращения n₁. Результаты этих расчетов достаточно близки.

По расчетному m выбирается стандартная величина, табл. 6.3.1.

2. Число зубьев меньшего шкива z₁ принимается по табл. 6.3.2.

Таблица 6.3.2

_{Число зубьев меньшего шкива z}1

Модуль ремня m, мм	Частота вращения n1 меньшего шкива, мин-1	Число зубьев меньшего шкива, zш1
1,0	1000/1500/3000	13/14/15
1,5 и 2,0	1000/1500/3000	10/11/12
3,0	1000/1500/3000	12/14/16
4,0 и 5,0	1000/1500/3000	16/18/20
7,0	750/1000/1500	22/24/26
10,0	750/1000/1500	22/24/26

3. Число зубьев большего шкива

где - передаточное число ПЗР; n₁ и n₂ - частоты вращения ведущего и ведомого шкивов, мин^-1.

Найденные значения z₁ и z₂, а также заданное передаточное число u, должны быть согласованы с предельными величинами, установленными ОСТ 38-05227-81:

Таблица 6.3.3