17. Назночение и разновидности мех. Передач. Основные силовые, энергетические и кинематические соотношения для мех. Передач вращательного движения

Согласование режима работы двигателя с режимом работы исполнительного органа машины осуществляется с помощью передач. Необходимость введения передачи как промежуточного механизма между двигателем и исполнительным органом машины связана с решением различных задач:

- требуемые скорости движения рабочих органов машины, как правило, не совпадают с оптимальными скоростями двигателя;

- для большинства технологических и транспортных машин необходима возможность регулирования скорости;

- двигатели обычно выполняют для равномерного вращательного движения, а в машинах иногда оказывается необходимым поступательное движение;

- необходимостью привода нескольких исполнительных органов от одного двигателя.

В машиностроении применяют механические, электрические, гидравлические и пневматические передачи. Все механические передачи разделяют на две основные группы: передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные); передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, цепные, винтовые).

Если передаточный механизм предназначен для снижения угловой скорости и соответственно для увеличения крутящего момента, то его называют редуктором. Передаточный механизм, повышающий угловую скорость называют мультипликатором.

Основные силовые и кинематические соотношения для передач

вращательного движения

К основным характеристикам передач можно отнести следующие:

- мощность на входе и на выходе, N [1 bt=1H*m/c];

- быстроходность, которая выражается частотой вращения на входе и на выходе, n [об/мин] или угловой скоростью ω [рад/с].

Дополнительными характеристиками являются:

- механический коэффициент полезного действия

- передаточное отношение

- крутящий момент или ,

18. Виды повреждений зубьев зубчатых колес

При передаче вращающего момента зубья находятся в сложном напряженном состоянии. Причем эти напряжения являются переменными. Поэтому зубья могут выходить из строя в результате усталостного разрушения:

- излома зубьев от напряжений изгиба;

- выкрашивания рабочих поверхностей зубьев от контактных напряжений.

Поломка зубьев является наиболее опасным видом разрушения. Выходит из строя колесо, а обломки зуба, попадая между вращающимися деталями, могут привести к выходу из строя валов, подшипников и других деталей. Поломка зубьев может вызываться большими перегрузками или длительной переменной нагрузкой, под действием которой в зонах концентрации напряжений образуется и развивается усталостная трещина. Для предупреждения поломки зубьев их рассчитывают на изгибную прочность (выносливость).

Усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев является наиболее распространенным видом повреждений зубьев для большинства хорошо смазываемых и защищенных от загрязнений зубчатых колес. Выкрашивание или отрыв от рабочей поверхности зубьев мелких частиц металла приводит к образованию ямок, раковин. Выкрашивание носит усталостный характер. В результате зацепления зубьев контактные напряжения в каждой точке рабочей поверхности зубьев изменяются по отнулевому циклу. Усталостные трещины обычно зарождаются у поверхности, где возникает концентрация напряжений из-за микронеровностей. Для предупреждения усталостного выкрашивания зубчатую передачу рассчитывают на контактную выносливость.

19. Усилия в зацеплении цилиндрических прямозубых колес и расчетная нагрузка

Силы взаимодействия между зубьями принято определять в полюсе зацепления. Распределенную по контактной линии нагрузку в зацеплении заменяют равнодействующей F_n, которая направлена по линии зацепления. Силами трения пренебрегают, т.к. они малы. Для удобства при расчетах равнодействующую силу раскладывают на составляющие:

- в цилиндрических прямозубых (рисунок 28а) и шевронных (рисунок 28б) передачах на окружную силу F_t и радиальную силу F_r;

- в косозубой (рисунок 28в) передаче на окружную, радиальную и осевую F_a силы. Осевая сила F_a, дополнительно нагружающая опоры валов, является недостатком косозубых передач.

В зубчатых передачах введено понятие удельной окружной силы

,

где b - ширина колеса.

При работе зубчатой передачи вследствие возможных неточностей изготовления и сборки, в зацеплении возникают дополнительные динамические нагрузки. Кроме того, деформация валов и зубчатых колес приводит к неравномерному распределению нагрузки по длине зуба, вызывая ее концентрацию. Поэтому при расчетах берут расчетную удельную нагрузку:

(контактная выносливость); (изгиб).

Здесь W_Ht, W_Ft - расчетная удельная окружная сила при расчетах передачи

на контактную выносливость и изгибную прочность;

K_Hβ, Kk_Fβ - коэффициенты концентрации нагрузки, учитывающие неравномерность распределения нагрузки по длине зуба;

K_Hv, K_Hv - коэффициенты, учитывающие наличие динамических нагрузок.