Проектний розрахунок відкритої конічної прямозубої передачі

Модуль зачеплення в середньому перетині зуба конічного колеса розраховують по формулі

,

де, крім розглянутих вище величин (див. п. 2.6), рекомендують призначити і =1,1...1…1,2

Далі розраховують основні геометричні параметри зубчастих коліс відкритої передачі:

- ширину зубчастого вінця (з округленням до цілого числа по ряду нормальних лінійних розмірів);

- ділильний діаметр у середньому перетині зубця шестерні ;

- по заданому (або прийнятому) передаточному числу u_від знаходимо кут при вершині ділильного конусу ;

- середня конусна відстань ;

- зовнішня конусна відстань ;

- модуль зачеплення на зовнішньому торці ;

- зовнішній ділильний діаметр шестірні .

Перевірочний розрахунок такої передачі на витривалість по контактних напругах виконують відповідно до п.2.7 («Розрахунок закритої конічної зубчастої передачі»).

ЧЕРВ'ЯЧНІ ПЕРЕДАЧІ

Ч ерв'ячна передача має перехресні осі валів, звичайно під кутом 90⁰. Вона складається з черв'яка - гвинта з трапецеїдальним різьбленням і зубчастим черв'ячним колесом з зубцями відповідної специфічної форми.

Рис.2.7

Рух у черв'ячній передачі перетвориться по принципу гвинтової пари. Винахідником черв'ячних передач вважають Архімеда.

Переваги черв'ячних передач:

- велике передатне відношення (до 80);

- плавність і безшумність ходу.

На відміну від эвольвентних зачеплень, де переважає контактне кочення, виток черв'яка сковзає по зубці колеса. Отже, черв'ячні передачі мають "по визначенню" один фундаментальний недолік: високе тертя в зачепленні. Це веде до низького КПД (на 20-30% нижче, ніж у зубчастих), зношування, нагріванню і необхідності застосовувати дорогі антифрикційні матеріали.

Крім того, крім переваг і недоліків, черв'ячні передачі мають важливу властивість: рух передається тільки від черв'яка до колеса, а не навпаки. Ніякий обертаючий момент, прикладений до колеса, не змусить обертатися черв'як. Саме тому черв'ячні передачі знаходять застосування в підйомних механізмах, наприклад у ліфтах. Там електродвигун з'єднано з черв'яком, а трос пасажирської кабіни намотано на вал черв'ячного колеса щоб уникнути самовільного опускання або падіння.

Цю властивість не треба плутати з реверсивністю механізму. Адже напрямок обертання черв'яка може бути будь-яким, приводячи або до підйому, або до опускання тієї ж ліфтової кабіни.

Передатне відношення черв'ячної передачі знаходять аналогічно циліндричній

де z₂ – число зубців колеса, а роль числа зубців шестерні z₁ виконує число заходів черв'яка, що звичайно дорівнює 1, 2, 3 або 4.

Очевидно, що одно західний черв'як дає найбільше передатне відношення, однак найвищий КПД досягається при багато західних черв'яках, що пов'язане з зменшенням тертя за рахунок росту кута тертя.

Основні причини виходу з ладу черв'ячних передач:

• поверхневе викришування;

• злам зуба.

Це нагадує характерні дефекти зубчастих передач, тому і розрахунки проводяться аналогічно [44].

В осьовому перерізі черв'ячна пара фактично являє собою прямо бічне рейкове зачеплення, де радіус кривизни бічної поверхні "рейки" (гвинта черв'яка) ₁ дорівнює нескінченності і, отже, наведений радіус кривизни дорівнює радіусу кривизни зубця колеса

_пр = ₂.

Далі розрахунок проводиться по формулі Герца-Бєляєва.

Рис. 2.8

Із проектувального розрахунку знаходять осьовий модуль черв'яка, а по ньому і всі геометричні параметри зачеплення.

Особливість розрахунку на вигин полягає в тому, що приймається еквівалентне число зубців , де  - кут підйому витків черв'яка.

Внаслідок нагрівання, викликаного тертям, черв'ячні передачі будують також і у тепловому розрахунку. Практика показує, що механізм небезпечно нагрівати вище 95⁰ С. Допустима температура, призначається 65⁰ С.

Рівняння для теплового розрахунку складається з балансу теплової енергії, а саме: тепло яке виділяється черв'ячною парою повинне повністю відводитися в навколишнє середовище

Q_{виділяеме} = Q_{відводяче}

Розв’язуючи це рівняння, знаходимо температуру редуктора, що передає задану потужність N

.

де K_T – коефіцієнт тепловіддачі,

S – поверхня охолодження (корпус),

t_o – температура навколишнього середовища,

 – коефіцієнт тепловідводу в підлогу.

У випадку, коли розрахункова температура перевищує допустиму, то варто передбачити відвід надлишкової теплоти. Це досягається оребрінням редуктора, штучною вентиляцією, змійовиками з охолодною рідиною в масляній ванні й т.п.

О птимальна пара тертя це "сталь по бронзі". Тому при сталевому черв'яку черв'ячні колеса повинні виконуватися з бронзових сплавів. Однак кольорові метали дорогі і тому з бронзи виконується лише зубчастий вінець, що кріпиться на порівняно дешевій сталевій маточині. Таким чином, черв'ячне колесо - складальна одиниця, де найпопулярніші способи кріплення вінця це або відцентрове лиття в кільцеву канавку маточини; або кріплення вінця до маточини болтами за фланець; або посадка з натягом і стопоріння гвинтами для запобігання взаємного зсуву вінця і маточини.

К ріплення вінця до маточини повинне забезпечувати фіксацію як від провороту (осьова сила черв'яка = окружній силі колеса), так і від осьового "зняття" вінця (окружна сила черв'яка = осьовій силі колеса).

Питання для самоконтролю

1. Яке призначення передач у машинах ?

2. Які області застосування прямозубих і косозубих передач ?

3. Які порівняльні переваги прямозубих і косозубих коліс ?

4. Як визначається передатне відношення і передаточне число ?

5. Які головні види руйнувань зубчастих коліс ?

6. Які сили діють у зубчастому зачепленні ?

7. Які допущення приймаються при розрахунку зубів на контактну міцність ?

8. По якій розрахунковій схемі виконується розрахунок зубців на вигин ?

9. У чому полягають переваги і недоліки планетарних передач ?

10. Для чого створені хвильові передачі і у чому полягає принцип їхньої роботи?

11. У чому полягають переваги і недоліки хвильових передач ?

12. Для чого створені зачеплення Новикова і у чому полягає принцип конструкції їхніх зубців ?

13. У чому полягають переваги і недоліки зачеплень Новикова ?

14. У чому полягає принцип конструкції черв'ячної передачі ?

15. Які переваги і недоліки черв'ячних передач ?

16. Яка властивість черв'ячної передачі відрізняє її від інших передач ?

17. Які основні причини поломок черв'ячних передач ?

18. З яких умов знаходять температуру черв'ячної передачі ?

19. Які методи можуть застосовуватися для зниження температури черв'ячної передачі ?

20. Які матеріали повинні застосовуватися для черв'ячної передачі ?

21. Які особливості конструкції черв'ячних коліс ?