Билет 10
Вопрос 1: Рассмотрим соотношения между силами, действующими в винтовой паре. Разберем виток резьбы по среднему диаметру d2 в наклонную плоскость, а гайку заменим ползуном. Подъему ползуна по наклонной плоскости соответствует навинчивание гайки на винт. Как известно из теоретической механики, сила взаимодействия F между наклонной плоскостью и ползуном, возникающая при его движении по наклонной плоскости, представляет собой равнодействующую нормальной силы и силы трения.
Равнодействующая наклонена к нормали n поверхности их соприкосновения под углом трения ϕ. Разложим силу F на 2 составляющие:
осевую силу Fа, действующую на винтовую пару;
окружную силу Ft, вращающую гайку.
Из чертежа разложения сил при завинчивании гайки, видно, что
Ft = Fa tg(γ + ϕ), где ϕ - угол подъема резьбы.
Очевидно, что крутящий момент в резьбе, создаваемый силой Ft при навинчивании гайки:
Т = 0,5d2 Ft, или Т = 0,5d2 Fа tg(γ + ϕ).
Спуску ползуна соответствует отвинчивание гайки. В этом случае Ft = Fа tg(γ - ϕ). Очевидно, что при Ft ≥ 0 резьба будет самотормозящей (tg(γ - ϕ)≥ 0), т.е. γ ≤ ϕ.
При подъеме ползуна по наклонной плоскости силой Ft на высоту, равную ходу резьбы Рn, работа движения сил Wдс = Ft*πd2, а работа сил полезных сопротивлений
Wпс = Fа Рh π d2 tgγ. Тогда к.п.д. винтовой пары η = Wпс / Wдс = tgγ / tg(γ + ϕ).
Из анализа этой формулы следует, что для самотормозящей винтовой пары
(γ ≤ ϕ) η < 0,5.
Определим силы трения и установим соотношения между силами трения в прямоугольной и треугольной резьбах. Сила трения для прямоугольной резьбы:
Ff = f Fa, где: f - коэффициент трения.
Для треугольной или трапецеидальной резьбы
Ff = f Fn = f Ff / cos(α/2) = f ‘Fa, где f ‘= f / cos α/2 - приведенный угол трения.
Из данной формулы следует, что по сравнению с прямоугольной резьбой трение в треугольной и трапецеидальной резьбе больше.
Для прямоугольной метрической резьбы α = 600 и f ‘= 1,15 f;
Для трапецеидальной α = 300 и f‘= 1,04 f - трение меньше, чем в треугольной, где ϕ’ = ϕ / cos α/2 - приведенный угол трения (считая тангенс малых углов равным самим углам).
Билет 10
Вопрос 2: Цепные передачи, как и ременные, относятся к передачам с гибкой связью. Цепная передача - механизм, служащий для преобразования вращательного движения между параллельными валами при помощи двух жесткозакрепленных на них зубчатых колес - звездочек и надетой на них бесконечной цепи.
Параметрам ведущей звездочки приписывается индекс 1, а ведомой - индекс 2. Цепь - гибкая многозвенная связь, которая может использоваться для передачи движения (приводные цепи), перемещения грузов (тяговые цепи), подвески или подъема-опускания груза (грузовые цепи).
В отличии от ременных, цепные передачи работают без проскальзывания, и их используют, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны.
Достоинства:
1. По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м);
2. По сравнению с ременными передачами: а) более компактны; б) силы, действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало; в) могут передавать большие мощности (до 3000 кВт); г) могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам.
Недостатки:
1. Значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге. Этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях.
2. Сравнительно быстрый износ шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазки.
3. Удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует применения натяжных устройств. Исходной расчетной характеристикой всех цепей является шаг цепи р.
Основными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизированы и изготавливаются специализированными заводами. Наряду с однорядными изготавливают двух-, трех- и четырехрядные цепи. Их собирают из тех же элементов, только валик проходит через все ряды. Многорядные цепи позволяют увеличивать нагрузку почти пропорционально числу рядов, выполняют их обычно с меньшим количеством деталей. Роликовые цепи могут выполняться с изогнутыми и прямыми пластинами. Такие цепи применяют при больших нагрузках в сочетании с большой скоростью.