Билет 31

Вопрос 1: КПД в червячном зацеплении при ведущем червяке определяется по формуле: η = tgγ / tg(γ +ϕ ′)где: γ - угол подъема линии витка; ϕ/- приведенный угол трения, зависящий от скорости скольжения, материалов червяка и червячного колеса, шероховатости активных поверхностей, качества смазки .Тепловой расчет червячной передачи при установившемся режиме работы производится на основе теплового баланса, т. е. равенства тепловыделения Qв и теплоотдачи Qо.

Количество теплоты, выделяющееся в непрерывно работящей передаче в одну секунду: Qв = (1-η) N1, где: η- общий КПД червячной передачи;N1- мощность на червяке, Вт. Количество теплоты, отводимой наружной поверхностью корпуса, в одну секунду Qо = Кt (tm-tв) S, где: S- площадь поверхности корпуса, омываемая внутри маслам или его брызгами, а снаружи воздухом, м2 (поверхность днища корпуса не учитывается, так как она не смывается свободно циркулирующим воздухом);tв - температура воздуха вне корпуса; tm - температура масла в корпусе передачи, °С;Кt - коэффициент теплопередачи, т. е. число, показывающее, сколько теплоты в секунду передается одним квадратным метром поверхности корпуса при перепаде температур в один градус. Зависит от материала корпуса редуктора и скорости циркуляции воздуха (интенсивности вентиляции помещения)

Вопрос 2: Кинематические, геометрические и силовые зависимости. У фрикционных передач, как и у передач трением, скорости рабочих поверхностей, вследствие проскальзывания сопряженных катков, не равны. В результате неизбежного при работе фрикционных передач упругого скольжения ведомый каток отстает от ведущего, и точное значение передаточного числа будет определяться по формуле:u = ω1 / ω2 = D2 / [D1(1-e)], где е - коэффициент скольжения (для металлических катков е = 0,01 -0,03, большие значения относятся к передачам, работающим всухую; для текстолитового катка е ∼ 0,1). Наличие упругого скольжения и некоторая его зависимость от колебаний нагрузки и условий работы передачи вынуждают называть передаточное число фрикционной передачи условно постоянным. Для практических расчетов силовых фрикционных передач пользуются приближенным значением передаточного числа u ∼ D2 / D1.Для одной пары катков силовых передач u ≤ 7, для передач приборов u ≤ 7.Силовые соотношения в передаче. Для передачи от одного вала к другому вращающего момента необходимо за счет силы трения приложить к ведомому катку окружное усилие:Ft = 2T1 / D1, которое должно быть меньше наибольшей силы трения покоя, возникающей между катками, прижатыми друг к другу силой Q. Таким образом, условие работы фрикционной передачи записывается так:

kFt = Fтр = fQ; где: k - коэффициент сцепления (k = 1,3 - 1,4); f - коэффициент трения (для стальных или чугунных катков, работающих в масляной ванне f = 0,04 - 0,05; для работающих всухую f =0,02 - 0,03). Силу прижатия катков:Q = kFt / f = 2kT1 / (fD1).

Билет 32

Вопрос 1: Материалы червячной пары. Ввиду того, что в червячном зацеплении преобладает трение скольжения, материалы червячной пары должны иметь низкий коэффициент трения, обладать хорошей износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Для этого в червячной передаче сочетают разнородные материалы при малой шероховатости соприкасающихся поверхностей. Червяки изготавливают из среднеуглеродистых сталей марок 40, 45, 50 или легированных сталей. При этом необходима шлифовка и полировка рабочих поверхностей витков. Используют также цементуемые стали. Зубчатые венцы червячных колес изготавливают преимущественно из бронзы, причем выбор марки материала зависит от скорости скольжения Vск и длительности работы.При малых скоростях скольжения, червячные колеса можно изготавливать из серых чугунов марок СЧ12-28, СЧ15-32 и др.Основным расчетным параметром червяка (и червячного колеса) является расчетный модуль m - линейная величина, в π раз меньшая расчетного шага червяка. Модуль определяется в осевом сечении червяка и выбирается по стандарту. Для червячных цилиндрических передач с углом скрещивания осей червяка и колеса, равным 90 градусов, ГОСТом 2144-76 нормализованы: длина нарезанной части червяка; делительные углы подъема резьбы червяка и наклона зубьев колеса; межосевые расстояния .Делительный диаметр червяка принимается кратным модулю d = mq, где q- коэффициент диаме.

Вопрос 2: Виды разрушения рабочих поверхностей фрикционных катков. Усталостное разрушение (питтинг) встречается в закрытых передачах, работающих при обильной смазке и защищенных от попадания абразивных частиц. Прижимная сила Fr вызывает в месте соприкосновения катков высокие контактные напряжения, которые при работе меняются циклически, вследствие перемещения места контакта по ободу. Циклическое действие контактных напряжений способствует развитию усталостных микротрещин на рабочих поверхностях. При движении с трением в поверхностном слое катка образуются наклонные микротрещины (в результате пластического течения металла). Силы трения сдвигают металл, а масло под высоким давлением заполняет раскрытые трещины. При закрытии трещин давление масла возрастает, и частицы металла выкалываются. Для предотвращения усталостного выкрашивания производят расчет на контактную прочность. Задир возникает в быстроходных сильно нагруженных передачах при разрыве масляной пленки на рабочей поверхности катков. В месте касания катков развивается высокая температура, масляный слой разрывается, и катки непосредственно соприкасаются друг с другом. В результате происходит привар частиц металла с последующим отрывом от одной из поверхностей катков. Приварившиеся частицы задирают рабочие поверхности в направлении скольжения. Для предотвращения задира применяют противозадирные масла. Повышенный износ имеют открытые передачи вследствие упругого скольжения и пробуксовывания. Все виды разрушения рабочих поверхностей катков зависят от величины контактных напряжений Gн. Критерием работоспособности фрикционных передач является износостойкость рабочих поверхностей тел качения.

Билет 33

Вопрос 1: Расчет на контактную прочность зубьев червячного колеса должен обеспечивать отсутствие усталостного разрушения поверхностей зубьев и отсутствие заедания. Приближенная формула проектировочного расчета для межосевого расстояния:

Расчет зубьев червячного колеса на изгиб аналогичен расчету зубьев цилиндрических косозубых колес с учетом примерно 40%-го увеличения прочности вследствие дуговой формы зуба, незначительных динамических

нагрузок и т. д.

Вопрос 2: Вариатором или бесступенчатой передачей называется механизм для плавного (бесступенчатого) изменения на ходу угловой скорости ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего. Главной характеристикой вариатора является диапазон регулирования, равный отношению максимальной угловой скорости ведомого катка ω2max к минимальной угловой скорости ведомого катка ω2min:Д = ω2max / ω2min = imax / imin = Rmax / RminВ зависимости от формы тела качения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и др.Лобовые вариаторы применяются (рис. 10.4) в винтовых прессах и приборах. Бесступенчатое изменение угловой скорости ведомого вала достигается передвижением малого катка, т.е. изменением радиуса R2.Вариаторы с раздвижными конусами имеют наибольшее применение в машиностроении. Промежуточным элементом в тихоходных вариаторах является клиновой ремень или специальная цепь, в быстроходных - стальное кольцо. Плавное изменение угловых скоростей ведомого вала достигается раздвижением или сближением конусных катков, т.е. изменением расчетных радиусов катков R1 и R2.Торовые вариаторы могут работать всухую и в масляной ванне, являясь одними из наиболее совершенных.В дисковых вариаторах момент передаётся за счёт трения между набором ведущих и ведомых дисков (рис.10.6). Изменение передаточного числа достигается перемещением ведущего вала относительно ведомого. При этом изменяется межосевое расстояние.