Основы расчёта и конструирования передач. Нилов В.А., Жилин Р.А

Концентрация нагрузки по длине зуба в основном вызывается деформациями червяка, вала колеса и др.

Теоретический коэффициент Kβ выражается следующей зависимостью в условиях отсутствия приработки

3

K 1 Z2 ,

где: θ – коэффициент деформации червяка зависящий от Зубья червячного колеса способны прирабатываться. При

постоянной нагрузке наблюдаются полная приработка и концентрация напряжений отсутствует. При переменной нагрузке частичная приработка и зубья получают бочкообразность. Тогда коэффициент К определится:

3

K 1 Z2 1 x ,

N Tu nu ; nuоо Tu nu ,

где Mu, Tu, u – соответственно: крутящий момент, время работы в часах и частота вращения (об/мин) при режиме "u".

Mmax – максимальный длительно действующий момент. При постоянной нагрузке x = 1 и Kβ = 1, коэффициент KV

определяется качеством изготовления и скоростью вращения. При точном изготовлении и V ≤ 3 м/c принимают КV = 1. Обычно Kβ = 1 … 1,3.

Допускаемые номинальные напряжения изгиба для бронзовых червячных колес при работе зубьев одной стороны (нереверсивная передача) определяется зависимостью:

где: [ζ]u – исходные допускаемые напряжения при 106 или 107 циклов нагружений:

179

здесь: ζТ и ζВ – расчетные пределы текучести и прочности бронзы при растяжении.

Например, для Бр ОФ 10-1 при отливе в песок ζТ = 120

МПа и ζВ = 200 МПа.

NE – эквивалентное число циклов нагружений:

здесь: Mu, nu, Tu – момент, частота вращения колеса в мин. и время работы в часах при режиме “u”.

Mmax – максимально длительно действующий момент, по которому ведется расчет.

При реверсивной передаче, когда зубья работают обеими сторонами, формула принимает вид:

где: [ζ]Rn = 1,6 ζb.

Допускаемые контактные напряжения для червячных колес из бронз средней прочности выбирают из условия сопротивления материала поверхностной усталости.

18.8. Тепловой расчет червячных передач

Червячные передачи работают с большим тепловыделением. Если масло нагреется до температуры, превышающей допустимую [t]max ≈ 95°, то оно теряет защитную способность и приводит к опасности заеданий в передаче. Расчет проводят на основе теплового баланса, т.е. приравнивают тепловыделения теплоотдаче.

Количество тепла (ккал/час), выделяющееся в непрерывно работающей червячной передаче равно:

где: η – КПД червячной передачи,

N1 – передаваемая мощность, KBт, KT – коэффициент теплоотдачи

KT = 10 …16 ккал/м2

t0 – температура окружающего воздуха, °С,

S – свободная поверхность охлаждения корпуса передачи (плюс 50 % поверхности ребер), м2.

ψ – коэффициент, учитывающий теплоотвод в фундаментную плиту или раму ψ ≈ 0,3.

Приравнивая левые части уравнений /на основе теплового баланса: Q = Q1max, после преобразований можно получить рабочую температуру масла или мощность, длительно передаваемую передачей при условии, что температура масла в редукторе не превышает допустимой:

или:

181

Если t > [t]max, т.е. Q > Qmax, то должен быть предусмотрен отвод избыточного тепла Q – Q1max. Это достигается оребрением редуктора, искусственной вентиляцией, змеевиками с охлаждающей жидкостью в масляной ванне и др. охлаждающими устройствами.

Если передача работает с перерывами и время непрерывной работы и паузы малы по сравнению с временем разогрева передачи до установившейся температуры, то расчет можно вести по тем же зависимостям, что и при постоянном режиме, но по среднему количеству тепла, выделяющемуся за единицу времени, тогда, в формулы вместо Q подставляют

Q Tp ,

Tобщ

где: ТР – время работы, Тобщ – общее время: время работы (Тр) плюс время пауз за

один цикл работы передачи или, например, за 1 час.

Для передач, работающих с длительными остановками, во время которых они успеют остыть, расчетом определяют время "Т" непрерывной работы до приобретения маслом предельно допустимой температуры.

19.ПОНЯТИЕ О СИСТЕМЕ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК

19.1.Понятие о взаимозаменяемости

При производстве, эксплуатации и ремонте изделий особое значение имеет принцип взаимозаменяемости. Взаимозаменяемость – это свойство конструкции, составной части изделия, обеспечивающее возможность ее применения вместо другой без дополнительной доработки… Патроны, болты, чайки – примеры полной взаимозаменяемости.

182

Имеет место также групповая взаимозаменяемость. При групповой взаимозаменяемости изготовленные детали сортируют по размерам на несколько групп (допуски деталей в каждой группе уменьшаются). Затем производят сборку изделия из деталей в пределах одной группы. Такая групповая взаимозаменяемость (селективная сборка) широко применяется в шарикоподшипниковой промышленности. При сборке изделий высокой точности этот метод является единственно экономически целесообразным методом обеспечения требуемой точности.

Метод регулирования предполагает сборку с регулирование положения или размеров определенной детали, называемой компенсатором.

Взаимозаменяемость базируется на стандартизации. Допуски и посадки нормируются стандартом ЕСДП – «Единая система допусков и посадок» (ГОСТ 25346-82). Допуски и посадки указывают на чертежах. На их основе разрабатывают технологические процессы изготовления и контроля.

19.2. Допуски размеров, посадок

На рабочем чертеже в первую очередь проставляют габаритные, присоединительные, посадочные, номинальные размеры, предельные отклонения размеров, условные обозначения полей допусков и квалитеты.

Номинальный размер определяет конструктор расчетным или конструктивным путем и назначает из нормального ряда линейных размеров (ГОСТ 6636-69), который ограничивает число применяемых размеров (качество режущего и мерительного инструмента), удешевляя производство.

Обработать деталь точно по номинальному размеру невозможно из-за многочисленных погрешностей, влияющих на процесс обработки. Размеры обработанной детали всегда отличаются от номинального, по этому их ограничивают двумя предельными размерами: на и большим Dmax (отв); dmax (вал) и наименьшим Dmin; dmin (вал). Деталь является годной, если ее

действительный размер:

183

19.4. Система отверстия и система вала

Посадки в системе отверстия – получают с одним основным отверстием, поле допуска которого (для данного квалитета) постоянно для всей совокупности посадок.

Таблица 19.1 Наименование полей допусков валов в системе отверстия

Рис. 19.4. Образование посадок в системе отверстия Отверстие – основной элемент системы.

1)Посадки получают соединением различных валов с ос-

новным отверстием.

2)Поле допуска основной детали соединения всегда на-

правлено «в тело» этой детали.

В практике машиностроения предпочтение (размеры более 1 мм) отдается системе отверстия, поскольку его точно изготовить и изменить значительно труднее и дороже, чем вал того же размера.

187