0179 / Примеры расчетов передач / Введение

Введение.

В связи с интенсивным развитием машиностроения, в нашей стране ощущается потребность в квалифицированных кадрах конструкторов

Конструирование машин независимо от того, выполняется оно студентом или опытным инженером, - процесс творческий. Каждая конструкторская задача, как правило, имеет много решений. Опираясь на имеющиеся теоретические знания и практический опыт, конструктор должен выбрать из множества возможных решений одно, наилучшее. При этом ему приходится принимать во внимание часто противоречивые технологические и эксплуатационные требования, предъявляемые к проектируемому изделию.

При конструировании машины одновременно должны решаться две основные задачи: 1. Создание машины, в полной мере отвечающей эксплуатационным требованиям. 2. Создание машины, наиболее экономичной в изготовлении и эксплуатации.

В имеющихся учебниках по курсу «Детали машин», а также в справочниках даны расчеты на прочность, жесткость и другие виды работоспособности деталей. В атласах деталей машин приведено большое количество чертежей различных узлов и деталей, а также краткое описание некоторых конструкций. В данном методическом указании основное внимание уделено методике конструирования ременных и цепных передач.

Ременная передача является одним из старейших типов механических передач, сохранивших свое значение и до последнего времени. В автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении ременные передачи применяют достаточно широко. В зависимости от формы поперечного сечения ремня и назначения различают плоско -, зубчато-, клино-, поликлино-, и круглоременные передачи. По сравнению с другими типами передач ременная обладает рядом особенностей, которые определяют целесообразность ее применения. Можно отметить следующие основные преимущества ременной передачи: возможность передачи движения на значительное расстояние (до 15 метров и более); плавность и бесшумность работы; предохранения механизмов от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня; предохранение механизмов от перегрузки за счет возможного проскальзывания ремня; простота конструкции и эксплуатации.

Основными недостатками ременной передачи являются: повышенные габариты; некоторое непостоянство передаточного отношения, вызванное зависимостью скольжения ремня от нагрузки; повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня; низкая долговечность ремня.

Ременные передачи применяют преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях. Мощность современных передач не превышает обычно 50 кВт. В комбинации с зубчатой передачей ременную передачу устанавливают обычно на быстроходную ступень, как менее нагруженную.

В приводах строительных, дорожных и мелиоративных и дорожных машин широко применяются ременные и цепные передачи. Особенность тех и других передач в том, что они передают нагрузку (мощность Р и вращающий момент Т) на значительное расстояние при больших межосевых расстояниях. В таких случаях другую передачу применить невозможно. Ременные передачи могут передавать поток мощности величиной до 50 кВт. Диапазон мощностей передаваемых цепными передачами весьма велик – от долей кВт (велосипедные цепи) до 75 - 100 кВт (многорядные цепи). Передаточные числа ременных передач u = 2 – 4, для цепных передач рекомендуется выбирать передаточное число в интервале от 2 до 5. Коэффициент полезного действия клиноременной передачи η 0.96, а цепной передачи η 0.96 – 0.98. В отличие от ременных передач, цепные передачи обеспечивают кинематическую точность и могут передавать большие нагрузки при прочих равных условиях, чем ременные, но меньшие, чем зубчатые передачи.

Общие сведения о цепных передачах.

Цепная передача основана на принципе зацепления цепи и двух звездочек. Поскольку цепные передачи работают по принципу зацепления, им не требуется предварительного натяжения, за счет чего уменьшается нагрузка на валы и опоры. Угол обхвата звездочки цепью не имеет столь решающего значения, как угол обхвата шкива ремнем. Поэтому цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях, а также передавать мощность от одного ведущего вала нескольким ведомым.

Цепные передачи применяются для понижения скорости вращения ведомого вала. Передаточное число u обычно не превышает 6, но в тихоходных передачах при V < 1 м/ сек может доходить до 10 – 15.

Основные недостатки цепных передач:????непостоянство???? передаточного числа, обусловленное колебаниями скорости цепи при вращении звездочки; опасность возникновения вибраций цепи, в особенности при увеличении межосевого расстояния и возрастании скорости цепи; износ шарниров и вытягивание цепи. Основной причиной этих недостатков является то, что цепь состоит из отдельных жестких звеньев и располагается на звездочке не по окружности, а по многоугольнику. С этим связаны износ шарниров цепи, шум и дополнительные динамические нагрузки, необходимость системы смазки.

Цепные передачи могут быть открытыми с периодическим смазыванием и закрытыми с непрерывным смазыванием. Открытые цепи, работающие при скорости до 8 м/сек, смазывают периодически через 120 -180 часов погружением в разогретую консистентную смазку. Цепи, работающие при скорости до 4 м/сек, периодически вмазывают вручную с помощью масленки через 6 – 8 часов работы.

В зависимости от характера работы различают приводные, тяговые и грузовые цепные передачи.

В приводах общего назначения (к транспортерам, конвейерам, станкам) применяют в основном приводные роликовые и зубчатые цепи.

Цепи передач стандартизированы. Их изготавливают специализированные заводы. Материал для изготовления цепей: пластины – стали 40, 45, 50. 30 ХН3А с закалкой до твердости HRC 32 - 44; валики, втулки, ролики – цементируемые стали 10, 15, 20, 12ХН3А с термообработкой до твердости HRC 40 - 65. Звездочки изготавливают из сталей 40, 45, 40Х, 50Г2, 35 ХГСА, 40 ХН с закалкой до твердости HRC 40 – 50. Для звездочек тихоходных передач, работающих прим скорости до 3 м/сек, используют серый или модифицированный чугун СЧ15, СЧ18, СЧ20, Сч30, с твердостью поверхности до НВ 260 – 300.

Критерии работоспособности цепных передач.

Все детали стандартных цепей конструируют примерно равнопрочными. Это достигается соответствующим сочетанием размеров деталей, их материалов и термообработки. Для большинства цепных передач основной причиной потери работоспособности является износ шарниров цепи.

Срок службы цепи по износу зависит от межосевого расстояния а, числа зубьев малой звездочки z₁, нагрузки или давления р в шарнирах, условий смазки, износостойкости материала деталей шарниров, допускаемого относительного износа.

Решающее влияние на долговечность цепи по износу шарниров оказывает величина давления в шарнирах. Опытами установлено, что влияние р на долговечность цепи проявляется в степенной форме и значительно превышает влияние всех других факторов. Не менее существенно влияние смазки и загрязнение цепи.

Шаг цепи и звездочки по делительной окружности совпадает для новой цепи. По мере изнашивания шарниров шаг цепи увеличивается и цепь «всплывает» на звездочке, и чем больше число зубьев, находящихся в зацеплении с цепью, тем больше «всплывание». Следовательно, на большой звездочке изношенная цепь будет раньше перескакивать по зубьям, чем на малой.

Здесь наблюдается противоречие. Но большой звездочке цепь изнашивается меньше (меньше угол поворота шарниров), но зато мало изношенная цепь и еще не потерявшая своей прочности теряет зацепление со звездочкой.

На малой звездочке цепь изнашивается быстрее (больше угол поворота шарниров), но зато при большом износе зацепление со звездочкой не теряется.

Для цепной передачи работающей по принципу зацепления, а не трения, как в ременной передаче, сила предварительного натяжения не имеет большого значения. Наоборот, создание постоянного предварительного натяжения повысит изнашивания шарниров цепи. Поэтому цепные передачи должны иметь натяжные устройства периодического действия.