книги из ГПНТБ / Смирнов, В. И. Строительные машины учебник

Общие сведения о зубчатых передачах с зацеплением М. Л. Новикова

в зацепление, происходит в точке, находящейся в средней части высоты зуба. Поэтому в отличие от эвольвентного зацепления, на­ зываемого, как было отмечено раньше, зацеплением с линейным контактом, данный тип передач относится к зацеплению с точеч­ ным контактом.

Рис. 2-5. Зубчатая передача с зацеплением М. Л. Нови­ кова:

Точка контакта по профилю зубьев не перемещается, и при вращении колес происходит перекатывание одного зуба относи­ тельно другого вдоль их длины по винтовой линии, которая опре­ деляет нарезку зубьев. Таким образом, принципиальным отличием работы зацепления М. Л. Новикова является отсутствие у них относительного проскальзывания зубьев, а вместо трения сколь­ жения имеет место трение качения.

Так как радиусы кривизны профилей зубьев шестерни и колеса передачи с зацеплением М. Л. Новикова по величине весьма близки, то после приработки зубья соприкасаются почти по всей своей высоте. В плоскости, перпендикулярной к профилю, вслед­ ствие больших радиусов кривизны винтовых поверхностей зубья соприкасаются на значительной длине. Благодаря этому в рассмат­ риваемой передаче нагрузка распределяется на сравнительно боль­ шую площадку контакта, что снижает удельную нагрузку и позво­ ляет при тех же размерах передавать большее окружное усилие.

Отмеченные особенности работы передач с зацеплением М. Л. Новикова позволяют выделить следующие основные преиму­ щества их по сравнению с эвольвентным зацеплением: компакт­ ность; меньшие потери на трение и, следовательно, более высо­ кий к. п. д.; большая прочность зубьев; плавность и бесшумность работы.

40

Главными недостатками данных передач являются: сложность нарезания зубьев и трудность изготовления; резкое уменьшение контактной площадки при неточности монтажа и перекосах зубча­ тых колес, а также изменение межосевого расстояния.

В настоящее время передачи с зацеплением М. Л. Новикова применяются в установках, работающих при больших п длитель­ ных нагрузках, когда при малых габаритах необходимо передавать большие усилия.

§ 2-2. Червячные передачи

Червячная передача (см. рис. 2-1,6) состоит из червяка и чер­ вячного колеса. Червяк представляет собой винт обычно с тра­ пецеидальным профилем резьбы. Червячное колесо имеет зубча­ тый венец, изготовленный из антифрикционных металлов (бронза, чугун), и ступицу. Зубчатый венец колеса выполняется вогнутой формы для увеличения площади контакта зубьев венца с высту­ пами червяка. Его зубья нарезаются по винтовой линии.

всегда больше единицы. Данная передача позволяет передавать вращение между перекрещивающимися валами, угол скрещива­ ния между которыми обычно равен 90°.

В зависимости от формы червяка различают цилиндрические и глобоидальные червячные передачи. У последних червяки имеют вогнутую форму. Благодаря этому одновременно в зацеплении находится большее число зубьев колеса и увеличивается в 1,5—4,0 раза передаваемое усилие. Однако глобоидальные пере­ дачи требуют повышенной точности изготовления, монтажа и обильной смазки. Они обычно применяются для передачи больших, усилий.

Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной, а также правой или левой. Наиболее распространена правая резьба с числом заходов гч = 1-: 4.

Червячная передача имеет геометрические параметры, одни из которых характерны для винтовой пары, а другие — для зубчатой передачи. Основными из них являются:

— шаг зацепления и шаг резьбы червяка ts. Шаг зацепления измеряется по дуге начальной окружности колеса с диаметром dK в средней плоскости сечения его. Шаг резьбы червяка равен шагу зацепления и измеряется по образующей начального цилиндра

сдиаметром (1Ч, которая проходит через середину глубины захода;

—модуль зацепления, определяется так же, как и в зубчатом зацеплении:

41

— шаг винтовой линии червяка

s = tsz4\

— относительная толщина червяка q, показывающая число модулей в диаметре начального цилиндра.

Большое влияние на характер работы червячной передачи и ее к. и. д. оказывает угол наклона витков резьбы червяка и зубьев колеса. По аналогии с винтовой парой

можению. У самотормозящихся червячных передач, применяемых в грузоподъемных и некоторых других машинах, вращение может быть передано только от червяка на червячное колесо. Как было рассмотрено в § 1-3, условие самоторможения записывается в ви­ де <р<р, где р — угол трения, величина которого зависит от ско­ рости скольжения.

Передаточное.число червячной передачи i определяется исходя из следующего: за один оборот червяка колесо поворачивается на величину, равную шагу винтовой линии s = tsz4, при этом

v K

n4tsZ„

60 ’

пли

nKtsZK

60 ’

где п,| — число оборотов червяка, об/мин-, /1 К— число оборотов колеса, об/мин-, zK— число зубьев колеса.

На основании этих формул

Формула (2-17) показывает, что передаточное число i червяч­ ной передачи может достигать больших значений. Так, при однозаходном червяке (2 ,,= 1) и червячном колесе с zK= 100 переда­ точное число равно 100. Обычно принимают i червячной передачи в пределах 8—90, но в специальных установках оно доходит до 1000 и более.

Возможность получения большого передаточного числа и ком­ пактность является основными достоинствами червячных передач. Кроме того, они обладают плавной и бесшумной работой. К недо­

42

статкам червячной передачи относятся невысокий к. п. д., склон­ ность витков червяка и зубьев колеса к заеданию, необходимость применения для венцов червячных колес таких дорогих металлов, как бронза.

Червячные передачи находят применение в механизмах не­ больших и средних мощностей (до 50 кет) и широко используются в подъемно-транспортных машинах, различных станках, рулевых механизмах и механизмах управления самоходных машин.

§ 2-3. Цепные передачи

Цепная передача (см. рис. 2-1, в) состоит из расположенных на некотором расстоянии (до 15 .и) друг от друга двух колес, назы-

Рмс. 2-6. Приводные цепи:

а — втулочная; б — втулочно-роликовая; в — фа­ соннозвенная; г —зубчатая

ваемых звездочками, цепи и натяжного устройства и применяется для передачи мощности до 800 кет. Вращение ведущей звездочки передается на ведомую за счет сцепления цепи с зубьями звез­ дочек.

Приводные цепи (рис. 2-6) по конструкции делятся на втулочны£, втулочно-роликовые, фасоннозвенные и зубчатые (бесшум­ ные).

43

Втулочные цепи имеют внутренние втулочные пластины 1, на­ прессованные на втулки 2, свободно вращающиеся на валиках 3. На концах валиков закреплены наружные, пластины 4. Эти цепи просты по конструкции, легче других, но менее износоустойчивы. Они используются при окружных скоростях до 10 м/сек и пере­ даточном числе не выше шести.

У втулочно-роликовых цепей на втулках свободно установлены ролики 5, которые обеспечивают повышение износоустойчивости цепи. Они получили наибольшее распространение на строительных машинах и применяются при окружных скоростях до 20 м/сек и передаточном числе до 10.

Фасоннозвенные цепи в отличие от предыдущих имеют изогну­ тые пластины и поэтому обладают повышенной податливостью при ударах, резком изменении направления вращения и т. д. Они на­ ходят применение в машинах, работающих с большими динами­ ческими нагрузками.

Зубчатые цепи в каждом звене имеют набор пластин с зубьями, которые входят во впадины звездочек. Такие цепи обладают бес­

а также уменьшает шум, возникающий при ее работе.

Основными параметрами передачи являются число зубьев веду­ щей z r и ведомой z2 звездочек, шаг цепи t (расстояние между осями зубьев), передаточное число i и межосевое расстояние А.

Передаточное число цепных передач так же, как и зубчатых, подсчитывается по формуле (2-11).

Наиболее благоприятно для работы передачи межосевой рас­ стояние А = (25-:-50) t. Максимальное расстояние не должно пре­ вышать 80 t.

При работе цепной передачи цепь вытягивается, изнашиваются шарниры и зубья звездочек. Это сопровождается увеличением про­ висания цепи и может вызвать соскакивание ее со звездочек. При скорости движения цепи более 6 м/сек допускается удлинение ее не более чем на 3%. Для восстановления первоначального натя­ жения и его регулирования в цепной передаче предусматривается устройство для натяжения цепи в виде натяжного ролика или при­ способления для перемещения одной из звездочек.

К достоинствам цепной передачи относятся возможность пере­ дачи крутящего момента на значительное расстояние с достаточно высоким передаточным числом и к. п. д. (ц = 0,9-1-0,97), постоянное передаточное число, а также отсутствие необходимости в большом натяжении цепи.

44

Основными недостатками передач являются вытягивание цепи, ограниченный срок службы при динамических нагрузках и шум при работе.

Цепные передачи применяются на многоковшовых н одноков­ шовых экскаваторах, лесопильных рамах, камнедробильных уста­ новках и других строительных машинах при сравнительно боль­ ших межосевых расстояниях, когда применение зубчатых передач вызывает чрезмерное увеличение габаритов п веса передачи.

Для устранения преждевременного выхода из строя передачи необходима регулярная проверка и. регулировка натяжения цепи и ее своевременная смазка. Передачи, работающие в картере, сма­ зываются жидкими (обычно трансмиссионными) маслами, а для открытых передач применяются графитные смазки. Через 100— 120 часов работы цепь промывается керосином и погружается на некоторое время в нагретую до 60—80° С графитную смазку.

§ 2-4. Ременные передачи

Ременные передачи (см. рис. 2-1, б) состоят из ведущего и ведо­ мого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных между собой ремнем (ремнями), надетыми на шкивы с натяжением. Движение от ведущего к ведомому шкиву передается за счет сил трения между ремнем и каждым из шкивов. Они применяются для передачи крутящего момента между ва­ лами, находящимися на значительном расстоянии (до 15 м) и при­ вода механизмов мощностью до 400 кет, на которые не оказывает существенного влияния возможное проскальзывание ремня.

На строительных машинах в основном используются плоско­

щения при сравнительно больших межосевых расстояниях. В за­ висимости от направления передаваемого вращения они делятся на открытые (рис. 2-7, г), перекрестные (рис. 2-7, д) и полуперекрестные (рис. 2-7, е).

Открытая передача не изменяет направления вращения и обес­ печивает передаточное число в пределах 5, а при наличии натяж­ ного ролика до 10.

Перекрестная передача изменяет направление вращения с пере­ даточным числом не более 6.

Полуперекрестная передача используется для передачи враще­ ния между шкивами, установленными на перекрещивающихся ва­ лах, и имеют передаточное число до 3. Последние две передачи находят ограниченное применение.

Для плоскоременных передач строительных машин преимущест­ венное распространение получили прорезиненные ремни из несколь­ ких слоев (прокладок) хлопчатобумажной ткани (бельтинга),

45

между которыми имеются прослойки из вулканизированной рези­ ны. Они изготовляются шириной от 20 до 1200 мм, с 2—9 про­ кладками толщиной 1,25—2,00 мм\ данные ремни допускают пере­ дачу мощности до 80 кет и кратковременные перегрузки на 20—30%.

Рис. 2-7. Ременные передачи:

а — плоскоременная; б — клиноременная; в — с круглым ремнем; г — открытая с натяжным роли­ ком; д — перекрестная; е — полуперекрестная

К л п н о р е м е н н а я п е р е д а ч а обладает повышенной тяго­ вой способностью благодаря большому значению коэффициента

Данная передача позволяет передавать мощность, достигаю­ щую 400 кет, с передаточным числом до 15 и применяется при ма­ лых межцентровых расстояниях. Она работает при меньшем пред­ варительном натяжении ремня, что снижает нагрузки на валы шкивов по сравнению с плоскоременной передачей.

46

Клиновые ремни для приводов общего назначения изготовляют­ ся двух типов: кордтканиевые и кордшнуровые. У первых имеется несколько слоев прорезиненной текстильной кордткани, у вторых вместо слоев кордткани предусматривается один слой кордшиура. Кордшнуровые ремни более гибкие и долговечные и применяются

обычно при тяжелых условиях работы.

Основными геометрическими размерами ременной передачи являются: диаметры ведущего d; и ведомого d% шкивов, межцент­ ровое расстояние А, толщина б и ширина b ремня.

Для плоскоременной передачи диаметр d\ меньшего шкива вы­

(ГОСТ 1284—57), которое принимается на основании передаваемой мощности и окружной скорости шкива.

Диаметр большого шкива d% определяется с учетом передаточ­ ного числа i и коэффициента упругого скольжения е:

d2 — (1 — s) i.

Коэффициент упругого скольжения равен 0,02—0,03. Учитывая его малую величину, для практических расчетов принимают

Толщина плоских ремней определяется на основании минималь­ но допустимого отношения диаметра меньшего шкива к толщине 6.

Для прорезиненных ремней рекомендуется брать-^->-40. Ширина ремня Ъ вычисляется по формуле

где Р — окружное усилие на ведущем шкиве, н; Ьп] — допустимое полезное напряжение, равное 180—220 н/см2.

Количество клиновых ремней г определяется по выражению

где Ni — мощность, подводимая к ведущему шкиву;

N 0— допустимая мощность на один ремень (приложение к ГОСТ 1284—57);

47

Л’д — коэффициент динамической нагрузки и режима работы передачи (/Сд = 1 :-1,6);

К — коэффициент угла обхвата ведущего шкива ремнем

(К. =0,6-:-1,0).

Ременная передача за счет натяжения ремней создает боль­ шое давление на опоры шкивов (рис. 2-8,г):

2S0 = V b S 2.

где 5 1 и S 2— натяжения в ведущей и ведомой ветвях ремня.

Силы натяжения S, и S2 можно определить при совместном ре­ шении уравнения равновесия шкива

P = S l - S 2

и формулы Эйлера, дающей соотношение натяжения концов гиб­ кой нити, охватывающей барабан,

S ^ S ^ ,

где / — коэффициент трения между шкивом и ремнем (для про­ резиненных ремней и стальных или чугунных шкивов

/= 0 ,3 5 );

а — угол охвата шкива ремнем.

При этом

1

52 = Я

efa- l

и давление на опоры рассчитывается по формуле

250р еИ + 1 ef° - \ ’

Большое влияние на работу передачи оказывает начальное на­ тяжение ремня S0. Оно должно быть достаточным для исключе­ ния пробуксовки и работы передачи без вытяжки ремня длитель­ ное время. Это натяжение определяется из выражения

So =

где Fp — площадь поперечного сечения ремня, см12-,

з0 — начальное напряжение в ремне, для плоских ремней рав­ ное 180 н/см2, для передач с автоматическим натяжным устройством — 200 н/см2, для клиноременных ремней —

120—150 н/см2.

К недостаткам ременной передачи относятся большие габа­ риты, непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания, большое давление на валы и подшипники, опасность обрыва ремня

48

в работе, электризация ремня и неприменимость во взрывоопасных средах.

Ременные передачи используются для привода вентиляторов, камнедробилок, лесопильных рам, генераторов, компрессоров и других установок. При их эксплуатации необходимо следить за нормальным натяжением ремней и предохранять от попадания масла, щелочи и бензина.

§ 2-5. Редукторы

Редуктором называется передача, установленная в отдельном корпусе (картере) и служащая для изменения числа оборотов и крутящего момента на ведомом валу.

б)

Рис. 2-8. Схемы зубчатых редукторов:

а — одноступенчатый цилиндрический; б — кониче­ ский; в, д — двухступенчатый трехосный; г —- кони­ ческо-цилиндрический; е — планетарный

Редуктор, предназначенный для уменьшения числа оборотов (увеличения крутящего момента), называется понижающим, для увеличения числа оборотов — повышающим.

В зависимости от типа передачи редукторы подразделяются на зубчатые, червячные, цепные и комбинированные (зубчато-червяч­ ные, зубчато-цепные и др.). Наибольшее распространение на строительных машинах получили зубчатые редукторы; схемы не­ которых из них представлены на рис. 2-8. На этих схемах ведущий вал обозначен буквой Б, ведомый — Т, а промежуточный — П.

По числу пар шестерен зубчатые редукторы бывают одно-, двух-, трех- и многоступенчатые. Количество ступеней показывает,