Вопрос №17 (Виды червячных передач и их характеристики).

Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса и относится к передачам зацеплением с перекрещивающимися обычно под углом 90° осями вращения.

Преимущества передачи: большое передаточное число и(чер) = 8-80, бесшумность, плавность работы, компакность.

Геометрия червячного зацепления (рис. 2.20 на стр. 60). Главные геометрические параметры передачи: модуль зацепления m=р/п, где р-осевой шаг червяка, и коэффициент диаметра червяка q=d1/m. Оба эти параметра стандартизованы.

Передаточное число червячной передачи и(чер) = n1 / n2 = z2 / z1, где z2 - число зубьев колеса, обычно z2 = 27-80. Межосевоерасстояние a(w) = 0,5(d1 + d2) = 0,5m(q + z2).

Материалы червяков и червячных колёс, точность изготовления. Червячные передачи при работе имеют повышенное скольжение зацепляющихся элементов и неблагопрятные условия смазывания зацепления. Высокие скорости скольжения и неблагоприятные условия смазывания требуют, чтобы материалы колеса и червяка имели низкий коэффициент трения, повышенную износостойкость и пониженную склонность к заеданию.

Для изготовления деталей передачи применяют разнородные материалы. Червяк выполняют из легированной стали марок, подвергают термообработке до высокой твёрдости и шлифуют, а венец колеса - из чугуна или цветного сплава.

Вопрос №18 (Расчёт и конструирование червячной передачи).

Расчётная нагрузка в червячном зацеплении определяется произведением номинальной нагрузки на коэффициент К(Н) = 1,1-1,2. В основу расчёта на сопротивление усталостному выкрашивании и износу положена формула Г. Герца (см. формулу на стр.61). По величине межосевого расстояния (которую искали по формуле) определяют геометрические параметры передачи. Расчёты на изгибную прочность выполняют только для зубьев червячного колеса.

По сравнению с цилиндрической червячной передачей глобоидная передача (рис. 2.22 на стр.62) обладает примерно в 1,5 раза большей нагрузочной способностью. Эта передача улучшает образование и удерживание масляного клина в зацеплении. Глобоидная передача является наиболее эффективной из червячных передач.

Конструирование червяков и червячных колёс. Червяки выполняют обычно за одно целое с валом (рис. 2.23а на стр.62). Червячные колёса чаще всего изготовляют составными: центр колеса - из чугуна или стали, зубчатый венец - из бронзы.

Конструкция червячного колеса зависит от объёма выпуска. При объёме изготовления меньше 50 штук в год зубчатые венцы соединяют с центром посадкой с натягом, а при диаметре колёс d>300мм венец крепят к центру болтами, поставленными без зазора.

При серийном производстве (более 100 штук) экономически выгоднее применять венец, наплавленный на центр колеса.

Вопрос №19 (Зубчатые и червячные редукторы).

Редукторы - это механизмы, служащие для понижения угловых скоростей и увеличения вращающих моментов, выполненные в виде отдельных агрегатов. Для обозначения типов использованных передач применяют прописные буквы: Ц - цилиндрические, К - конические, КЦ - коническо-цилиндрические, Ч - червячные и т.д. (см. рис. 2.24 на стр.63). Основные параметры для подбора редуктора: передаточное число и(ред) и вращающий момент на выходном валу Т(вых). Подбираем стандартные редукторы.

Вопрос №20 (Назначение, расчёт и конструирование валов).

Валы и оси - это детали, предназначенные для поддержания в пространстве вращающихся шкивов, зубчатых и червячных колёс, звёздочек, муфт и др. деталей. (Рис. на стр. 64) Валы передают вращающий момент и подвержены кручению и изгибу. Оси, в отличие от валов, не передают вращающего момента. По форме поперечного сечения валы подразделяют на сплошные, полые, со шпоночными канавками, шлицевые и профильные валы. Концевые опорные участки вала называют цапфами или шипами, а при восприятии осевых нагрузок - пятами, промежуточные опорные участки называют шейками.

Валы и оси изготовляют из углеродистых или легированных сталей. Выбор материала вала и его термической обработки определяется его конструкцией и условиями работы. Посадочные поверхности валов могут обрабатываться шлифованием.

Валы и вращающиеся оси при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения (рис. 3.2 на стр.65) и разрушаются чаще всего в результате усталости. На виброустойчивость проверяют быстровращающиеся валы, например, вал центрифуги. Расчёт валов и их конструирование неразрывно связаны. Разработка валов привода содержит в себе все основные стадии проектирования: техническое предложение - компоновка вала, эскизный, технический и рабочий проекты. Оценка прочности вала проводится в виде проектировочного и проверочного расчётов.

При проектировочном расчёте вала сначала определяют размер диаметра консольного участка вала из расчёта только на кручение (формула на стр. 65). По размерам шкивов, колёс, муфт и подшипников, сидящих на валу, назначают длину и диаметры посадочных поверхностей вала. Далее составляют расчётную схему вала (рис. 3.3 на стр.66) и определяют опорные реакции.

Анализ разработанной конструкции вала требует проверочного расчёта коэффициента запаса усталостной прочности в опасных сечениях. Опасными являются сечения, в которых действуют максимальные нагрузки и (или) имеются концентраторы напряжений. Выносливость вала при совместном действии изгиба и кручения оценивают, определяя коэффициент запаса усталостной прочности в каждом из опасных сечений по методике курса сопротивление материалов

(формула на стр.67).

Окончательно конструируют вал, пользуясь вычисленными линейными размерами, конструктивными и технологическими соображениями. Валы следует конструировать с минимальным числом уступов, но так, чтобы каждая насаживаемая на вал деталь проходила до своей посадочной поверхности свободно без повреждения других поверхностей.

Вопрос №21 (Соединение сопряжённых деталей посадками).

Стр. 68-73

Вопрос №22 (Соединение вала со ступицей шпонками или шлицами).

Шпоночные соединения предназначены для передачи крутящего момента от вала к ступице или наоборот. Ненапряжённые соединения выполняют призматическими (рис. 3.8 на стр.73), сегментными или круглыми шпонками, а напряжённые соединения - клиновыми шпонками. Материал шпонок - сталь чистотянутая марок Ст6, 45, 50 с пределом прочности не менее 600 МПа. Длину шпонки назначают на 8-10 мм меньше длины ступицы. (Формулу (расчёт соединения) смотри на стр.73).

Шлицевые соединения применяют при передаче больших вращающих моментов при повышенных требованиях к соосности соединяемых деталей. В прямобочных шлицевых соединениях применяют три способа центрирования (рис. 3.9а на стр.74): по наружному диаметру, по внутреннему диаметру и по боковым сторонам зубьев. Последний способ наиболее экономичен. Применяют три типа шлицевых соединений - лёгкой, средней и тяжёлой серии. Лёгкая серия рекомендуется для неподвижных соединений, средняя - для подвижных соединений, тяжёлая серия - для передачи весьма больших моментов. (Формула на стр. 74).