
- •Механические передачи
- •Классификация механических передач
- •Основные характеристики механических передач
- •Производные характеристики механических передач
- •Зубчатые передачи.
- •Достоинства и недостатки зубчатых передач
- •Классификация зубчатых передач
- •В сравнении с цепной передачей
- •[Править]в сравнении с зубчатой передачей
- •Классификация
- •Характеристики [править]
- •Основные понятия
- •Классификация валов и осей
- •Подшипники качения [править]
- •Классификация [править]
- •Классификация [править]
- •По видам управления [править]
- •По группам муфт (механические) [править]
Зубчатые передачи.
Зубчатая передача — это механизм или часть механизма в состав которого входят зубчатые колёса. Движение пе-редаётся с помощью зацепления пары зубчатых колёс. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса – индекс 2.
Достоинства и недостатки зубчатых передач
Достоинства зубчатых передач: • Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений. •Высокая-нагрузочная-способность и малые габариты. • Большая долговечность и надёжность работы. • Постоянство передаточного отношения. • Высокий КПД (87-98%). • Простота обслуживания. Недостатки зубчатых передач: • Большая жёсткость не позволяющая компенсировать динамические нагрузки. • Высокие требования к точности изготовления и монтажа. • Шум при больших скоростях.
Классификация зубчатых передач
По передаточному отношению: • с постоянным передаточным отношением; • с переменным передаточным отношением. По форме профиля зубьев: • эвольвентные; • круговые (передачи Новикова); • циклоидальные. По типу зубьев: • прямозубые; • косозубые; • шевронные; • криволинейные. По взаимному расположению осей валов: • с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями); • с пересекающимися осями (конические передачи); • с перекрещивающимися осями. По форме начальных поверхностей: • цилиндрические; • конические; • гиперболоидные; По окружной скорости колёс: • тихоходные; • среднескоростные; • быстроходные. По степени защищенности: • открытые; • закрытые. По относительному вращению колёс и расположению зубьев: • внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении); • внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).
Материалы применяемые для изготовления зубчатых передач.
Для изготовления зубчатых колес применяют: - углеродистые качественные стали 40, 45, 50, 55, а также легированные стали марок 40Х, 45Х, 40ХН, ЗОХГТ, 40ХФА, 55Г и другие; термообработка - нормализация, улучшение или закалка; - легированные стали 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ; термообработка - цементация с закалкой; - легированные стали 40Х, 40ХФА, 28Х2МЮА; термообработка - азотирование с закалкой; - отливки из углеродистой стали 45Д, 50Л, 55Л; термообработка - нормализация; д) серый чугун СЧ 30, СЧ35 и высокопрочный чугун ВЧ50-2, ВЧ60-2, ВЧ45-5; - пластические массы: текстолит ПТ, ПТК, лигнофоль, капрон, древесные слоистые пластики марок ДСП-Б и ДСП-В. В таблице приведены рекомендации по выбору материала и термообработки зубчатой пары в зависимости от условий работы передачи. Зубчатые колеса небольших размеров изготовляют часто заодно с валом. Колеса больших размеров состоят из обода с нарезанными зубьями, ступицы и соединяющих их диска или спиц. Их устанавливают на валах на шлицах или шпонке (при передаче крутящего момента) и на подшипниках скольжения или качения (когда момент из вал непосредственно не передается) и крепят от осевого перемещения с помощью винтов, штифтов, пружинных колец, гаек, втулок.
Виды повреждений зубьев зубчатых колес.
Все виды повреждения поверхностей зубьев связаны с контактными напряжениями и трением: • Усталостное выкрашивание является основным видом разрушения поверхности зубьев при хорошей смазке передач. Передача работает длительное время до появления усталости в поверхностных слоях зубьев. На поверхности появляются небольшие углубления, которые растут и превращаются в раковины. Основные меры предупреждения выкрашивание: определение размеров из расчёта на усталость по контактным напряжениям; повышение твёрдости материала путём термообработки; повышение степени точности изготовления зубьев. • Абразивный износ является основной причиной выхода из строя передач при плохой смазке (открытые пере-дачи и закрытые, но плохо защищённые от загрязнения; сельскохозяйственные, транспортные, грузоподъёмные ма-шины; горнорудное оборудование). Основные меры предупреждения износа: повышение твёрдости поверхности зубьев, защита от загрязнения, применение специальных масел. • Заедание наблюдается преимущественно в высоко нагруженных и высокоскоростных передачах. В месте со-прикосновения зубьев этих передач развивается высокая температура, способствующая разрыву масленой плёнки и образованию металлического контакта. Здесь происходит сваривание частиц металла с последующим отрывом их от менее прочной поверхности. Образовавшиеся наросты способствуют заеданию. Меры предупреждения заедания те же, что и против износа. • Пластические сдвиги наблюдаются у тяжело нагруженных тихоходных зубчатых колёс выполненных из мяг-кой стали. При перегрузках на мягкой поверхности зубьев появляются пластические деформации с последующим взрывом в направлении скольжения. Пластические сдвиги можно устранить повышением твёрдости рабочей поверх-ности зубьев. • Отслаивание твёрдого поверхностного слоя зубьев подвергнутых поверхностному упрочнению (азотирова-ние, цементирование, закалка) Этот вид разрушения наблюдается при низком качестве термообработки. Отслаиванию способствуют перегрузки.
Силы действующие в зацеплении прямозубой зубчатой передачи.
При работе зубчатых передач возникают силы, знание которых необходимо для расчета на прочность зубьев колес, валов и их опор. Силы определяют при статическом нагружении, без учета ошибок изготовления и деформаций деталей.
Эти явления учитываются соответствующими коэффициентами при определении расчетной нагрузки на передачу. Силами трения также пренебрегают вследствие их малости. Силы в зацеплении определяют в полюсе зацепления П, предполагая, что вся нагрузка передается одной парой зубьев.
Распределенную нагрузку по линии контакта К2К2 заменим результирующим вектором Fn. Вектор Fn, раскладывается по осям координат в окружном Ft, в радиальном Fr и в осевомFа направлениях. На рис. представлены силы в торцовом сечении косозубого колеса.
Окружную силу определяют через заданный вращающий момент на шестерне T1(Н • м)
Радиальную силу Fr, осевую Fа, результирующую Fn силы находят через окружную Ft:
Где угол
зацепления в торцовой плоскости, у
прямозубой передачи β=0, α=αt=20º, Fа=0.
У шевронной передачи осевые силы
уравновешиваются.
Силы …………. Косозубой передачи
Особенности рассчето косозубой передачи.
У косозубых колес зубья располагаются под некоторым углом к образующей делительного цилиндра (рисунок 11.9). Оси колес остаются параллельными.
Косозубые цилиндрические передачи нарезаются тем же режущим инструментом, на тех же станках, по такой же технологии, что и прямозубые. При этом заготовку поворачивают на угол, поэтому зубья расположены под углом к образующей делительного цилиндра. В нормальном сечении n-n профиль косого зуба совпадает с профилем прямого зуба. В этом сечении Модуль должен быть стандартным. Параметры косого зуба в торцевом сечении t-t изменяются в зависимости от угла
Прочность зубьев определяют его форма размеры и форма в нормальном сечении. Форму косого зуба в нормальном сечении принято определять параметрами эквивалентного прямозубого колеса.
Прочность зубьев определяют его форма и размеры в номальном сечении. Форма косого зуба в нормальном сечении определятся параметрами эквивалентного прямозубого колеса.
Силы действующие в конической зубчатой передаче. (см. выше)
Особенности расчета конической передачи
Особенности расчета конических передач на прочность
Расчет конических зубчатых передач на прочность сводится к расчету на прочность эквивалентной цилиндрической зубчатой передачи.
Расчетная нагрузка определяется на среднем делительном конических зубчатых колес:
.
Параметры эквивалентного цилиндрического колеса (при приведении прямозубых конических колес) определяются по формулам
– эквивалентные диаметры
;
;
– эквивалентные числа зубьев
;
.
Параметры биэквивалентного (двойное приведение) цилиндрического колеса (при приведении конических колес с круговыми зубьями) определяются по формулам
– эквивалентные диаметры
;
;
– эквивалентные числа зубьев
;
.
Эквивалентное
передаточное число ,
используемое только для распространения
расчетов на контактную выносливость
цилиндрических передач на конические
передачи, определяется по формуле
.
Кроме того, в расчетные формулы вводится установленный опытным путем коэффициент понижения несущей способности конических передач по сравнению с цилиндрическими передачами.
Проектный расчет конических передач на контактную выносливость
При
проектном расчете конических зубчатых
передач на контактную выносливость
обычно определяется внешний делительный
диаметр колеса ,
мм, по формуле
,
где –
крутящий момент на валу колеса, Н·м;
–
коэффициент, учитывающий прочность
конических передач (для прямозубых
колес
,
для колес с круговыми зубьями
выбирается
в зависимости от вида термообработки
материала колес по табл. 5.1);
допускаемое
напряжение, МПа.
Коэффициент,
учитывающий неравномерность распределения
нагрузки определяется
по аналогии с цилиндрическими зубчатыми
передачами.
Полученное
значение округляют
до стандартного значения по ГОСТ
12289-76: 50; (56); 63; (71); 80; (90); 100; (112); 125; (140); 160;
(180); 200; (250); 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800.
Предпочтительными являются значения
без скобок.
Червячные передачи
Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса[
Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет.Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых приложениях — до 1000
Достоинства:
Плавность работы
Бесшумность
Большое передаточное отношение в одной паре, благодаря чему червячные редукторы с большим передаточным числом значительно более компактны и менее массивны, чем эквивалентные зубчатые
Самоторможение
Повышенная кинематическая точность
Недостатки:
Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях не более 100 кВт)
Большие потери на трение (тепловыделение)
Повышенный износ и склонность к заеданию
Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки
Необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода
Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения
Силы действующие в червячной передаче (см. выше)
Тепловой расчет червячной передачи
При работе червячных передач выделяется большое количество теплоты. Потерянная мощность (1 — η) Р\ на трение в зацеплении и подшипниках, а также на размешивание и разбрызгивание масла переходит в теплоту, которая нагревает масло, а оно через стенки корпуса передает эту теплоту окружающей среде. Если отвод теплоты недостаточен, передача перегреется. При перегреве смазочные свойства масла резко ухудшаются (его вязкость падает) и возникает опасность заедания, что может привести к выходу передачи из строя.
Тепловой расчет червячной передачи при установившемся режиме работы производится на основе теплового б а л а н- с а, т. е. равенства тепловыделения QB и теплоотдачи Q0.
Количество теплоты, выделяющееся в непрерывно работающей передаче в одну секунду,
Qb= (1 —л) Р.,
где η — к.п.д. червячной передачи; Р\— мощность на червяке, Вт,
Здесь Т2— вН'М; сог— в рад/с.
Количество теплоты, отводимое наружной поверхностью корпуса в одну секунду,
Q0= Κί (tM — tB) А,
где А — площадь поверхности корпуса, омываемая внутри маслом или его брызгами, а снаружи воздухом, м2. Поверхность днища корпуса не учитывается, так как она не омывается свободно циркулирующим воздухом; tB— температура воздуха вне корпуса; в цеховых условиях обычно /В = 20°С; /„—температура масла в корпусе передачи, °С; /Ст— 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).
Смазывание зацеплений
Ременные передачи.
Ремённая передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — приводного ремня, за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор),валы которого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.
Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).