DM_1 / Деталі машин КЛ [Стадник В. А

Рис. 11.19. Схема хвильової передачі для передачі обертального руху через герметичну стінку:

1 – гнучке колесо; 2 – жорстке колесо; 3 – генератор хвиль до жорсткого колеса 2, які герметично відокремлені одне від одного. Така

передача дуже доцільна для управління агрегатами в космосі, під водою, в електронній, атомній і хімічній промисловості. Зокрема, вона була використана в силовому приводі двигуна – колеса "Лунохода – 1 і 2".

Переваги і недоліки хвильових передач.

Переваги:

1.Малі маса і габаритні розміри при великій навантажувальній здатності. Це пов'язано з тим, що одночасно в зачепленні знаходиться 20…40% загального числа зубців, а навантаження на вали і опори невеликі.

2.Висока кінематична точність, яка забезпечується багатопарністю зачеплення і наявністю декількох зон контакту зубців.

6.Можливість використання не тільки в якості редуктора або мультиплікатора, але і в якості диференціала.

Недоліки:

1.Обмеження частоти обертання генератора хвиль (до 4000 хв-1).

2.Складність виготовлення гнучкого колеса.

3.Низька довговічність гнучкого колеса з огляду на великі навантаження та значні деформації.

Критерії працездатності і розрахунку хвильових передач

В результаті експериментальних досліджень і досвіду експлуатації установлено, що основні причини втрати роботоздатності хвильових передач –

руйнування гнучких коліс і гнучких підшипників кочення, генераторів;

недостатня жорсткість генераторів і жорсткість колеса; зношування

зубців, яке залежить від напружень зминання; перегріву передачі. Із всіх деталей передачі найбільш уразливе гнучке колесо. В ньому виникають змінні напруження згину, викликані впливом генератора і напруження кручення під дією обертального моменту. Тому при розрахунку на міцність визначають головний параметр хвильової передачі – внутрішній посадочний діаметр гнучкого колеса в недеформованому стані, від якого залежать інші розміри передачі. Більш детально див. [2].

Контрольні запитання

1.Назвіть особливості контактування зубців у передачах із зачепленням Новікова.

2.Як розміщена лінія зачеплення зубців у передачі Новікова щодо площини зубчастих коліс?

3.Охарактеризуйте дополюсне, заполюсне і дозаполюсне зачеплення.

4.Чому ширина вінців зубчастих коліс передачі Новікова повинна бути більшою від осьового кроку зубців?

5.Чим пояснюється вища несуча здатність передачі Новікова у порівнянні з евольвентою передачею?

271

6.Які види розрахунків на міцність передбачаються для зубців циліндричних передач Новікова?

7.Чим відрізняється планетарна зубчаста передача від звичайної зубчастої?

8.У чому полягає різниця між планетарною та диференціальною передачами?

9.Переваги та недоліки планетарних передач.

10.За якими залежностями визначають передатне відношення планетарної передачі 2К – Н? В чому полягає метод Вілісса?

11.Які обмеження накладаються на вибір числа зубців планетарної передачі? У чому їх суть?

12.Які сили діють в зачепленні зубчастих коліс планетарних передач? За якими залежностями вони визначаються?

13.Втрати та ККД в планетарних передачах.

14.В яких галузях народного господарства використовують планетарні передачі?

15.Назвіть основні елементи хвильової зубчастої передачі та поясніть принцип її роботи.

16.Дайте приклади основних схем хвильових зубчастих передач. 17.Які основні переваги та недоліки хвильових зубчастих передач у

порівнянні з іншими механічними передачами?

18.Запишіть співвідношення для визначення передатного числа хвильової зубчастої передачі для випадків, коли гнучке колесо з'єднане з веденим валом та корпусом.

19.Як вибирається різниця чисел зубців жорсткого та гнучкого коліс? 20.Які види генераторів хвиль застосовують у хвильових передачах?

Охарактеризуйте їхню будову.

21.Із якої умови визначають діаметр кола веденого зубчастого колеса хвильової передачі?

22.Де застосовують хвильові передачі?

272

Тема 12. Черв'ячні передачі

12.1. Загальні відомості і класифікація черв’ячних передач

Принцип роботи. Поняття про утворення і принцип роботи черв'ячної передачі можна мати, розглядаючи гвинтову пару з трапецеїдальною нарізкою

(рис. 12.1, а)

Рис. 12.1. Схема утворення черв'ячної пари з гвинтової: а – гвинтове з'єднання; б - черв'як з черв'ячним колесом

Якщо гвинт обертати, а гайку втримувати ключем, вона переміщатиметься вздовж гвинта. Якщо припустити, що гайка довга, то, розрізавши її вздовж і зігнувши одну половину в кільце (або сектор), що обертається навколо центра О (рис. 12.1, б), одержимо черв'ячну пару. Гвинт у цьому випадку залишається без зміни і називається черв'яком, елемент гайки - черв'ячним колесом. Якщо кільце гайки перетворити на замкнуте колесо та провести деяку конструктивну доробку, то одержимо черв'ячну передачу (рис. 12.2).

273

Рис. 12.2. Черв'ячна передача

Застосування черв'ячних передач.

Черв'ячні передачі широко розповсюджені в загальному і спеціальному машинобудуванні. Їх широко застосовують у металорізальних верстатах, у підйомних, дорожніх, земляних і транспортних машинах, редукторах і в цілому ряду інших машин.

Переваги черв'ячних передач:

б) обмеження потужності, що передається, до 50…60 кВт і рідко до

150 кВт;

в) значне виділення тепла потребує для його відводу спеціальних пристроїв (ребра корпусу, вентилятори обдуву, змійовики, пристрої для примусового охолодження);

г) необхідність застосування для вінців черв'ячних коліс дорогих антифрикційних матеріалів;

д) інтенсивне зношування зубців черв'ячного колеса і схильність до заїдання.

В розгляданих передачах геометричні осі вхідного і вихідного валів перехрещуються у просторі, причому кут перехрещування звичайно складає 90˚; передачу з гострим (або тупим) кутом створити безумовно, можна, однак практично такі передачі не застосовуються. Як правило, черв'як сидить на ведучому валу, а черв'ячне колесо – на веденому. Таким чином, здійснюється

понижувальна (зменшуюча кутову швидкість) передача. Підвищувальна черв'ячна передача, в якій ведучим елементом є колесо, а веденим черв'як, на практиці зустрічається дуже рідко.

Класифікація черв'ячних передач. За розташуванням черв'яка відносно колеса (рис. 12.3) розрізняють передачі: з нижнім (а), верхнім (б) і боковим (в) черв'яком.

Рис. 12.3. Розташування черв'яка відносно колеса:

а– з нижнім розташуванням черв'яка; б – з верхнім розташуванням черв'яка;

в– з боковим розташуванням черв'яка

275

При колових швидкостях черв'яка V1 ≤5 м/с застосовують нижній черв'як,

при V1 >5 м/с – верхній черв'як (для запобігання великих втрат потужності на перемішування і розбризкування оливи). Частіше всього розташування черв'яка визначається компоновкою виробу.

За формою поверхні,на якій нарізують витки черв'яка (рис.12.4 і 12.5) черв'яки поділяють на:

а) циліндричні (а)

б) глобоїдні (б)

навантажувальну здатність, але вимагають підвищеної точності виготовлення і монтажу. Застосовуються рідше циліндричних (рис. 12.4, а)

За формою профілю витка циліндричного черв'яка (рис. 12.5, а) черв'яки поділяють на:

276

Фіг. 12.5. Форми профілю витків циліндричних черв’яків у торцевому перерізі А-А: а – циліндричний черв'як; б – глобоїдний черв'як;

в– архімедові ; г – евольвентні ; д - конволютні

а) архімедові ZA – в торцевій площині витки окреслені спіраллю Архімеда (в), в осьовій площині мають прямолінійний профіль, що спрощує нарізування витків;

б) евольвентні ZI – в торцевій площині мають евольвентний профіль (г), тому вони подібні до косозубих евольвентних коліс, число зубців в яких дорівнює числу заходів черв'яка;

в) конволютні ZN – у торцевій площині окреслені подовженою або скороченою евольвентою (б). У нормальній до витка площині мають прямолінійний профіль, що спрощує операцію шліфування витків.

Обидва останні профілі ZI і ZN застосовуються рідко. Найбільше розповсюдження одержали циліндричні передачі з архімедовими черв'яками, які і розглядаються нами.

277

12.2. Основні геометричні параметри черв’ячної передачі

Черв'як (рис. 12.6). Геометричні розміри характеризуються осьовим кроком черв'яка P (відстань між відповідними бічними сторонами двох суміжних профілів, виміряна паралельно осі черв'яка)

де m = P π - модуль, який вибирається за стандартом.

Рис. 12.6. До визначення геометричних параметрів черв'яка

Черв'яки можуть виготовлятись із одним або кількома витками. Стандартом ДСТУ 2455 – 94 на силові черв'ячні передачі передбачається застосування черв'яків із числом витків (числом заходів) Z1 =1; 2; 4. Тоді така ж відстань, як і для осьового кроку, виміряна між суміжними профілями одного і того ж витка називається ходом гвинтової лінії черв'яка PZ . Якщо Z1 =1, то

PZ 1 = P , а в інших випадках

278

Тоді кут підйому гвинтової лінії черв'яка по ділильному циліндрі (рис. 12.6)

m

де q = d1 - коефіцієнт діаметра черв'яка (відносна товщина черв'яка, параметр m

черв'ячної передачі).

Щоб зменшити номенклатуру черв'ячних фрез значення q

стандартизовані і зв'язані з модулем. Поєднання m і q за ДСТУ 2458 – 94

наведені в табл. 2.4 методичного посібника [16].

Розміри елементів витків черв'яка при модулі 1≤m ≤25 мм визначаються параметрами початкового черв'яка за ДСТУ 2455 – 94, які мають такі значення:

кут профілю витків α =20˚; коефіцієнт висоти головки витка ha* =1; коефіцієнт радіального зазору c* =0,2; коефіцієнт висоти ніжки витка h f * = ha* + c* =1,2;

коефіцієнт радіуса кривини перехідної кривої витка ρ f * =0,3; коефіцієнт

розрахункової товщини витка s* =0,5.

Згідно з параметрами стандартного початкового черв'яка розміри