Вопрос 45. Последовательность расчета цилиндрических передач.

1. Уточняется передаточное отношение;

2. Определяются вращающие моменты на шестерни;

3. Выбирается материал с упрочнением (термообраб.) для изготовления шестерни и колесса, вычисляются доп. напряжения;

4. Выбираются коэф. ширина колеса Ψ_bd и K_hβ и K_fβ;

5. Для закрытой передачи (редуктор) определяется межосевое расстояние a_w, для открытой передачи – модуль зацепления;

6. Определяются окружные скорости и назначается степень точности;

7. Уточняются значения коэф. нагрузки K_н и K_f;

8. Вычисляются силы, действующие в зацеплении;

9. Определяются характеристики прочности, и вычисляются факт. напряжения и изгибы зубьев.

Проверка проводится по менее прочному зубу. Проверяется контактная прочность для передачи и изгибная прочность для зубьев, как колеса, так и шестерни.

Расчет считается удовлетворительным, если степень недогрузки по контактным напряжениям составляет не более 10 - 15 %. Здесь _H, [_H] – соответственно действующие и допускаемые контактные напряжения. Допускаемая перегрузка – не более 5%.

Если действующее напряжение намного меньше допускаемых, то это означает, что прочность материала используется не полностью и размеры передачи завышены.

Недогрузка по изгибным напряжениям, обычно, бывает на уровне 50%. Это считается нормальным, так как поломка зуба от изгибных напряжений является более опасным видом разрушения, чем контактное выкрашивание активных поверхностей зубьев.

Вопрос 46. Общие сведения о валах и осях.

Вращающиеся детали машины устанавливают на валах или осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей.

Валы – детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей оси и для поддержания вращающихся деталей машин. Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. Валы вращаются в подшипниках. Так как передача крутящих моментов связана с возникновением сил, например сил на зубьях зубчатых колес, сил натяжения ремней и т. д., валы обычно подвержены действию не только крутящих моментов, но и поперечных сил и изгибающих моментов.

Классифик.:

1. По назначению:

• Валы передач – несущие детали передач (зубчатые колеса, шкивы, звездочки, муфты);

• Кренные валы – несущие кроме деталей передач рабочие органы машин двигателей или орудий, – колеса или диски турбин, кривошипы, инструменты, зажимные патроны;

2. По форме диаметрической оси:

• Прямые

• Коленчатые (при необходимости преобразования в машине возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот, причем они совмещают функции обычных валов с функциями кривошипов в кривошипноползунных механизмах);

• Гибкие (с изменяемой формой геометрической оси).

Оси предназначены для поддержания вращающихся деталей и не передают полезного крутящего момента. Оси подвергаются воздействию поперечных сил, изгибающих моментов и неучитываемых при расчете крутящих моментов от сил трения.

Оси разделяют на:

• вращающиеся, обеспечивающие лучшую работу подшипников;

• неподвижные, требующие встройки подшипников во вращающиеся детали.

Опорные части валов и осей наз. цапфами (или шейками).

Прямые валы бывают постоянного диаметра, ступенчатые, с фланцами, с нарезанной шестерней.

3. По форме сечения:

• Гладкие

• Шольцевые

• Профильные

Форма вала по длине определяется распределением нагрузки и условиями технологии изготовления и сборки.

4. По форме поперечного сечения:

• Сплошные

• Полые

Переходные участки валов и осей м/у двумя ступенями разных диаметров выполняют с канавкой со скруглением, с гантелью постоянного радиуса, с ней же переменного радиуса. Они являются концентраторами напряжений.

Материалы валов и осей должны хорошо обрабатываться, быть прочными и иметь высоким модуль упругости (без термообраб. – СТ5, СТ6, с термообраб. – СТ45Х).

Эпюры изгибающих моментов по длине валов непостоянны и обычно обращаются в ноль на концах валов. Крутящие моменты обычно передаются не на всей длине вала. Поэтому валы выполняются ступенчатыми. Составные валы соединяют с помощью соединительных муфт и фланцев.

Практически валы выполняют ступенчатыми. Эта форма удобна при изготовлении и сборке; уступы валов могут воспринимать большие осевые силы.

Валы могут быть полыми (могут быть легче сплошного равнопрочного почти в 2 раза). Практически полые валы применяют при жестких требованиях к массе и при необходимости прохода сквозь валы или размещения внутри валов других деталей.

Валы соединяют с помощью соединительных муфт или фланцев. Фланцы делают на фасонных чугунных валах и на тяжело нагруженных стальных валах.

Диаметры посадочных поверхностей выбирают из стандартного ряда посадочных размеров.

Перепад диаметров ступней определяется:

1. Стандартными диаметрами посадочных поверхностей под ступицы колес и подшипников.

2. Достаточной опорной поверхностью для восприятия осевых сил

3. Условиями сборки

Осевые нагрузки на валы от насаженных на них деталей передаются сл. способами:

1. Тяжелые нагрузки – посадка деталей с натягом

2. Ср. нагрузки – гайками, штифтами

3. Легкие нагрузки – с топорными винтами, пружинными кольцами.