Основы расчёта деталей и узлов транспортных машин

30 … 40 % выше прочности зуба косозубого колеса по следующим причинам:

1)зуб червячного колеса имеет круговую форму;

2)зуб червячного колеса нарезан во всех сечениях, кроме среднего, как бы

сположительным смещением.

Напряжения изгиба вычислим по формуле

– коэффициент формы зуба червячного колеса, определяемый по справочным таблицам в зависимости от эквивалентного числа зубьев червячного колеса z2 ν

Материалы, применяемые для изготовления червяка и червячного колеса

Для червяков применяются те же стали, что и для зубчатых колес. С целью повышения КПД передачи и ее нагрузочной способности червяки термообрабатываются до твердости, большей 45 HRCЭ, с последующим шлифованием и полированием витков.

Для тяжело нагруженных передач целесообразно применять цементируемые стали 20Х, 15Х, 12ХН3А, 18ХГТ и др. с твердостью после закалки

56…65 HRC.

Стальные червяки с НВ < 350 применяются только в легко нагруженных передачах при мощности Р ≤ 1 кВт.

Венцы червячных колес чаще всего изготавливают из бронз различных марок в зависимости от скорости скольжения и продолжительности работы:

81

1)νs = 10 … 30 м/с – передача работает постоянно; оловянистые, оловяни- сто-никелевые бронзы, типа БрО10Ф1, БрО10НР;

2)νs < 10 м/с – алюминиево-железистые бронзы, типа БрА9Ж4, БрА9Ж3Л;

3)νs < 2 м/с – серый чугун.

Поскольку νs в начале проектного расчета неизвестна, ее ориентировочное

тора, с которой происходит теплоотдача (учитывается та поверхность, которая омывается изнутри маслом или его брызгами, а снаружи обдувается воз-

82

духом (если есть оребрение, то в расчет принимается половина площади ребра), tм – температура масла, tо ср – средняя температура окружающей среды

(вне корпуса), η – КПД редуктора.

Коэффициент теплоотдачи kt зависит от материала корпуса редуктора и интенсивности вентиляции помещения:

дильника.

Смазку зацепления осуществляют: а) погружением червяка или червячного колеса, б) разбрызгиванием масла и масляным туманом, в) циркуляционной смазкой.

а) погружение червяка или колеса в масло – наиболее простой и надежный способ – червяк или колесо погружается в смазочный материал. Для уменьшения потерь на разбрызгивание и размешивание смазочного материала и предохранения масла от интенсивного окисления глубина погружения не должна превышать высоты зуба или витка червяка для быстроходных колес и 1/3 радиуса для тихоходных колес. При этом желательно, что бы уровень масла для подшипника качения проходил не выше центра нижнего тела качения подшипника.

б) смазывание передачи разбрызгиванием или масляным туманом – червяк или колесо не погружают в масло. На вал червяка устанавливают брызговики, которые, погружаясь в масло, разбрызгивают его, создавая туман и тем самым обеспечивая смазывание зацепления и подшипников.

83

Марка смазочного материала выбирается в зависимости от νs и режима работы по справочным таблицам.

Вопросы для самоподготовки

1.Какие достоинства и недостатки присущи червячной передаче?

2.По каким признакам классифицируются червячные передачи?

3.В каких случаях и почему целесообразно применять червячную передачу?

4.Как определяются основные геометрические параметры червячной передачи?

5.По каким критериям оценивается работоспособность и проводится расчет червячной передачи?

6.В чем отличие кинематики червячной передачи от зубчатой?

7.В чем заключается причина и каковы последствия большого скольжения в червячной передаче?

8.Почему КПД червячной передачи меньше, чем зубчатой?

9.Какие существуют способы повышения КПД червячной передачи?

10.Как определяются силы в зацеплении червячной передачи?

11.Какие материалы применяют для изготовления червяка и червячного колеса?

12.В чем отличие расчета червячной передачи по контактным напряжениям и по напряжениям изгиба по сравнению с зубчатой передачей?

13.Зачем и как проводится тепловой расчет червячной передачи? 14.Как осуществляются охлаждение и смазка червячной передачи?

84

4 . РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Ременные передачи являются одним из старейших типов механических передач сохранивших свое значение до последнего времени.

Ременная передача состоит, как правило, из 2-х шкивов (рис. 4.1), закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы.

Рис.4.1. Схема ременной передачи. а) плоскоременная передача, б) клиноременная передача, в) круглоременная передача

Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего.

В зависимости от формы сечения ремня различают:

1)плоскоременные (рис. 4.1. а) (используются в высокоскоростных передачах);

2)клиноременные (рис. 4.1. б) (наибольшее применение в промышленно-

сти);

3)круглоременные (рис. 4.1. в) (используются в бытовой технике; только для малых мощностей);

4)поликлиновые;

5)зубчатые.

85

Достоинства и недостатки ременных передач

Достоинства: 1) возможность передачи движения на большие расстояния

(до 15 … 20 м);

2)плавность и бесшумность работы;

3)наличие функции самопредохранения от колебаний нагрузки и перегрузки;

4)простота конструкции и обслуживания.

Недостатки: 1) малая долговечность ремня;

2)большие габариты (для одинаковых условий работы – диаметры шкивов

≈в 5 раз больше диаметров зубчатых колес)

3)непостоянство передаточного отношения;

4)большие нагрузки на валы и подшипники.

Материалы ремней ременных передач

В машиностроении применяют следующие типы ремней: Кожаные ремни:

Достоинства: - хорошая тяговая способность;

-высокая долговечность;

-хорошо переносят переменные нагрузки. Недостатки: высокая стоимость.

Прорезиненные ремни: несколько слоев хлопчатобумажной ткани, связан-

ных между собой вулканизированной резиной. Ткань, имеющая больший модуль упругости передает основную часть нагрузки. Резина обеспечивает работу ремня как единого целого, защищает ткань от повреждений и повышает коэффициент трения.

Достоинства: - прочные, эластичные; - малочувствительные к влаге.

Недостатки: чувствительны к маслу, бензину, щелочи.

86

Хлопчатобумажные ремни: несколько слоев ткани пропитаны специальным составом (битум, озокерит).

Достоинства: - легкие, гибкие; - могут работать на шкивах малых диаметров с большими скоростями.

Недостатки: меньшая тяговая способность и долговечность.

Шерстяные ремни: ткань с многослойной шерстяной основой и хлопчатобумажным утком, пропитанные специальным составом (сурик на олифе).

Достоинства: - обладают значительной упругостью;

-могут работать при резких колебаниях нагрузки;

-работают при малых диаметрах шкивов;

-менее чувствительны к температуре, влажности, кислотам и т.п. Недостатки: ниже тяговая способность, чем у других типов ремней. Пленочные ремни: пластмассы на основе полиамидных смол, армирован-

ных кордом из капрона или лавсана Достоинства: - обладают высокой статической прочностью и сопротивле-

нием усталости;

-при малой толщине (0,4 … 1,2 мм) передают значительный нагрузки (до

15 кВт);

-могут работать на малых диаметрах шкивов и с высокой быстроходностью (до 60 м/с).

Недостатки: для повышения тяговой способности применяют специальные фрикционные покрытия.

Геометрические параметры и силы, действующие в ременной передаче

(рис. 4.2)

Теоретические основы расчета являются общими для всех типов ремней. Основным критерием работоспособности ременных передач являются:

тяговая способность, определяемая силами трения между ремнем и шкивом,

87

Таким образом, мы определили взаимосвязь между F0, F1 и F2, но получили систему 2-х уравнений с тремя неизвестными (F0, F1 и F2). Эти уравнения устанавливают изменение напряжений ведущей и ведомой ветвей в зависимости от нагрузки Ft, но не вскрывают способность передачи передавать эту нагрузку (тяговую способность передачи). Тяговая способность передачи связана со значением силы трения между шкивом и ремнем. Такая связь установлена Эйлером.

Уравнение Эйлера устанавливает взаимосвязь между силами в ведущей и ведомой ветвях ремня и параметрами трения: f – коэффициент трения, α – угол охвата ремнем меньшего шкива

Решая совместно уравнения (4.9) и (4.10) с учетом (4.7), получим

Эти формулы устанавливают связь сил натяжения ветвей работающей передачи с нагрузкой Ft и параметрами трения f (коэффициент трения) и α (угол обхвата ремнем меньшего шкива).

Нетрудно установить, что увеличение значений f и α благоприятно отражаются на работе передачи.

Пути повышения тяговой способности передачи:

90