25 Расчет корригированных зубчатых зацеплений

_{Корригирование зубчатых зацеплений представляет собой улучшение свойств зацеплений путем очерчивания рабочего профиля зубьев различными участками эвольвенты той же основной окружности.}

_{Изготовление колес с коррекцией не сложнее и не дороже, чем изготовление некорригированных колес. Оно выполняется на том же оборудовании стандартным инструментом. Отличие в изготовлении заключается в том, что диаметр заготовки De для корригированных колес выполняется измененным, а инструмент устанавливается с некоторым смещением х в радиальном направлении.}

_{При расчете смещение инструмента выражается в долях модуля и обозначается ξ:}

_{Этот коэффициент называется «коэффициентом смещения исходного контура» (коэффициентом коррекции).}

_{Соответственно:}

_{ξш – коэффициент коррекции шестерни;}

_{ξк – коэффициент коррекции колеса;}

_{ξс = ξш+ ξк – суммарный коэффициент коррекции.}

_{Корригирование позволяет:}

_{1) использовать малые числа зубьев;}

_{2) вписаться в заданное межцентровое расстояние;}

_{3) повысить несущую способность передачи по контактной прочности до 20 % и по изгибу до 100 %.}

_{Различают высотную и угловую коррекции.}

_{При высотной коррекции ξк = –ξш, т.е. ξс = ξш+ ξк =0. В этом случае угол зацепления пары остается равным углу профиля исходного контура (αд = 20°) и делительные окружности колеса и шестерни совпадают с начальными.}

_{При угловой коррекции ξш ≠ ξк и ξс ≠0. В этом случае угол зацепления пары не равен углу профиля исходного контура (αд ≠20°) и делительные окружности не совпадают с начальными.}

_{При расчете корригированной передачи следует руководствоваться таблице 3.43-3.47.}

_{Порядок расчета приведен в таблице 3.48-3.50}

_{Все корригированные передачи требуют проверки коэффициента перекрытия е, определяемого по формуле}

_,

_{где lш = eшh'ш и lк = eкh'к — расстояние по линии зацепления, проходимое точкой контакта зубьев за период, в течение которого находится в зацеплении соответственно головка зуба шестерни и колеса;}

31.Клеевые и пайные соединения

Соединение образуется в результате химических связей материала деталей н присадочного материала, называемого припоем. Температура плавления припоя (например, олова) ниже температуры плавления материала деталей, поэтому в процессе пайки детали остаются твердыми. При пайке расплавленный припой растекается по нагре­тым поверхностям стыка деталей. Поверхности деталей обезжири­вают, очищают от окислов и прочих посторонних частиц.

Размер зазора в стыке деталей в значительной мере определяет прочность соединения. Уменьшение зазора до некоторого предела увеличивает прочность. Это связано, во-первых, с тем, что при малых зазорах проявляется эффект капиллярного течения, способ­ствующий заполнению зазора расплавленным припоем; во-вторых, диффузионный процесс и процесс растворения материалов деталей и припоя может распространяться на всю толщину паяного шва (диффузионный слой н слой раствора прочнее самого припоя). Чрезмерно малые зазоры препятствуют течению припоя. Размер оптимального зазора зависит от типа припоя и материала деталей. Для пайки стальных деталей тугоплавкими припоями (серебряными и медными) приближенно рекомендуют зазор 0,03.„0,15 мм, при легкоплавких припоях (оловянных) — 0,05...0,2 мм.

Необходимость малых и равномерно распределенных зазоров является одним из недостатков пайки, ограничивающим ее приме­нение, в особенности для крупногабаритных конструкций. По срав­нению со сваркой пайка требует более точной механической об­работки и сборки деталей перед пайкой.

Нагрев припоя и деталей при пайке осуществляют паяльником, газовой горелкой, ТВЧ, в термических печах, погружением в ванну с расплавленным припоем н др. При пайке ТВЧ или в термической печи припой укладывают в процессе сборки деталей в месте шва в внде проволочных контуров, фольговых прокладок, лент, мелкой дроби или паст в смеси с флюсом.

Для уменьшения вредного влияния окисления поверхностей де­талей применяют специальные флюсы (на основе буры, хлористого цинка, канифоли); паяют в среде нейтральных газов (аргона) или в вакууме.

В качестве припоев применяют как чистые металлы, так и спла­вы. Чаще других применяют сплавы на основе олова, меди, сереб­ра.

Конструкция клеевых соединений подобна конструкции паяных, только припой здесь заменен клеем, а образование соединения выполняют без нагрева деталей*. Соединение осуществляется за счет сил адгезии (сил сцепления) в процессе затвердевания жидкого клея.

В процессе склеивания выполняют ряд последовательных опера­ций: подготовку поверхностей деталей, нанесение клея, сборку со­единения, выдержку при соответствующих давлении и температуре. Подготовка поверхностей обычно заключается в их взаимной при­гонке, образовании шероховатости путем зачистки наждачной шкуркой или пескоструйным аппаратом, удалении пыли и обез­жиривании с помощью органических растворителей. Шерохова­тость увеличивает поверхность склеивания. Клей наносят кистью или пульверизатором. Сравнительно длительная выдержка, необ­ходимая для полимеризации, является одним из недостатков кле­евых соединений.

Прочность клеевого соединения в значительной степени зависит от толщины слоя клея, которую рекомендуется назначать в преде­лах 0,05...0,15 мм. Толщина слоя клея зависит от его вязкости и давления при склеивании. Клеевые соединения лучше работают на сдвиг, хуже иа отрыв. Поэтому предпочтительны иахлесточные соединения. Для повышения прочности применяют комбинацию клеевого соединения с резьбовым, сварным или заклепочным.

В отличие от сварки пайка и склеивание позволяют соединять детали не только из однородных, но н неоднородных материалов, например: сталь с алюминием; металлы со стеклом, графитом, фарфором; керамика с полупроводниками; пластмассы; дерево, резина и пр.

При пайке и склеивании кромки деталей не расплавляются, что позволяет более точно выдерживать их размеры и форму, а также производить повторные ремонтные соединения. По прочности пая­вые и клеевые соединения уступают сварным в тех случаях, когда материал деталей обладает достаточно хорошей свариваемостью. Исключение составляют соединения тонкостенных элементов типа оболочек, когда имеется опасность прожога деталей при сварке.

Применение пайки и склеивания в машиностроении возрастает в связи с широким внедрением новых конструкционных материалов (например, пластмасс) и высокопрочных легированных сталей, мно­гие из которых плохо свариваются. Примерами применения пайки в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и трак­торов, камеры сгорания жидкостных реактивных двигателей, лопат­ки турбин, топливные и масляные трубопроводы и др.

Эффективность применения паяных н клеевых соединений, их прочность и другие качественные характеристики в значительной степени определяются качеством технологического процесса: пра­вильным подбором типа припоя и клея, температурным режимом, очисткой поверхностей стыка, их защитой от окисления и пр. Этим вопросам посвящены специальные курсы и главы курса «Техноло­гия конструкционных материалов».

32.В ременной передаче возникают два вида скольжения: упругое и буксование. Упругое скольжение неизбежно при нормальной работе передачи. В процессе работы напряжение ремня на ведущем шкиве падает, ремень укорачивается и отстает от шкива. Возникает упругое скольжение. На ведомом шкиве натяжение ремня падает, и тоже возникает упругое скольжение. Упругое скольжение возникает в результате разности натяжений ведущей и ведомой ветви. По мере роста окружной силы Ft=2T/d , ремень начинает скользить по всей длине дуги обхвата, то есть по всей поверхности касания ремня с ведущим шкивом, то есть буксует. Ведомый шкив при этом останавливается, к.п.д. падает до нуля. Упругое скольжение характеризуется коэффициентом скольжения ξ=v₁-v₂/v₁, который представляет потерю скорости на шкивах, а, следовательно, непостоянство передаточного отношения. Поэтому передаточное число ременной передачи определяется по формуле:

33. Зубчатые (шлицевое) соединения образуются при наличии наружных зубьев на валу и внутренних зубьев в отвер­стии ступицы (рис. 6.6).

Стандартом предусмотрены три серии соединений: легкая, средняя и тяжелая; они отличаются высотой и числом зубьев. Число зубьев изменяется от 6 до 20. У соединений тяжелой серии зубья выше, а их число больше, что позволяет передавать большие нагрузки. По форме профиля различают зубья прямобочные, эвольвеитные и треугольные.

Соединения с прямобочнымн зубьями выполняют с центрировани­ем по боковым граням (рис. 6.7, а), по наружному (рис. 6.7, б) или внутреннему (рис. 6.7, в) диаметрам. При выборе способа цент­рирования руководствуются следующим.

Центрирование по диаметрам Dad обеспечивает более высокую соосность вала и ступицы по сравнению с центрированием по боковым граням.

Центрирование по боковым граням b обеспечивает более равно­мерное распределение нагрузки по зубьям. Его применяют при тяжелых условиях работы (ударные и реверсивные нагрузки и др.).

Диаметр центрирования (D или d) выбирают из технологических условий. Если твердость материала втулки позволяет обработку протяжкой (<350 НВ), то рекомендуют центрирование по D. При этом центрирующие поверхности отверстия калибруют протяжкой, а центрирующую поверхность вала — шлифованием. При высокой твердости втулки рекомендуют центрирование по d. В этом случае центрирующие поверхности отверстия и вала можно обрабатывать шлифованием.

Соединения с эвольвентными зубьями (рис. 6.8) предпочтительны при больших диаметрах валов, когда для нарезания зубьев в отвер­стии и на валу могут быть использованы весьма совершенные технологические способы, применяемые для зубчатых колес. Для сравнительно малых и средних диаметров преимущественно приме-

няют соединения с прямобочными зубьями, так как эвольвеитные протяжки дороже прямобочных*. В соответствии с этим стандарты на зубчатые соединения предус­матривают диаметры валов до 500 мм с эвольвентными зубьями и только до 125 мм с прямобочными.

Упрощенный расчет по обобщенному критерию. В упрощенной расчетной модели (рис. 6.10) принято равномерное распределение нагрузки по длине зубьев. При этом получают

σ_см=2Т/(К_зzhd_срl)<=[σ_см] (6.5)

где Т — номинальный вращающий момент (наибольший из длительно действующих); К_з=0,7...0,8— коэффициент неравномерности нагрузки по зубьям; z — число зубьев;h — рабочая высота зубьев; l — рабочая длина зубьев; d_ср— средний диаметр соединения. Для прямобочных зубьев

h=0.5(D – d)–2f, d_ср =0.5(D +d);

для эвольвентных зубьев

h≈m; d_ср =zm

где т — модуль зубьев; [σ_см] — допускаемое напряжение.

34.Принцип действия и классификация. Работа фрикционной пере­дачи основана на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта даух тел вращения под действием сил прижатия Fn . При этом должно быть

Ft>F (11.1)

где Ft — окружная сила; F — сила трения между катками. Для передачи с цилиндрическими катками

F=Fn*f(11.2)

где f — коэффициент трения.

Нарушение условия (11.1) приводит к буксованию и быстрому износу катков.

Все фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи нерегулируемые, т. е. с постоянным передаточным отношением; передачи регулируемые, или вариаторы, позволяющие изменять передаточное отношение плавно и непрерывно (бесступен­чатое регулирование).

Каждая из указанных групп охватывает большое количество передач, различающихся по конструкции и назначению. Например, различают передачи с параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверх­ностью рабочих катков; с постоянным или автоматически регулиру­емым прижатием катков, с промежуточным (паразитным) фрикци­онным элементом или без него и т. д.

Применение. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко. Их об­ласть ограничивается преимущественно кинематическими цепями приборов, от которых требуются плавность даижения, бесшумность работы, безударное включе­ние на ходу и т. п. Как силовые (не кине­матические) передачи, они не могут конкурировать с зубчатыми передачами по габаритам, надежности, КПД и пр.

Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача не позволяет такого регулирования). Применение фрикционных вариаторов на практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей — до 10, реже до 20 кВт. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным КПД. Прн больших мощностях трудно обеспечивать необходимую силу прижатия катков. Эта сила, а также соответствующие нагрузки на валы и опоры становятся слишком большими, конструкция вариатора и нажимного устройства усложняется.

Фрикционные вариаторы нашли применение в станкостроении, сварочных и литейных машинах, машинах текстильной, химической и бумажной промышленности, различных отраслях приборостро­ения и т. д. Фрикционные передачи любого типа неприменимы в конструкциях, от которых требуется жесткая кинематическая связь, не допускающая проскальзывания или накопления ошибок взаимного положения валов.

35. Геометрические параметры. Аналогами начальных и делительных цилиндров цилин­дрических передач в конических передачах являются начальные и делительные конусы с углами δ₁ и δ₂. При коэффициентах смеще­ния инструмента х₁+х₂=0 начальные и де­лительные конусы совпадают. Этот наибо­лее распространенный вариант рассматри­вается ниже. Конусы, образующие которых перпендикулярны образующим делитель­ных конусов (см. рис. 8.31), называют дополнительными конусами. Сечение зубьев до-полнительным конусом называют торцо­вым сечением. Различают внешнее, внутреннее и среднее торцовые сечения. Размеры, относящиеся к внешнему торцовому сечению, сопровождают индексом е, например de, Re и др. Размеры в сред­нем сечении сопровождают индексом т: d_m, R_m и др.; R_e и R_m — внешнее и среднее конусные расстояния, b — ширина зубчатого венца.

Размеры по внешнему торцу удобнее для измерения, их ука­зывают на чертежах. Размеры в среднем сечении используют при силовых расчетах. Зависимости размеров в среднем и торцовом сечениях:

R_e=R_m+0,5b, de=d_mR_e/R m_te=m_tmR_e/R_m. (8.35)