Критерии работоспособности и расчет деталей машин

Приводные цепи могут быть роликовыми и зубчатыми. Основным параметром цепи является ее шаг, то есть расстояние между осями смежных роликов. Роликовые цепи с прямыми звеньями изготовляют в диапазоне расстояний между осями смежных роликов от 12 до 65 мм. Их делают однорядными и многорядными (до шести рядов). При помощи многорядных цепей можно передавать большие нагрузки. Звенья зубчатой цепи представляют собой набор зубообразных пластинок, соединенных валиками.

Гидравлические передачи, в которых движение передается с помощью жидкости, широко применяются в машиностроении. Принцип действия такой передачи рассмотрим на примере гидропривода шлифовального станка.

Жидкость (в данном случае минеральное масло) нагнетается насосом из резервуара по трубе в полость между дисками золотника. В зависимости от положения золотника масло поступает в рабочий цилиндр по трубам, передвигая поршень, а с ним и стол станка в соответствующем направлении. С противоположной стороны цилиндра масло выходит через полость золотниковой камеры по трубам в резервуар. Золотником управляют при помощи рычага, который может двигаться до упоров. Скорость перемещения стола регулируют краном, при помощи которого устанавливают определенный расход жидкости. Для предотвращения перегрузки всей системы в нагнетательной трубе установлен клапан, отрегулированный на определенное давление.

Основными преимуществами гидравлических передач по сравнению с зубчатыми являются плавность и бесшумность работы, широкий диапазон и бесступенчатое изменение передаточного отношения, а также дистанционность и простота управления.

12. Прямозуб цилиндр передача

Направление зуба совпадает с образующей делительного цилиндра. Зубья в прямоз. передачи входят в зацепления по всей длине, что приводит к шуму и ударам. В общем наблюд однопар зацепление, когда нагрузка передается только одной паре зубьев.

Геометрич. параметры- параметры шестерни индекс 1 колеса 2 в прямозубой передачи торцевое сечении t-t и нормальное п-п совпадают m=P/р - модуль зацепления Р-шаг по делительной окружности.

Вводят коэффициенты

h_a*= h_a/m=1 - коэф. высоты головки зуба где- h_a-высота головки зуба

С*=С/m=0.25-коэфициент радиального зазора где С-радиаль зазор. с*= с/m=0.38-коэф радиального зазора зуба у основания.

Основные параметры:

d₁₍₂₎=mZ₁₍₂₎ - делит диам

ha₁₍₂₎= h_a* m=m - высота гол зуба

dа₁₍₂₎= d₁₍₂₎+2ha₁₍₂₎= d₁₍₂₎+2m- диаметры окружностей вершин зубьев

hf₁₍₂₎= (h*a₁₍₂₎+C*)m= (1+0.25)m=1.25 - высота ножки зуба

df₁₍₂₎= d₁₍₂₎ -2hf₁₍₂₎= d₁₍₂₎ - 2.5m- диаметры окружности впадин зубьев

Диаметры нач. окруж. dw1(2)=d1(2); меж осевое расстояние aw=( dw1 +dw2)/2

Делительное меж осевое расстояние a=( d1 +d2)/2; aw=a и dw=d для перед без см

Смещение +xm от центра заготовки «+» а -xm «-» делит и основной диаметр неизмен. Увелич рад крив при + уменьшает контактные напряжения, исключ подрез ножки зуба, недостаток заострение вершины. При - подрез. На практике получили распростран высотное и угловое смещения. Высотное смещения для шестерни X1>0; для колеса Х2<0 X2=-X1; XУ=X1+X2

примен с целью исключ подрез ножки зуба у шестерни при малом числе z, а также выравн напряж изгиба у шестерни и колеса. При X1>0 у шестерни увелич толщина зуба S по делит .

Цилиндрические зубчатые передачи:

Число зубьев шестерни --

Число зубьев колеса --

Модуль --

Угол наклона линии зуба -- ( -- для прямозубых колёс, -- для косозубых колёс, -- для шевронных колёс)

Передаточное отношение --

· Реечные зубчатые передачи:

Число зубьев колеса --

Модуль --

Угол наклона линии зуба, рейки -- ( -- для прямозубых колёс, -- для косозубых колёс, -- для шевронных колёс)

· Конические зубчатые передачи

Число зубьев шестерни --

Число зубьев колеса --

Внешний окружной модуль --

Передаточное число --

· Червячные передачи:

Модуль --

Коэффициент диаметра червяка --

Число витков червяка --

Вид червяка -- (архимедов (ZA), эвольвентный (ZI), конволютный (ZN), шлифуемый конусным кругом (ZK), шлифуемый торовым кругом (ZT))

Передаточное отношение --

Основные геометрические параметры передачи с цилиндрическим червяком

Мощность на червяке при длительной работе обычно до 30 кВт, при повторно-кратковременном режиме - до 200кВт. Передаточные числа обычно принимают от 8 до 80, в кинематических передачах - до 1000.

Основные геометрические размеры червяка представлены на рис. 12.4. В червячных передачах угол профиля обычно принимают равным . У архимедовых червяков его определяют в осевом сечении, у конволютных и эвольвентных - в нормальном сечении , у нелинейчатых находят как угол конуса производящей поверхности. Для передач с вогнутым червяком угол профиля в осевом сечении витка червяка, измеренный на делительном диаметре, равен .

Расстояние между одноименными точками боковых сторон смежных витков червяка, измеренное параллельно оси, называют шагом червяка . Отношение называют модулем .

Червячные колеса нарезают фрезами, режущие кромки которых при вращении образуют поверхности, идентичные с поверхностью витков червяка. В целях сокращения номенклатуры зуборезного инструмента стандартизованы модули и коэффициенты диаметра червяка

. (12.1)

Делительный диаметр червяка .

Число заходов червяка выбирают из установленных ГОСТ значений 1, 2 или 4. Передачи большой мощности не выполняют с однозаходными червяками из-за низкого КПД.

Угол подъема витка червяка на делительном диаметре

,(12.2 )

где - ход витка червяка.

Высота головки и ножки витков (рис. 12.4)

, (12.3 )

где коэффициент высоты головки , коэффициент высоты ножки для эвольвентных червяков, - для остальных червяков.

Диаметры вершин и впадин:

. (12.4 )

Длину нарезанной части червяка (рис. 12.4) определяют из условия нахождения в зацеплении максимально возможного числа зубьев колеса. Для шлифуемых и фрезеруемых червяков, во избежание завалов на боковых поверхностях витков червяка на входе и выходе шлифовального круга (фрезы) из впадин, длину нарезанной части увеличивают на . У быстроходных червяков для избежания дисбаланса отношение принимают равным целому числу.

Минимальное число зубьев червячных колес принимают для кинематических передач равным 17, в силовых передачах . Наиболее желательно для силовых передач .

Делительный диаметр колеса (рис. 11.6)

. ( 12.5 )

Диаметры вершин и впадин определяют в среднем сечении колеса; для колес, нарезанных без смещения режущего инструмента они равны:

. ( 12.6 )

Наибольший диаметр колеса определяют по эмпирической формуле

, ( 12.7 )

где для передач ZT, - для остальных.

Ширина колеса (при или ), (при ). Увеличивать ширину червячного колеса нецелесообразно, так как длина контактных линий и передаваемая нагрузка увеличиваются при этом незначительно.

Межосевое расстояние передачи в общем случае обозначают через , для передачи без смещения - через . Можно выразить через диаметры червяка и червячного колеса

. ( 12.8 )

Значения межосевых расстояний стандартизованы с целью унификации корпусных деталей.

Большинство передач выполняют со смещением режущего инструмента (рис 12.6). Передачи со смещением выполняют для получения стандартного межосевого расстояния или изменения числа зубьев колеса (на 1-2 зуба). Положительное смещение приводит к увеличению межосевого расстояния:

13. Основные параметры, геометрия червячных передач

Мощность на червяке при длительной работе обычно до 30 кВт, при повторно-кратковременном режиме - до 200кВт. Передаточные числа обычно принимают от 8 до 80, в кинематических передачах - до 1000.

Основные геометрические размеры червяка представлены на рис. 12.4. В червячных передачах угол профиля обычно принимают равным . У архимедовых червяков его определяют в осевом сечении, у конволютных и эвольвентных - в нормальном сечении , у нелинейчатых находят как угол конуса производящей поверхности. Для передач с вогнутым червяком угол профиля в осевом сечении витка червяка, измеренный на делительном диаметре, равен .

Рис 12.4

Расстояние между одноименными точками боковых сторон смежных витков червяка, измеренное параллельно оси, называют шагом червяка . Отношение называют модулем .

Червячные колеса нарезают фрезами, режущие кромки которых при вращении образуют поверхности, идентичные с поверхностью витков червяка. В целях сокращения номенклатуры зуборезного инструмента стандартизованы модули и коэффициенты диаметра червяка

. (12.1)

Делительный диаметр червяка .

Число заходов червяка выбирают из установленных ГОСТ значений 1, 2 или 4. Передачи большой мощности не выполняют с однозаходными червяками из-за низкого КПД.

Угол подъема витка червяка на делительном диаметре

,(12.2 )

где - ход витка червяка.

Высота головки и ножки витков (рис. 12.4)

, (12.3 )

где коэффициент высоты головки , коэффициент высоты ножки для эвольвентных червяков, - для остальных червяков.

Диаметры вершин и впадин:

. (12.4 )

Длину нарезанной части червяка (рис. 12.4) определяют из условия нахождения в зацеплении максимально возможного числа зубьев колеса. Для шлифуемых и фрезеруемых червяков, во избежание завалов на боковых поверхностях витков червяка на входе и выходе шлифовального круга (фрезы) из впадин, длину нарезанной части увеличивают на . У быстроходных червяков для избежания дисбаланса отношение принимают равным целому числу.

Минимальное число зубьев червячных колес принимают для кинематических передач равным 17, в силовых передачах . Наиболее желательно для силовых передач .

Делительный диаметр колеса (рис. 11.6)

. ( 12.5 )

Диаметры вершин и впадин определяют в среднем сечении колеса; для колес, нарезанных без смещения режущего инструмента они равны:

. ( 12.6 )

Наибольший диаметр колеса определяют по эмпирической формуле

, ( 12.7 )

где для передач ZT, - для остальных.

Ширина колеса (при или ), (при ). Увеличивать ширину червячного колеса нецелесообразно, так как длина контактных линий и передаваемая нагрузка увеличиваются при этом незначительно.

Межосевое расстояние передачи в общем случае обозначают через , для передачи без смещения - через . Можно выразить через диаметры червяка и червячного колеса

. ( 12.8 )

Значения межосевых расстояний стандартизованы с целью унификации корпусных деталей.

Большинство передач выполняют со смещением режущего инструмента (рис 12.6). Передачи со смещением выполняют для получения стандартного межосевого расстояния или изменения числа зубьев колеса (на 1-2 зуба). Положительное смещение приводит к увеличению межосевого расстояния:

. ( 12.9 )

Рис 12.6

При этом коэффициент смещения инструмента

. ( 12.10)

Рекомендуется (допускается в пределах ). Предпочтительно использовать положительные смещения, при которых несколько повышается нагрузочная способность передачи. Для передач с вогнутым профилем витка червяка (ZT) назначают бьльшие коэффициенты смещения (), предпочтительно . Значительное положительное смещение для этих передач является дополнительным фактором повышения нагрузочной способности.

Нарезание колес для передач со смещением выполняют тем же инструментом, что и передач без смещения. В передачах со смещением изменяется диаметр заготовки червячного колеса при неизменном диаметре заготовки червяка. Для червяка передачи со смещением изменяются начальный диаметр

( 12.11)

и длина нарезанной части при неизменных и .

Угол подъема витка червяка на начальном цилиндре

. ( 12.12)

У червячного колеса, нарезанного со смещением инструмента, все размеры, кроме делительного диаметра, отличаются от размеров колеса, нарезанного без смещения.

Диаметры вершин и впадин в среднем сечении

, ( 12.13)

( 12.14)

для всех передач, кроме передач с эвольвентным червяком, для которых

. ( 12.15)

Тепловой расчет и охлаждение передач

Значительное тепловыделение при работе червячной передачи приводит к нагреву масла. Превышение предельной для масла температуры приводит к потере им защитных свойств и опасности заедания в передаче. Современные смазочные материалы сохраняют свои свойства до . Расчет при установившемся тепловом состоянии проводят, рассматривая состояние теплового баланса:

, ( 12.44)

где - количество теплоты (Вт), выделяющейся при непрерывной работе передачи в единицу времени; - количество теплоты, отводимой с поверхности корпуса передачи и через основание в единицу времени.

, ( 12.45)

где - КПД передачи без учета потерь на привод вентилятора, - мощность на червяке, кВт.

, ( 12.46)

где - коэффициент теплоотдачи с поверхности корпуса, равный ; и - соответственно температура масла и окружающего воздуха,; - поверхность теплоотдачи корпуса передачи (без учета площади основания), ; - коэффициент, учитывающий теплоотвод через основание, при установке корпуса на металлическом основании достигает , при бетонном основании .

Размещено на Allbest.ru