.JPG)
За какво е предавката? Видове и принципи на работа на зъбните колела. Машинни части. Бележки от лекциите. Основни изисквания за проектиране на машинни части
В резултат на изследването студентът трябва да знае:
Обхват на зъбните колела;
- класификация на зъбните колела.
4.1.1 Ролята и значението на зъбните колела в машиностроенето
Зъбните колела са най-често срещаните видове механични трансмисии. Те намират широко приложение във всички отрасли на машиностроенето, по-специално в металорежещи машини, автомобили, трактори, селскостопански машини и др., в инструментостроенето, часовниковата индустрия и т.н. Използват се за предаване на мощност от фракции до десетки хиляди киловата при периферни скорости до 150 m / s и предавателни числа до няколко стотин и дори хиляди, с диаметри на колелата от части от милиметър до 6 m или повече.
Зъбно предаване се отнася до зъбни колела с директен контакт с чифт зъбни колела. По-малкото от трансмисионните колела се нарича зъбно колело, а по-голямото се нарича колело. Зъбната предавка е предназначена основно за предаване на въртеливо движение.
4.1.2 Предимства на зъбните колела
1) висока товароносимост;
2) малки размери;
3) висока надеждност и издръжливост (40000 h);
4) постоянството на предавателното отношение;
5) висока ефективност (до 0,97 ... 0,98 на един етап);
6) Лесен за работа.
4.1.3 Недостатъци на зъбните колела
1) повишени изисквания за точност на изработка и монтаж;
2) шум при високи скорости;
3) висока твърдост, която не позволява компенсиране на динамични натоварвания.
4.1.4. Класификация на съоръженията
1. Според взаимното разположение на геометричните оси на валовете се разграничават зъбни колела:<>br - с успоредни оси - цилиндрични (фиг. 2.3.1.a-d);
- с пресичащи се оси - конични (фиг. 2.3.1.г; д);
- с кръстосани оси - цилиндричен винт (фиг. 2.3.1.g);
- коничен хипоид и червей (фиг. 2.3.1.h);
- зъбна рейка и зъбно колело (фиг. 2.3.1.i).
.JPG)
Фигура 2.3.1 Видове зъбни колела
2. В зависимост от относителното положение на зъбните колела:
- с външно зацепване (зъбните колела се въртят в противоположни посоки);
- с вътрешно зацепване (посоката на въртене на колелата е същата).
3. Според разположението на зъбите на повърхността на колелата се разграничават зъбните колела:
- шпора; спираловидна; шеврон; с кръгли зъби.
4. Според формата на профила на зъбите се разграничават зъбните колела:
- еволвентни;
- с годежа на М. Л. Новиков;
- циклоидна.
5. Според обиколната скорост се разграничават предавки:
- ниска скорост ();
- средна скорост
4. Основните видове механични зъбни колела.
механична трансмисия наречено устройство за предаване на механично движение от двигателя към изпълнителните органи на машината. Може да се извърши с промяна в стойността и посоката на скоростта на движение, с трансформация на вида на движение. Необходимостта от използване на такива устройства се дължи на нецелесъобразността, а понякога и на невъзможността за директна връзка на работното тяло на машината с вала на двигателя. Механизмите на ротационното движение позволяват непрекъснато и равномерно движение с най-малка загуба на енергия за преодоляване на триенето и най-малко инерционни натоварвания.
Механичните предавания на въртеливо движение се разделят на:
Според метода на прехвърляне на движение от водещото звено към подчинено звено за зъбни колела триене(триене, ремък) и годеж(верига, зъбно колело, червей);
Според съотношението на скоростите на задвижващите и задвижвани връзки на забавяне(редукторите) и ускоряване(аниматори);
Според взаимното разположение на осите на задвижващия и задвижващия вал за зъбни колела с успоредно, пресичащи сеи пресичащи сеоси на валовете.
предавки
зъбно предаванесе нарича трилинков механизъм, при който две движещи се връзки са зъбни колела, или колело и рейка със зъби, които образуват ротационна или транслационна двойка с неподвижна връзка (тяло).
Зъбната предавка се състои от две колела, чрез които те се зацепват едно с друго. Нарича се предавка с по-малко зъби предавка, с голям брой зъби - колело.
планетарни зъбни колела
планетарентрансмисии, съдържащи зъбни колела с движещи се оси се наричат. Трансмисията се състои от централна предавка с външни зъби, централна предавка с вътрешни зъби, носител на планети и сателити. Сателитите се въртят около осите си и заедно с оста около централното колело, т.е. се движат като планети.
Червячни зъбни колела
Червячна предавкаизползва се за прехвърляне на въртене от един вал на друг, когато осите на валовете се пресичат. Ъгълът на пресичане в повечето случаи е 90º. Най-разпространената червячна предавка се състои от т.нар Архимедов червей, т.е. винт с трапецовидна резба с профилен ъгъл в аксиалното сечение, равен на двойния ъгъл на зацепване (2 α = 40), и червячно колело.
Вълнови механични трансмисии
Предаването на вълни се основава на принципа на трансформация на параметрите на движение поради деформация на вълната на гъвкавата връзка на механизма.
Вълновите зъбни колела са вид планетарни зъбни колела, при които едно от колелата е гъвкаво.
Триещи зъбни колела
Зъбни колела, чиято работа се основава на използването на сили на триене, възникващи между работните повърхности на две тела на въртене, притиснати едно към друго, се наричат фрикционни зъбни колела.
Ремъчни задвижвания
Поясванесе състои от две шайби, монтирани на валове, и ремък, който ги покрива. Коланът се поставя върху шайби с определено напрежение, осигуряващо триене между ремъка и шайбите, достатъчно за прехвърляне на мощност от задвижващата шайба към задвижващата.
В зависимост от формата на напречното сечение на колана се различават: плосък ремък, клинов ремък и кръгъл колан
верижни задвижвания
верижно задвижванесе състои от две колела със зъби (звездички) и верига, която ги покрива. Най-често срещаните зъбни колела са втулково-ролкова верига и зъбна верига.Верижните зъбни колела се използват за прехвърляне на средна мощност (не повече от 150 kW) между успоредни валове в случаите, когато средните разстояния са големи за зъбните колела.
Винт-гайка на трансмисията
Винт-гайка на трансмисиятаслужи за преобразуване на въртеливото движение в транслационно. Широкото използване на такива зъбни колела се определя от факта, че с прост и компактен дизайн е възможно да се извършват бавни и прецизни движения.
В авиационната индустрия трансмисията с винт-гайка се използва в механизмите за управление на самолетите: за преместване на клапите за излитане и кацане, за управление на тримери, ротационни стабилизатори и др.
Предимствата на трансмисията включват простота и компактност на дизайна, голямо увеличение на силата и точност на движенията.
Недостатъкът на трансмисията е голяма загуба от триене и свързаната с това ниска ефективност.
гърбични механизми
гърбични механизми(фиг. 2.26) по широта на приложение те са на второ място след зъбните колела. Използват се в металорежещи машини и преси, двигатели с вътрешно горене, машини за текстилната, хранително-вкусовата и печатарската промишленост. В тези машини те изпълняват функциите на приближаване и прибиране на инструменти, подаване и затягане на материал в машините, бутане, въртене, преместване на продукти и др.
Видове механични предавки и предавателни механизми
Ротационното движение в машините се предава чрез триене, зъбно колело, ремък, верига и червячни зъбни колела. Условно ще наречем двойка, която извършва въртеливо движение на колела. Колелото, от което се предава въртенето, се нарича задвижващо колело, а колелото, което получава движението, се нарича задвижващо колело.
Всяко ротационно движение може да бъде измерено в обороти в минута. Познавайки оборотите на задвижващото колело, можем да определим оборотите на задвижващото колело. Броят на оборотите на задвижваното колело зависи от съотношението на диаметрите на свързаните колела. Ако диаметрите на двете колела са еднакви, тогава колелата ще се въртят с еднаква скорост. Ако диаметърът на задвижваното колело е по-голям от задвижващото колело, тогава задвижваното колело ще се върти по-бавно и обратно, ако диаметърът му е по-малък, то ще направи повече обороти. Броят на оборотите на задвижваното колело е толкова пъти по-малък от броя на оборотите на задвижващото колело, колко пъти диаметърът му е по-голям от диаметъра на задвижващото колело.
Зависимостта на броя на оборотите от диаметрите на колелата.
В инженерството, когато се проектират машини, често е необходимо да се определят диаметрите на колелата и техния брой обороти. Тези изчисления могат да се направят въз основа на прости аритметични пропорции. Например, ако условно обозначим диаметъра на задвижващото колело като D 1, диаметърът на пробивания D 2, броят на оборотите на задвижващото колело n 1, броят на оборотите на задвижваното колело n 2, тогава всички тези количества се изразяват с проста връзка:
D 2 / D 1 \u003d n 1 / n 2
Ако знаем три количества, тогава като ги заменим във формулата, можем лесно да намерим четвъртото, неизвестно количество.
В технологиите често се налага да се използват изразите: "предателно отношение" и "предателно отношение". Предавателното отношение е съотношението на броя на оборотите на задвижващото колело (вала) към броя на оборотите на задвижваното колело, а предавателното отношение е съотношението между броя на оборотите на колелата, независимо от това кое задвижва . Математически, предавателното отношение се записва така:
n 1 / n 2 = i или D 2 / D 1 = i
където и- предавателно отношение. Предавателното отношение е абстрактна стойност и няма измерение. Предавателното отношение може да бъде каквото и да е - както цяло число, така и дробно.
фрикционна предавка
При фрикционно предаване въртенето от едно колело на друго се предава чрез сила на триене. И двете колела се притискат едно към друго с известна сила и поради триенето между тях се въртят едно друго. Недостатък на фрикционната предавка: голяма сила, притискаща колелата, причинявайки допълнително триене и следователно изискваща допълнителна сила за въртене. Освен това колелата по време на въртене, без значение как са притиснати едно към друго, дават приплъзване. Следователно, когато се изисква точно съотношение на броя на оборотите на колелата, предаването на триене не се оправдава.
Предимства на фрикционната трансмисия:
Лесни за производство търкалящи се елементи;
Равномерно въртене и тиха работа;
Възможност за безстепенно управление на скоростта и предаване за включване/изключване в движение;
Поради възможността за подхлъзване, трансмисията има защитни свойства.
Недостатъци на фрикционната предавка:
Подхлъзване, водещо до непостоянно предавателно отношение и загуба на енергия;
Необходимостта от затягане.
Приложение на фрикционни предавки:
В машиностроенето за безстепенно управление на скоростта най-често се използват безстепенни фрикционни зъбни колела.
Триещи зъбни колела:
a - челна предавка, b - ъглова предавка, c - цилиндрична предавка.
В домашно приготвените устройства фрикционната предавка може да се използва широко. Цилиндричните и предните зъбни колела са особено приемливи. Зъбните колела могат да бъдат направени от дърво. За по-добро сцепление работните повърхности на колелата трябва да бъдат "обвити" със слой мека гума с дебелина 2-3 мм. Каучукът може да бъде закован с малки скилидки или залепен с лепило.
Предавка
При зъбните колела въртенето от едно колело на друго се предава чрез зъби. Зъбните колела се въртят много по-лесно от фрикционните. Това се обяснява с факта, че тук натискането на колелото върху колелото изобщо не се изисква. За правилно зацепване и лесна работа на колелата, профилът на зъбите се прави по определена крива, наречена еволвента.
v предават въртеливо движение;
v промяна на оборотите в минута;
v увеличаване или намаляване на силата на въртене;
v промяна посоката на въртене.
В зависимост от формата на колелата и тяхното взаимно положение се разграничават следните: видове зъбни колела : цилиндрична, конична, червячна, рейка, планетарна.
Цилиндрична предавка се състои от две или повече цилиндрични колела, монтирани на успоредни валове.
Ориз. 215 Цилиндрична предавка
Конична предавка се състои от две конични колела, разположени на два вала, чиито оси се пресичат. Ъгълът на пресичане може да бъде всякакъв, но обикновено е 90º.
Ориз. 216 Конична предавка
Червячна предавка (винтова предавка) - механична трансмисия, осъществявана чрез зацепване на червяка и свързаното с него червячно колело. Червячната предавка се използва за пресичане, но не и за пресичане на валове. Червячната предавка се състои от винт (червяк) и зъбно колело.
Ориз. 217 Червячна предавка
Червячната предавка има редица уникални свойства. Първо, може да се използва само като задвижваща предавка и не може да се използва като задвижвана. Това е много удобно за механизми, които са необходими за повдигане и задържане на товар без натоварване на двигателя. Има много възможни приложения за това свойство на червячна предавка, като много видове кранове и товарачи, железопътни бариери, подвижни мостове, лебедки. Червячната предавка LEGO се използва много широко при проектирането на ръкохватката за роботизираната ръка.
Второ, характерна особеност на червячната предавка е, че има голямо предавателно отношение. Следователно червячните предавки се използват като редуктор винаги, когато има много висок въртящ момент.
заключение: Червячната предавка има редица предимства:
v Заема малко място.
v Има свойството да се самоспира.
v Намалява оборотите в минута многократно.
v Увеличава задвижващата сила.
v Променя посоката на въртене с 90°.
рейка и пиньон - механична трансмисия, която преобразува въртеливото движение на зъбното колело в транслационно движение на зъбната рейка и обратно. Рейката може да се разглежда като кръг от голямо зъбно колело, удължено в права линия.
Трябва да се отбележи, че в комплектите LEGO има зъбни колела и вътрешни зъбни колела.
пръстеновидна предавка - това е специален тип зъбни колела, зъбите им са на страничната повърхност. Такава предавка работи, като правило, в тандем с цилиндрична предавка.
Ориз. 220 Връзки корона и цилиндрични зъбни колела с 8 и 24 зъба
Зъбни колела с вътрешно зъбно колело да имат зъби, изрязани отвътре. Когато се използват, се получава еднопосочно въртене на задвижващата и задвижващата предавка. Тази скоростна кутия има по-малко разходи за триене, което означава по-висока ефективност*. Зъбните колела с вътрешно зацепване се използват в механизми с ограничени размери, в планетарни предавки, в задвижването на робот манипулатор.
Ориз. 221 Вътрешна предавка
Специалната характеристика на вътрешното зъбно колело LEGO е, че има зъби от външната страна, така че може да се използва в зъбни колела като цилиндрична предавка с 56 зъба.
Ориз. 222 Начини за свързване на колело с вътрешно зъбно колело към цилиндрична предавка, колело с корона и "червей"
Ориз. 223 Метод за свързване на колело с вътрешна предавка към мотор
планетарна предавка
планетарна предавка (диференциална предавка) - механична система, състояща се от няколко планетарни зъбни колела (предавки), въртящи се около централна, слънчева, предавка. Обикновено планетарните зъбни колела са фиксирани заедно с планетарния носач. Планетарното зъбно колело може също да включва допълнително външно пръстеновидно (коронно) зъбно колело, което има вътрешно зацепване с планетарните зъбни колела.
Такава трансмисия е намерила широко приложение, например се използва в кухненски уреди или автоматична скоростна кутия на автомобил.
Основните елементи на планетарната предавка могат да се разглеждат, както следва:
v Слънчева предавка: намира се в центъра;
v Носач: фиксира неподвижно осите на няколко планетарни зъбни колела (сателити) с еднакъв размер една спрямо друга, които са захванати със слънчевата предавка;
v Зъбно колело: външна предавка, която се зацепва вътрешно с планетарните зъбни колела.
Ориз. 224 Пример за планетарна предавка: носачът е неподвижен, слънцето води, короната се задвижва
В планетарната предавка въртящият момент се предава с помощта на която и да е (в зависимост от избраната предавка) от двата й елемента, от които единият е главен, а вторият е подчинен. Третият елемент е неподвижен (таблица 8).
Таблица 8. Елементи на планетарната предавка
|
Фиксирана |
Водещи |
Роб |
Излъчване |
|
Корона |
понижаване |
||
|
Подсилване |
|||
|
Слънцето |
понижаване |
||
|
Подсилване |
|||
|
носител |
Обратно, спускане |
||
|
Обратно усилване |
Реверс - промяна на хода на механизма на обратен, обратен.
Ориз. 225 Пример за дизайна на планетарна предавка: короната е неподвижна, носачът е водещ, слънцето се задвижва
Механични трансмисии с гъвкави елементи
За прехвърляне на движение между валове, относително далеч един от друг, се използват механизми, при които силата от задвижващата връзка към задвижваната се предава чрез гъвкави връзки. Като гъвкави връзки се използват колани, шнурове, вериги с различен дизайн.
Зъбните колела с гъвкави връзки могат да осигурят постоянно и променливо предавателно отношение със стъпка или плавна промяна на стойността му.
Поясване
Ремъчното задвижване се състои от две шайби, монтирани на валове, и ремък, покриващ тези шайби. Натоварването се предава поради силите на триене, които възникват между шайбите и ремъка поради напрежението на последния. Ремъчното задвижване не е много чувствително към относителното положение на задвижващия и задвижвания вал. Те дори могат да бъдат обърнати под прав ъгъл един към друг или да се поставят на колан под формата на кръстосана примка и тогава посоката на въртене на задвижвания вал ще се промени.
Ориз. 226 Ремъчно задвижване
верижно задвижване
Ориз. 227 Верижно задвижване
фрикционна предавка
Ориз. 228 Фрикционна предавка
При фрикционно предаване въртенето от едно колело на друго се предава чрез сила на триене. И двете колела се притискат едно към друго с известна сила и поради триенето, което възниква между тях, едното върти другото.
Триещите се зъбни колела се използват широко в автомобилите. Недостатък на фрикционната предавка: голяма сила, притискаща колелата, причинявайки допълнително триене в автомобила и следователно изискваща допълнителна сила за въртене.
Освен това колелата по време на въртене, без значение как са притиснати едно към друго, дават приплъзване. Следователно, когато се изисква точно съотношение на броя на оборотите на колелата, предаването на триене не се оправдава.
Проект "Автоматична бариера":
1. Проектиране на модел на автоматична бариера.
Спецификации:
б) дизайнът използва червячна предавка;
в) автоматичното повдигане и спускане на стрелата на бариерата трябва да се извършва с помощта на ултразвуков сензор.
4. Като част от кръга по роботика направете автоматична бариера.
6. Напишете описание на автоматичната бариера във вашата работна книга.
Проект „Завойплатформа":
1. Проектирайте модел на грамофон.
Спецификации:
б) в конструкцията се използва зъбно колело с вътрешно зъбно колело;
в) автоматичното завъртане на платформата става с помощта на сензорен сензор (светлинен сензор).
4. Като част от кръга по роботика направете грамофон.
6. Напишете описание на грамофона в работната си книга.
Проект „Плъзганеавтоматични врати":
1. Проектиране на модел на плъзгащи се автоматични врати.
Спецификации:
а) моделът включва един серводвигател, микроконтролер NXT;
б) в дизайна се използва зъбна рейка и зъбно колело;
в) автоматичното отваряне на вратата става с помощта на ултразвуков сензор (светлинен сензор).
2. Скицирайте модела в работната тетрадка.
3. Обсъдете проекта с учителя.
4. Като част от кръга роботика направете модел на автоматични плъзгащи се врати.
5. Използвайки езика за програмиране NXT-G, напишете програма за управление на модела.
6. Напишете описание на модела с автоматична плъзгаща се врата в работната си книга.
Задаване на съоръжения – прехвърляне на движение от един вал на друг с промяна на ъгловите скорости и моментите по големина и посока.Тази трансмисия се състои от две колела. Предаването на въртящия момент в зъбната предавка се осъществява поради натиска на зъбите при зацепване на едното колело върху зъбите на другото. Зъбните предавки са широко използвани в Русия и в чужбина поради предимствата си пред другите механични трансмисии.
предимства:голяма издръжливост и висока надеждност; висока ефективност (до 0,98); постоянство на предавателното отношение; възможност за приложение в широк диапазон от въртящи моменти, скорости и предавателни числа; малки габаритни размери; лекота на работа.
недостатъци:наличието на шум; невъзможността за плавна промяна на предавателното отношение; необходимостта от високо прецизно производство и монтаж, което увеличава цената им.
Според оригиналния контур зъбните колела са разделени:
- на еволвента - разпространени предимно в индустрията;
- с кръгъл профил (заемане на М. Л. Новиков) - използват се за зъбни колела с големи натоварвания.
При еволвентно зацепване работната повърхност на зъба има еволвентен профил. По-нататък ще разгледаме само зъбни колела с еволвентно зацепване.
Зъбните колела включват цилиндрични, скосени, планетарни, вълнови и др.
Цилиндрични зъбни колела
цилиндрично зъбно колелосе нарича трансмисия с паралелна ос.Те идват с прав зъб (фиг. 4.13, а),наклонен зъб, (фиг. 4.13, б)и шеврон, (фиг. 4.13, в)(β е ъгълът на наклона на зъба). Препоръчително е да не се превишават максималните предавателни числа в една степен, в противен случай общите размери на механизмите се увеличават в сравнение с двустепенна предавка със същото предавателно отношение.
Предимствазъбни колела с шеврон и спираловиден зъб в сравнение с прави: по-голяма якост на огъване на зъба (повече
Ориз. 4.13
товароносимост); по-голяма плавност на предавките и нисък шум, както и по-малки динамични натоварвания.
недостатъци ,наличието на аксиална сила в спираловидни зъбни колела; голяма производствена сложност.
Спиралните зъбни колела се използват при периферни скорости m / s; шевронови зъбни колела - главно при силно натоварени предавки.
Кинематика и геометрия на цилиндрични зъбни колела.Предавателно отношение, където е ъгловата честота на въртене на i-тия вал.
За външно зацепване (виж фиг. 4.4, а- въртене на колелата в различни посоки) исе взема със знака "-", за вътрешни (виж фиг. 4.4, б- завъртане в една посока) със знак "+". От кинематичното условие - равенство на скоростите в точката на контакт на зъбите на колелата, получаваме ,
където е честотата на въртене на колелото i-ro; е диаметърът на стъпката на зъбното колело.
Като вземем ( е броят на зъбите на i-то колело) и вземем предвид съотношението (4.3), получаваме
(4.4)
където е предавателното отношение (винаги положителна стойност). Обичайно е да се нарича по-малката от зъбните колела в двойка предавкаи обозначете "sh" или "1" и още - колело(„k“ или „2“),
Има предавки надолу (фиг. 4.14, а),които намаляват скоростта и се използват в скоростните кутии;
Ориз. 4.14
овърдрайв (rpps. 4.14, б), които увеличават скоростта на въртене и се използват в умножители.
Зъбните колела се използват главно с еволвентно зъбно колело, което осигурява постоянно предавателно отношение, ниски скорости на плъзгане в предавката и лесно производство. Тъй като триенето при търкаляне преобладава в трансмисията, а триенето при плъзгане е малко, то има висока ефективност. Това зацепване не е много чувствително към отклонението на централното разстояние. При еволвентно зацепване работната повърхност на зъба има формата на еволвента. еволютен наричаме кривата, описана от образуващата точка линия N–N, търкаляща се без плъзгане по основния кръг с диаметър.Образуващата на правата линия винаги е перпендикулярна на еволвентата, а отсечката е нейният радиус на кривина (фиг. 4.15).
Нека да преминем към разглеждането на геометрията на еволвентните зъбни колела.
На фиг. 4.16 показва спираловидно зъбно колело, за което нормалната стъпка се определя по формулата
където - наклон по обиколката - разстоянието между същите профили на съседни зъби, измерено по дъгата на окръжността на стъпката на зъбното колело; - ъгълът на наклона на зъба.
Ориз. 4.15
Ориз. 4.16
Дистриктният модул е стойност, която в пъти е по-малка от дистриктната стъпка:
Разделяйки формулата (4.5) на π, получаваме
където е нормалният модул, посочен според GOST, което прави възможно използването на стандартен инструмент, например модулни фрези.
Модулът е основният параметър на зъбното колело.
Дължината на кръга на стъпката на зъбното колело се определя от формулата
Разделяйки двете страни на уравнението на π, получаваме израз за определяне на диаметъра на стъпката
което потвърждава отношението, възприето във формула (4.4).
Зъбните колела се режат с решетка за инструменти. Кръгът на зъбното колело, на който стъпката p и ъгълът на зацепване, съответно, са равни на стъпката и ъгъла на профила a на рейка за инструменти, се наричаразделящ ( д). НаНа релса разделителната равнина е равнината, на която дебелината на зъбите е равна на ширината на кухината. Конюгираните двойки зъбни колела се допират една до друга на полюса на зъбното колело. Кръгове, преминаващи през полюса на ангажиране Ри преобръщане едно над друго без подхлъзване се наричат начален(Фигура 4.17, а,където, са диаметрите на началните кръгове; е ъгълът на зацепване). Линеен сегмент АБлинията на зацепване, ограничена от окръжностите на върховете на зъбното колело и зъбите на колелото, се нарича активен участък от линията на зацепване.Тази линия определя началото на влизане на двойка зъби в зацепване и излизане от него.
Разстоянието между началната и разделящата окръжност се нарича отместване на началния контур. Съотношението на това отместване към тнаречен коефициент
Ориз. 4.17
измествания (фиг. 4.18). Разделителният и началният диаметър са равни.При подрязване на зъба, което се елиминира чрез въвеждане на положително отместване.Ако зададете отместването, тогава общият коефициент на изместване ще бъде равен на
В този случай зъбите на колелата имат еднаква височина, но височината на главата и корена на зъба, диаметрите на кръговете на върха
Ориз. 4.18
гумите и коритата са различни. Дебелината на зъбите на зъбното колело се увеличава, а колелото намалява. Ако условието не си ти
е попълнено, тогава трябва да въведете коефициента на отклонение на изравняване.
Основните геометрични характеристики на винтова външна предавка с х= O са показани на фиг. 4.17, б:
Диаметър на стъпката
Зоната на зацепване на предавката е показана на фиг. 4.19, където е ширината на зъбите на зъбното колело и колелото; е работната ширина на зъба, върху който се осъществява контактът им:
където е относителната ширина на зъба (по-голяма стойност за големи натоварвания);
(4.12)
- междуцентрово разстояние ("+" - за външно зацепване, "-" - за вътрешно).
Ориз. 4.19
Геометрични параметри на еквивалентното колело за спираловидна предавка. Аналитичното определяне на напреженията на огъване в опасния участък на спираловидни зъби е трудно поради тяхната криволинейна форма и наклонено разположение на контактните линии. Следователно те преминават от спираловидни зъбни колела към еволвентни зъбни колела с прав зъб. Напреженията, както при правите зъби, могат да се определят, като се вземе предвид нормалното сечение на наклонените зъби (фиг. 4.20).
В нормален разрез получаваме елипса с полуоси аи б:
Използвайки израза, известен от геометрията, ние определяме радиуса на окръжността на елипсата в точката на контакт Рсъс съвпадащо колело:
Диаметър на стъпката на еквивалентно зъбно колело
Вземайки получаваме формулата. Замествайки го, ние определяме броя на зъбите на еквивалентното колело
Изчисленията на спираловидни зъбни колела за якост са направени за еквивалентни цилиндрични цилиндрични зъбни колела с диаметър на окръжността на стъпалото и брой зъби.
Производство на зъбни колела. Има два метода за изрязване на зъби: копиране и бягане.
Метод за копиранесе състои в изрязване на кухините между зъбите с модулни дискови фрези (фиг. 4.21а)или пръст (фиг. 4.21, б).След изрязване на всеки
Ориз. 4.20
Ориз. 4.21
кухини, детайлът се завърта от стъпката на зацепване. Коренният профил е копие на профила на режещите ръбове на фреза. За рязане на зъбни колела с различен брой зъби са необходими различни инструменти. Методът на копиране е неефективен и по-малко точен, отколкото при изпълнение.
При шлайфане фрезата се заменя с шлифовъчен диск от съответния профил.
Метод на разбиванесе основава на възпроизвеждане на зацепването на зъбна двойка, един от елементите на която е режещ инструмент - червячен нож (фиг. 4.22, а), долбяк (фиг. 4.22, б) или гребен (фиг. 4.22, в). При рязане със зъбен гребен детайлът се върти около оста си, а релсата за инструменти 1 извършва възвратно-постъпателно движение успоредно на оста на детайла 2 и транслационно движение, успоредно на допирателната към ръба на детайла. Гребените режат цилиндрични и спираловидни зъбни колела с голям модул за зацепване. При рязане с червячен фрез, който има формата на инструментална шина в аксиално сечение, детайлът и фрезата се въртят около осите си, осигурявайки непрекъснатост на процеса. Долбякът има формата на зъбно колело с режещ ръб. Той се движи възвратно-постъпателно по оста на детайла и се върти заедно с детайла. За рязане на цилиндрични колела
Ориз. 4.22
с външно разположение на зъбите се използват фреза и гребен; за режещи колела с вътрешно и външно разположение на зъбите се използват фрези.
материали за зъбни колела.Ако обработката се извършва след термична обработка, тогава твърдостта на зъбните колела трябва да бъде HB 350. Този материал се използва в зъбни колела с фини модули и в зъбни колела с модул т< 2. За да намалите размера на зъбните колела (обикновено когато t> 2) необходимо е да се укрепи работната повърхност на зъба, което увеличава допустимото контактно напрежение. Обемното закаляване се използва за средни въглеродни стомани (например 40Kh, 40KhN и др.) до твърдост HRCa > 45÷55. Такова втвърдяване прави сърцевината по-малко пластична, което допринася за счупване на зъбите. В съвременните зъбни колела се запазва пластично ядро и само работната повърхност на зъба се укрепва чрез термично (повърхностно втвърдяване с високочестотен ток), химико-термични методи (циментиране и азотиране), високоенергийно физическо въздействие (лазерно втвърдяване , йонно азотиране) и др. При циментиране на стомани 12KhNZA, 18Kh2NMA, 15KhF повърхностна твърдост 56–62 HRC3; при азотиране на стомани 38Kh2Yu, 38Χ2ΜΙΟΛ - 50–55 HRC3; с йонно азотиране – 80–90 HRCe; с лазерно втвърдяване – 56–60 HRCe; с повърхностно втвърдяване на работната повърхност на зъба масата на скоростната кутия се намалява с 1,5-2 пъти и съответно общите му размери намаляват.
Точност на предавката.Стандартът предоставя степен на точност на зацепване 1-12 (от най-точна до най-малко точна). Най-разпространени са следните точности: 6 - повишена точност (до v= 20 m/s); 7 - нормална точност (до v= 12 m/s); 8 - намалена точност (до v= 6 m/s); 9 - груба точност (до v= 3 m/s). Стойности на най-високите разрешени скорости vса дадени за цилиндрични зъбни колела, а за винтови зъбни колела те трябва да бъдат увеличени около 1,5 пъти. Степента на точност се определя, като се вземат предвид работните условия на трансмисията и изискванията към нея.
Степента на точност се характеризира със следните основни показатели:
- нормата на кинематичната точност на колелото, която установява стойността на общата грешка в ъгъла на въртене на зъбните колела на оборот. Това е важен индикатор за високоточни разделителни механизми;
- скоростта на плавна работа на колелото, която определя големината на компонентите на общата грешка на ъгъла на въртене на зъбното колело, които се повтарят многократно в един оборот на трансмисията. Свързва се с производствени неточности в стъпка π на профила и причинява допълнителни динамични натоварвания в зацепването;
- контактната норма, която характеризира пълнотата на прилягането на страничните повърхности на съвпадащите зъби. Оценява се по следа върху работната повърхност на зъба след контакт с въртящо се колело, чиито зъби са намазани с боя (фиг. 4.23).
Степента на точност трябва да съответства на обиколната скорост в мрежата: колкото по-висока е тя, толкова по-висока трябва да бъде точността на предаване. В зависимост от степента на точност и размерите се установяват допуски за отделни елементи на зацепване и предаване.
Страничната хлабина между зъбите (фиг. 4.24, където е толерансът; са минималните и максималните странични хлабини) трябва да осигурява свободното въртене на колелата и да елиминира задръстването. Определя се от вида на сдвояването на колелата от Лпреди Н.Най-голямата празнина НО,и най-малката Н.За скорости с модул t> 1 комплект типове партньори A, B, C, D, E, H.Често използвано сдвояване AT,и за задна скорост С.За фини предавки (т < 1) виды сопряжений D, E, F, G, H.По-често се използва E,и на задна скорост Ф.Допуска се еднократно прилагане
Ориз. 4.23
Ориз. 4.24
лични степени на точност по отделни показатели, например кога т≥ 1 7-6-7-V (7 е нормата на кинематичната точност, 6 е нормата на плавността, 7 е нормата на контакта) и с еднаква точност във всички показатели (7-7-7-V) , се записва 7-V.
Видове кариес.По време на работа на цилиндрични зъбни колела са възможни различни повреди на зъбите на зъбното колело: механично и молекулярно-механично износване, както и счупване на зъбите.
Механично износване. Включва:
- чипингработни повърхности (фиг. 4.25, а).Това е най-честата причина за повреда в смазаните предавки. Неуспехите са с характер на умора. Развиват се пукнатини до напукване, предимно по корена на зъбите на места на неравности, останали след окончателната обработка. В процеса на работа от натоварването на зъба броят на ямите се увеличава и размерите им се увеличават. Профилът на зъбите е изкривен, повърхността става неравна, динамичните натоварвания се увеличават. Процесът на стържене се засилва, а работната повърхност на стъблото на зъба се разрушава. Опасно прогресивно стържене - пукнатини от ями могат да се разпространят и да засегнат цялата повърхност на краката. Ако няма лубрикант или количеството му е малко, рядко се наблюдава стържене, тъй като получената повреда се изглажда. Устойчивостта на стърготини се увеличава с увеличаване на твърдостта на зъбната повърхност, чистота на обработката и правилния избор на смазка;
- износване,зъби (фиг. 4.25, 6) - износване на работните повърхности на зъбите, което нараства с увеличаване на контактните напрежения и специфично приплъзване. Износването изкривява еволвентния профил, увеличавайки динамиката
Ориз. 4.25
товари. Тъй като най-голямото приплъзване се получава в началната и крайната точка на контакт на зъбите, най-голямо износване се наблюдава на корените и главите на зъбите. Износването се увеличава значително поради неравности на работните повърхности на зъба, след обработка, както и когато зъбното колело е замърсено с абразивни частици (абразивно износване). Наблюдава се при работа с отворени механизми. Ако грапавостта е по-малка от дебелината на масления филм, износването се намалява, а при недостатъчно смазване се увеличава. Може да се намали чрез намаляване на контактните напрежения σΗ, повишаване на износоустойчивостта на зъбната повърхност (увеличаване на твърдостта на работните повърхности на зъбите, избор на подходяща смазка).
Молекулно механично износване. Това износване се появява като конфитюр(фиг. 4.25, в) под действието на високо налягане в зона, където няма маслен филм. Свързващите се повърхности на зъбите се зацепват една с друга толкова силно, че частиците от по-меката повърхност на зъбите се заваряват към зъбната повърхност на другото колело. Образуваните израстъци върху зъбите се нанасят върху работните повърхности на останалите зъби на браздата. Засядането е особено интензивно във вакуум или когато работните повърхности на зъба са подложени на високо налягане. Засядането се предотвратява чрез увеличаване на твърдостта и намаляване на грапавостта на повърхността, чрез правилния избор на масла за екстремно налягане.
За да се предотврати отчупване на работните повърхности на зъбите, е необходимо да се изчисли трансмисията за контактна якост.
Счупване на зъб. Това е най-опасният вид повреда. Той има характер на умора и обикновено липсва в зъбните колела на скоростните кутии, когато работните им повърхности не са втвърдени. Счупването на зъбите е следствие от многократните редуващи се напрежения, възникващи в тях от огъване при претоварване. Пукнатини от умора се образуват в основата на зъба от страната, където възникват най-големите опънни напрежения от огъване. Фрактурата се получава в участъка в основата на зъба.
Счупването се предотвратява чрез изчисляване на силата на напреженията на огъване.
Сили при зацепване на цилиндрични зъбни колела.Силата, приложена към зъба на винтовата предавка Фможе да се раздели на три компонента Фт , Ф r , Фа (фиг. 4.26):
където е периферната сила (G е изчисленият въртящ момент на колелото); е радиалната сила; аксиална сила - ъгли на зацепване в крайните и нормалните участъци.
Цилиндричното зъбно колело няма аксиална сила, т.е.
Прогнозни сили за участие. При прехвърляне на натоварването в мрежата, освен статичната, се появява и допълнителен динамичен компонент на силата, както и неравномерно разпределение на натоварването по ширината на зъба и разпределението на натоварването между зъбите. Всички промени в натоварването в сравнение с оригинала вземат предвид факторите на натоварване и
Специфични, областни и проектантски сили.В изчисленията за контактна издръжливостсе определя по формулата
(4.17)
В изчисленията за издръжливост на огъване
Ориз. 4.26
- коефициент на натоварване при огъване; - коефициент на разпределение на натоварването между зъбите; - коефициент, отчитащ неравномерното разпределение на натоварването по ширината на зъба; - коефициент, отчитащ допълнителното динамично натоварване на зъбите при огъване.
По време на работа на задвижването динамичните външни натоварвания увеличават силите и моментите. При изчисленията на силата е необходимо да се използва проектната сила Fu проектен момент Т:
където е динамичният коефициент на външното натоварване; - номинална сила и въртящ момент.
Специфични периферни динамични натоварвания, действащи върху зъбите на колелата, възникват по време на взаимодействието на зъбите в зацепване поради неточности при изработката в стъпка и тяхната деформация. Тези сили се определят, като се вземе предвид грешката на зацепване в стъпка, в зависимост от степента на точност по отношение на плавността и предавателния модул.
Специфично периферно динамично натоварване за цилиндрични зъбни колела, когато се изчислява за сила на контакт
(4.21)
където е коефициент, който отчита твърдостта на работните повърхности и ъгъла на наклона на зъба (Таблица 4.6); - коефициент, отчитащ грешката на предавката в стъпка
Таблица 4.6
Таблица 4.7
|
модул 171, мм |
Степента на точност според стандартите за гладкост GOST 1643-81 |
|||||||||
(Таблица 4.7);- обиколна скорост при зацепване, m/s; - междуцентрово разстояние, mm; и- предавателното отношение на зъбната двойка - граничната стойност на периферната динамична сила, N / mm (виж таблица 4.7).
В изчисленията якост на огъване на зъбитецилиндрични зъбни колела
(4.22)
Стойностите са същите като при изчислението за проверка за контактна якост (вижте Таблица 4.7), а стойностите са дадени в Таблица. 4.6.
С увеличаване на степента на точност по отношение на плавността на предаването се намаляват допълнителните динамични натоварвания. Същото се случва и при преминаване от прави зъби към наклонени. С увеличаване на твърдостта на зъбите натоварването може да се увеличи. Имайте предвид, че динамичното натоварване се увеличава с увеличаване на скоростта, но до определена граница.
Коефициенти на вътрешно динамично натоварване на зъбите.За изчисления за якост на контакт и огъване тези коефициенти се определят по формулите
(4.23)
където ; е периферната сила при зацепване; е работната ширина на зъба.
Коефициентите отчитат разпределението на
натоварвания между зъбитепри изчисления за якост на контакт и огъване. Тези коефициенти са свързани с производствената грешка. За цилиндрични зъбни колела; за спираловидни зъбни колела те зависят от точността на зацепване и твърдостта на работната повърхност на зъбите: (Таблица 4.8), тъй като най-малко две двойки зъби са захванати едновременно в спираловидни зъбни колела. Без натоварване в една от двойките се появява празнина, която се елиминира с увеличаване на натоварването поради еластични деформации.
Коефициентите отчитат неравномерното разпределение на натоварването по ширината на зъбните джанти,свързани с деформацията на валовете, лагерите и с грешката при тяхното производство. Отклоненията на валовете на местата на колелата водят до тяхното несъответствие и неравномерно разпределение на товара по линията на контакт. Концентрацията на натоварване зависи от дис-
Таблица 4.8
|
Коефициенти |
Степен на точност |
|||
|
Да сеВключено, Xfa в HB< 350 |
||||
|
Да се ia , ДА СЕОтидете на HB> 350 |
||||
позицията на опорите и твърдостта на материала. Стойностите на коефициентите са почти еднакви при изчисляване на якостта на контакт и огъване:
където за прави зъби, за наклонени зъби; е коефициентът на относителна твърдост на контактните повърхности, като се вземе предвид сработването на зъбите:
- коефициент, отчитащ влиянието на отклонението на вала, което се влияе от разположението на колелата спрямо опорите: със симетрично разположение, с асиметрично>, с конзола.
Най-голямото отклонение при натоварване се наблюдава при валове с конзолно разположение на опорите, а най-малко - при симетрично.
контактни напрежения. Характерът на интерфейса на някои машинни части се характеризира с факта, че натоварването, предавано от тях върху малка повърхност в зоната на контакт, причинява големи напрежения. Контактните напрежения са типични за зъбни колела и търкалящи лагери. Контактът може да бъде точков (топка върху равнина) и линеен (цилиндър върху равнина). При натоварване възниква деформация и контактната зона се разширява до област, ограничена от кръг, правоъгълник или трапец, в който възникват контактни напрежения. При високи контактни напрежения, надвишаващи допустимите, върху контактната повърхност са възможни повреди на повърхностите, които се появяват под формата на вдлъбнатини, канали, пукнатини. Такива повреди могат да възникнат в зъбни колела и лагери, чиито контактни напрежения варират с времето, но в периодичен цикъл. Променливите напрежения са причина за повреда от умора на работната повърхност на зъбите: отчупване, износване, захващане. При високи контактни напрежения статичното натоварване може да причини пластична деформация и поява на вдлъбнатини по повърхността.
Решение на проблема с контактите. Решението на проблема с контактите е получено от Г. Херц. При решаването му са използвани следните допускания: материалите на контактуващите тела са хомогенни и изотропни, контактната площ е много малка, действащите сили са насочени нормално към контактната повърхност, натоварванията създават само еластични деформации в зоната на контакт и спазвайте закона на Хук. В реалните проекти не се спазват всички формулирани условия, но експерименталните проучвания потвърдиха възможността за използване на формулата на Херц за инженерни изчисления. Помислете за контактните напрежения, когато два цилиндъра са компресирани (фиг. 4.27, а).Специфичното натоварване действа върху цилиндрите
където Ф- Нормална сила; зе ширината на цилиндрите.
В контактната зона на участък с ширина 4 се определя най-високото контактно напрежение (при V ≠ v 2) според формулата
(4.26)
където е редуцираният радиус на кривина за цилиндри с радиуси и са коефициентите на Поасон за цилиндрите; са модулите на еластичност на материалите на цилиндъра; е специфичната периферна сила (фиг. 4.28).
Ориз. 4.27
Ориз. 4.28
Намален модул на еластичност и радиус
(4.27)
Във формулата знакът "+" се поставя при контакта на две изпъкнали повърхности; знакът "-" е за едната вдлъбната, а другата изпъкнала повърхност (фиг. 4.27, б).
Ако съотношенията на Поасон на цилиндрите са равни, тогава формулата (5.26) може да се запише, както следва:
(4.28)
Формулата (4.28) се нарича формула на Херц.
При извеждане на формули за контактни напрежения се използват изрази (4.26) или (4.28).
Изчисление за проверка на цилиндрична цилиндрична предавка за контактна якост
Приблизителни контактни напрежения За определяне на най-високите контактни напрежения за начална се приема формулата на Херц (4.28). Замествайки стойностите в изрази (4.27), получаваме
Замествайки във формулата на Херц, имаме
(4.29)
(знакът "+" се използва за външно зацепване, а "-" за вътрешно предавка). Тук Z,-коефициент, отчитащ формата на съвпадащите повърхности на зъбите в зъбния стълб,
(за прави зъби , при , a - ъгли на зацепване в крайната равнина за винтови и цилиндрични зъбни колела, съответно), стойностите за спираловидни зъбни колела са дадени в табл. 4.9; коефициент, който отчита механичните свойства на материалите на съвпадащите зъбни колела. За стоманени зъби MPa1/2.
Таблица 4.9
Z коефициентът отчита общата дължина на контактните линии: за прави зъби и за наклонени зъби, където е коефициентът на крайно припокриване. То е равно на съотношението на активния сайт АБзацепващи линии към периферната стъпка (виж фиг. 4.17, i). Определя се от броя на зъбите на колелата, които са едновременно в контакт (една двойка е в зацепление, а след това една, след това две). Коефициентът εα влияе върху плавността на предаването. За цилиндрични зъбни колела той трябва да бъде по-голям от един (), в противен случай предаването може да бъде нарушено (движението няма да се предава). Коефициентът може да се определи приблизително по формулата
(4.30)
където е броят на зъбите на зъбното колело.
Тук знакът "+" се използва за външно ангажиране, а "-" за вътрешно ангажиране.
За да изчислите спираловидни зъбни колела, можете да вземете средната стойност на I.
Ограничете контактните напрежения. Кривата на издръжливост за ограничаване на контактните напрежения в логаритмични координати е показана на фиг. 4.29, където - предварително
Ориз. 4.29
специфични контактни напрежения за проектната издръжливост за броя цикли на променливо натоварване. Кривата на издръжливост отвътре
(участък L/)) където е границата на контактна издръжливост при основния брой цикли на натоварване и се определя от условието за липса на пластичен поток на материала или крехко счупване на работната повърхност на зъба при, по формулата:
(4.32)
Имайте предвид, че , a , което е свързано с нулевия цикъл на натоварване върху повърхността на зъба и с локалното действие на товара. Стойностите на пределните напрежения се избират съгласно табл. 4.10.
Таблица 4.10
Твърдостта на материала на зъбното колело е по-голяма от тази на колелото с 10–50 HB. Основният брой цикли на промени в напрежението за стоманени колела се определя от формулата
Броят на циклите на промяна на контактните напрежения върху повърхността на зъба, където е времето на цикъла; с- броят на контактите на една повърхност на зъба за един оборот; Пе честотата на въртене, rpm; е броят на циклите на натоварване.
Когато зъбът работи от двете страни на профила за задни предавки, времето на работа по време на цикъла на една от страните, където натоварването е по-голямо, се взема предвид, тъй като контактните напрежения действат само близо до повърхността на зъб и натоварването на една работна повърхност не влияе на другата (фиг. 4.30, а, където е времето за натоварване на едната страна на зъба в един цикъл; е времето на цикъла на натоварване), а когато се върти в една посока, е общото време на натоварване (фиг. 4.30, б).Ако е даден ресурс, тогава
При наличие на заден ход и с еднопосочно въртене
След определяне на стойностите те се заместват в неравенство (4.31). Ако стойността на функцията, тогава трябва да се приеме, ако, тогава. Избираме от две стойности за предавката σ//Pt i и минималното колело.
Допустимите контактни напрежения се определят по формулата
където е границата на безопасност при изчисляване на зъба за
контактна сила. За механизми с висока надеждност трябва да се вземат по-големи стойности
Ориз. 4.30
Състояние на силата на контакта:
Ако условието за якост не е изпълнено и , тогава с малко отклонение (по-малко от 10%), натоварването върху зъба може да се намали чрез увеличаване на ширината на колелата: , където са първичните и прецизираните стойности на ширината на зъбната джанта. При по-голямо отклонение трябва да увеличите модула и да повторите изчисленията.
Проектно изчисление на цилиндрична предавка въз основа на контактни напрежения
От формулите за изчисление за проверка за контактни напрежения (4.29), (4.34), изразяващи специфичната периферна сила чрез въртящ момент, получаваме израз за приблизителната стойност на централното разстояние:
(4.35)
където е изчисленият въртящ момент на предавката, N ∙ mm. Във формулата знакът "+" е за външно зацепване, знакът "-" е за вътрешно предавка.
Ако и двете колела са стоманени, МРа, тогава
(4.36)
При извършване на проектното изчисление скоростта е неизвестна и следователно, в първо приближение, . В бъдеще, когато се извършва изчисление за проверка, ако се различава с повече от 20%, тогава е необходимо да се определи повторно с актуализирана стойност, включена в
След определяне на централното разстояние модулът за зацепване на зъбите се определя приблизително по формулата
и го прецизирайте до стойността тсъгласно GOST 9563–80 (Таблица 4.11). След това всички геометрични характеристики на зъбните джанти за зъбното колело и колелото се определят по формули (4.9) - (4.12).
Таблица 4.11
|
Зъбни модули, мм |
Зъбни модули, мм |
Зъбни модули, мм |
||||||
Обикновено ширината на пръстеновидното зъбно колело на цилиндричното зъбно колело се прави малко по-голяма от тази на колелото (за да се увеличи якостта на огъване на зъбите).
Възможна е и друга опция за изчисление, когато вместо централното разстояние от формулата (4.36) се определя диаметърът на стъпката на зъбното колело
След като определите |, намерете модула, прецизирайте го до стойността тно GOST 9563-80 и определяне на всички геометрични параметри на зъбните колела.
Изчисление за проверка за якост на огъване
Приблизителни напрежения на огъване. Помислете за цилиндрична предавка с прав зъб. Изчислението се извършва, за да се предотврати счупване на зъбите. Максималните напрежения възникват в уплътнението (в основата на зъба), когато силата е в кръга на върховете и се предава от един чифт зъби. Зъбът ще се счита за конзолна греда. Най-опасната точка НО,тъй като пукнатините и счупванията от умора започват от опънатата страна на зъбите. Върху зъба на върха действа сила F,който разлагаме на два компонента (фиг. 4.31):
При изчисленията използваме не възпоменателни, а изчислени сили, които се определят чрез въвеждане на коефициента ■; съответно получаваме нормалните напрежения на огъване в основата на зъба от момента на огъване и напрежението на натиск от силата:
където е моментът на съпротивление при огъване; - площ на сечение в основата на зъба.
В опасната точка напреженията на огъване ще бъдат равни на
където е теоретичният коефициент на концентрация на напрежение в основата на зъба.
След замяна с и въвеждане за спираловидни зъбни колела коефициентите и формулата за ще приемат формата
където е специфичната периферна сила; - коефициент, отчитащ припокриването на зъбите; - коефициент, отчитащ наклона на зъба (получен експериментално); – фактор на формата на зъбите:
За външна ангажираност;
За вътрешна ангажираност. (4,39)
При изчисляване на спираловидни зъбни колела по формула (4.38), коефициентите . За цилиндрични зъбни колела
Ориз. 4.31
Допустими напрежения при огъване на зъбите.Първо определяме границата на ограничената издръжливост на огъване на зъбите за нулевия цикъл. Пределните напрежения на огъване при едностранно приложение на натоварване (цикъл с коефициент на асиметрия) за стоманени зъбни колела се определят от неравенството
където са максималните гранични напрежения на огъване, които не причиняват остатъчни деформации или крехко счупване. Такива напрежения съответстват на броя на циклите на натоварване:
(приипри); - границата на издръжливост на напреженията на огъване на зъба при основния брой цикли на натоварване, зависи от твърдостта
материал и вид на топлинна обработка (Таблица 4.12).
За зъбни колела, изработени от стомана
(4.41)
където е коефициентът на издръжливост; /" = 9 за циментови колела
тониран и азотиран с неполирана преходна повърхност в основата на зъба; в други случаи t = 6;
Таблица 4.12
е броят на циклите на натоварване при огъване. При даден брой цикли (виж фиг. 4.30, а)или (виж фиг. 4.30, б); за даден ресурсен брой цикли
Допустимо напрежение в опасен участък АБсе определя по формулата
където е коефициент, който отчита ефекта от грапавостта на повърхността в корена на зъба (при неполирани зъби; със шлифовани зъби); коефициент на безопасност при огъване ().
За да се получи вероятността за безотказна работа на трансмисията, е необходимо да се вземе
Условие за изпитване на якост на огъване
Проверката се извършва отделно за съоръжението 1 и колела 2.
Процедура за изчисляване на цилиндрична предавка
Първоначални данни. Кинематична схема, предавателно отношение и брой зъби; номинален въртящ момент на задвижващия вал; коефициент на динамичност; честота на въртене на задвижващия вал; график на натоварване (циклограма); гарантирано време за работа (ресурс) в часове или в брой цикли на натоварване; условия на работа (температурен диапазон, вибрации, външни натоварвания и др.).
Проектно изчисление. Изчислението се извършва в следната последователност:
Проверете изчислението. При изчисление:
Проектиране на цилиндрични зъбни колела. Зъбните колела се изработват от кръгли валцувани продукти (пръчки) и заготовки, получени чрез коване, щамповане и леене. Зъбното колело е направено интегрално с вала (вал - зъбно колело), ако диаметърът му е близък до диаметъра на вала. На изпъкналата корона се изрязват зъбите (фиг. 4.32). Когато диаметърът на короната е по-голям или равен на диаметъра на вала, зъбите навлизат дълбоко в тялото на вала частично или напълно. Цилиндричните зъбни колела, монтирани на вал, могат да бъдат направени с главина и под формата на плътен диск, където детайлът се щампова или обръща (фиг. 4.33). За свързване на колелата към вала се използва шпонкова или шлицова (зъбна) връзка. При голям диаметър на колелото се правят 4-6 дупки в диска с диаметър, което намалява теглото му. В допълнение към размерите на зъбната джанта, определени чрез изчисление, можете да използвате следните препоръки за избор на размери на други елементи на цилиндричното зъбно колело
Ориз. 4.32
Ориз. 4.33
колелото (виж фиг. 4.33):
Конструкциите на редуктори с цилиндрични зъбни колела, вижте фиг. 4.8 и 4.9.
1. Зъбни колела
1.1 Дизайни
2. Износване и ремонт на зъбни колела
2.1 Подмяна и ремонт на зъбни колела
2.2 Методи за ремонт на съоръжения
Списък на използваната литература
1. ПРЕДАВКИ
1.1 Конструкции
Зъбните колела се използват в почти всички механизми, с които са оборудвани металургичните цехове (кранове и подемници, ролкови маси, лебедки на превключващи устройства, мелнични задвижвания и др.)
Основните части на зъбните колела са зъбни колела (зъбни колела). Те служат за прехвърляне на въртене от един вал на друг, когато валовете не са на една и съща ос.
В зависимост от взаимното разположение на валовете се използват зъбни колела: цилиндрични, конични и спираловидни.
Цилиндрично зъбно колело служи за прехвърляне на въртене от един на друг паралелен вал (фиг. 1, а).
Конусната предавка служи за прехвърляне на въртене от вала към вала, разположен в пресечната точка на осите (фиг. 1.6).
Спирална предавка се използва за прехвърляне на въртене от вал към вал, разположен с пресичащи се, но не пресичащи се оси (фиг. 1, в).
Ориз. 1. Зъбни колела: a - цилиндрични: b - скосени: c - винтови: g-шевронно зъбно колело.
Зъбното колело и рейката се използват за преобразуване на въртеливото движение във възвратно-постъпателно движение.
Зъбите на цилиндричните колела могат да бъдат прави (фиг. 1, а и б), наклонени и шеврон (коледна елха) - фиг. 1, г-н
Шевронното зъбно колело се състои като че ли от две зъбни колела с наклонени зъби, свързани заедно.
По време на работа на зъбни колела с прави зъби, един или два зъба се зацепват едновременно, в резултат на което работата на трансмисията е придружена от някои удари.
По-гладката работа на зъбното колело се постига чрез използване на спираловидни или шевронни зъби, тъй като броят на зъбите, участващи в зацепването, се увеличава.
Зъбните колела се изработват от стоманени изковки, стоманени отливки и валцувани продукти или от чугун. За критични съоръжения (например подемни машини) не се допуска използването на чугунени зъбни колела.
Класификация на зъбните колела. В зависимост от предназначението на зъбното колело, вида на зъба и скоростта на въртене, зъбните колела се разделят на четири класа на точност на зъбното колело според производствените и монтажните допуски (Таблица 119).
Таблица 1 Класификация на зъбните колела
| клас | Допустимо | |||
| точно- | тип предавка | Тип | областна скорост | Забележка |
| sti | зъб | височина, m/s | ||
| 4 | Цилиндрична | Направо | До 2 | Приложимо там, където точността |
| наклонена | » 3 | и нямат гладкост | ||
| ценности, както и | ||||
| конична | Направо | "един | ръчно и разтоварено | |
| предавания | ||||
| 3 | Цилиндрична | Направо | » 6 | |
| наклонена | „осем | |||
| конична | Направо | » 2 | ||
| наклонена | "5 | |||
| 2 | Цилиндричен" | Направо | „десет | |
| наклонена | „осемнадесет | |||
| конична | Направо | "5 | ||
| наклонена | „десет | |||
| 1 | Цилиндрична | Направо | Над 8 | 1 Когато е необходимо, болка |
| наклонена | "петнадесет | 1 шой пренасяне гладкост | ||
| конична | Направо | "5 | дали, както и да броим- | |
| наклонена | „десет | механизми |
Зъбните колела се правят отворени, полуотворени и затворени.
Отворените зъбни колела са тези, които нямат кожух (резервоар) за маслена баня; такива зъбни колела периодично се смазват с грес. Обикновено тези зъбни колела са с ниска скорост и се използват главно в прости машини и механизми.
Полуотворените предавки се различават от отворените по наличието на резервоар за течна маслена баня.
Наричат се затворени зъбни колела, които заедно с лагери са монтирани в специални корпуси.
Скоростните кутии се смазват по различни начини:
1) при обиколни скорости на предавките над 12--14 m/s-струен метод с подаване, струи в зоната на началото на зацепване на предавката;
2) при периферни скорости на предавките под 12 m / s - чрез потапяне.
За смазване с потапяне трябва да се спазва следното:
а) по-голямото зъбно колело от двойката трябва да бъде потопено в масло с два до три пъти височината на зъба;
б) ако скоростната кутия има няколко степени, тогава нивото на маслото се определя, като се вземе предвид скоростта на предавките.
В последния случай се допуска ниво b (фиг. 2), когато зъбното колело 1 на степента на ниска скорост се върти с ниска скорост. В скоростни кутии със средни и големи
Ориз. 2. Реактивно смазване на зъбни колела.
Ориз. 3. Схема на смазване на зъбно колело чрез потапяне.
скоростта на ниско разположените колела, последните се потапят до два или три пъти височината на зъба на по-голямото колело и маслото се излива до ниво а. за смазване на първия етап се поставя помощно зъбно колело 3 с тесен зъб, което доставя смазка към работното колело.
Вискозитетът на маслото, излято в скоростната кутия, се избира в зависимост от скоростта и натоварването - обикновено от 4 до 12 ° E при температура за определяне на вискозитета от 50 ° C. В същото време температурните условия, при които работи уредът, също са взети предвид; когато температурата се повиши, се използва масло с по-висок вискозитет; когато температурата спадне, се използва по-нисък вискозитет.
Отворените зъбни колела обикновено се смазват с грес (твърдо масло, консталин и др.).
Пълненето на предоставените уплътнения (чертежи) в лагерите и по линията на свързване на корпуса на скоростната кутия трябва да се извършва много внимателно, за да се избегне изтичане на масло и навлизане на прах в скоростната кутия.
2. Износване и ремонт на зъбни колела
Зъбните колела се провалят поради две основни причини: износване на зъбите и счупване на зъбите.
Износването обикновено е резултат от: 1) непълен съединител и 2) повишено триене (постепенно износване).
Износването в първия случай е основно резултат от лош монтаж и при правилен монтаж (стриктно спазване на радиалния луфт) обикновено липсва. Въпреки това, промяната в радиалния луфт може да бъде и следствие от износването на лагерните черупки и в резултат на износването на лагерите може да има както увеличаване на радиалния луфт, така и неговото намаляване (работа при тяга) .
Ако по време на работа натоварването върху облицовките се прехвърли към страните, противоположни на съединителя, тъй като облицовките са износени, е възможно увеличаване на радиалния луфт.
Ако натоварването върху облицовките се прехвърли отстрани на кордона (например за зъбни колела на кранови ходове), по време на работа, тъй като облицовката (в този пример облицовката на бегачката) се развива, радиалният просвет може да намалее.
И в двата случая, след смяна на облицовките, радиалният луфт се възстановява.
Постепенното износване от повишено триене зависи от редица условия, включително твърдостта на материала, от който са направени зъбните колела, термична обработка, правилен подбор на смазка, недостатъчна чистота на маслото и ненавременна смяна на маслото, претоварване на трансмисията и др.
Правилният монтаж и добрият надзор по време на работа са основните условия за дълга и безпроблемна работа на оборудването.
Счупването на зъбите на зъбното колело възниква поради следните причини: претоварване на зъбните колела, едностранно (от единия край на зъба) натоварване, подрязване на зъба, незабележими пукнатини в материала на детайла и микропукнатини в резултат на лошо извършена термична обработка, слаба устойчивост на метала до удари (в частност, в резултат на неизправност при отгряване на отливки и изковки), повишени удари, попадане на твърди предмети между зъбите и др.
Ориз. 4. Ремонт на зъби с помощта на отвертки с последващо заваряване
По правило зъбните колела с износени и счупени зъби не подлежат на ремонт, а на смяна, като е препоръчително да смените и двете колела, включени в този ангажимент, едновременно. Когато обаче голямото колело в зацепване е многократно по-голямо от размера на малкото, е необходимо своевременно да се смени малкото колело, което се износва по-бързо от голямото с около предавателно число пъти. Навременната смяна на малкото колело ще предпази голямото колело от износване.
Износването на зъбите на зъбното колело не трябва да надвишава 10-20% от дебелината на зъба, като се брои по дъгата на окръжността. При предавки с ниска отговорност износването на зъбите е разрешено до 30% от дебелината на зъба, при зъбните колела на критични механизми е много по-ниско (например за механизми за повдигане на товари износването не трябва да надвишава 15%: дебелина на зъба, а за зъбно колело колела на подемни механизми на крана, транспортиращи течност и горещ метал - до 10%").
Зъбните колела с втвърдени зъби трябва да се сменят, когато карбуризиращият слой е износен с повече от 80%1 от дебелината му, както и когато карбуризираният слой е напукан, натрошен или отлепен.
Ако зъбите са счупени, но не повече от два поредни в предавки, които не са особено важни (например механизми за движение на крана), се разрешава възстановяването им, което става по следния начин: счупените зъби се изрязват към основата се пробиват два или три отвора по ширината на зъба и в тях се нарязват резби, правят се шпилки и се завинтват плътно в подготвените отвори, шпилките се заваряват към зъбното колело и металът се заварява чрез електрическо заваряване, придавайки му формата на зъб, на зъборезна, фрезова или рендосваща машина или чрез ръчно изпиляване, нанесеният метал се оформя в зъб, след което възстановеният профил се проверява чрез залепване към съвпадащата част и чрез шаблон.
ПРЕДАВКИ
Планиране
1. Обща информация.
2. Класификация на зъбните колела.
3. Геометрични параметри на зъбните колела.
4. Точност на преобразуване на параметри.
5. Динамични взаимоотношения в скоростите.
6. Дизайн на колелата. Материали и допустими напрежения.
1. Обща информация
Предавка- Това е механизъм, който с помощта на предавка предава или преобразува движение с промяна на ъгловите скорости и моменти. Зъбната предавка се състои от колела със зъби, които се зацепват един с друг, образувайки серия от последователно работещи гърбични механизми.
Зъбните колела се използват за преобразуване и предаване на въртеливо движение между валове с успоредни, пресичащи се или пресичащи оси, както и за преобразуване на въртеливото движение в транслационно и обратно.
Предимства на зъбните колела:
1. Постоянство на съотношениетоаз
2. Надеждност и издръжливост на работа.
3. Компактност.
4. Голям диапазон от скорости на предаване.
5. Малък натиск върху валовете.
6. Висока ефективност.
7. Лесна поддръжка.
Недостатъци на зъбните колела:
1. Необходимостта от високо прецизно производство и монтаж.
2. Шум при движение с висока скорост.
3. Невъзможността за безстепенно регулиране на предавателното отношение
решения и.
2. Класификация на зъбните колела
Зъбните колела, използвани в механичните системи, са разнообразни. Използват се както за понижаване, така и за увеличаване на ъгловата скорост.
Класификацията на дизайните на преобразувателя на зъбни колела групира зъбните колела според три критерия:
1. Вид зацепване на зъбите. В техническите устройства се използват зъбни колела с външно (фиг. 5.1, но), с вътрешно (фиг. 5.1, б) и със зъбна рейка (фиг. 5.1, в) зацепване.
Зъбните колела с външно зацепване се използват за преобразуване на въртеливо движение с промяна в посоката на движение. Предавателното отношение варира от -0,1 i -10. Вътрешната предавка се използва, ако е необходимо да се преобразува въртеливото движение, като се запази посоката. В сравнение с външните зъбни колела, зъбното колело има по-малки габаритни размери, по-голямо съотношение на припокриване и повишена якост, но е по-трудно за производство. Зацепването на багажника се използва при преобразуване на въртеливото движение в транслационно и обратно.
2. Според взаимното разположение на осите на валовете разграничават зъбни колела с цилиндрични колела с успоредни оси на валовете (фиг. 5.1,а ), скосени колела с пресичащи се оси (фиг. 5.2), колела с кръстосани оси (фиг. 5.3). Зъбните колела със скосени колела имат по-ниско предавателно отношение (1/6и 6), са по-трудни за производство и експлоатация, имат допълнителни аксиални натоварвания. Винтовите колела работят с повишено приплъзване, износват се по-бързо и имат нисък товароносимост. Тези зъбни колела могат да осигурят различни предавателни отношения за еднакви диаметри на колелата.
3 . Според разположението на зъбите спрямо образуващата на джантата на колелото
има цилиндрични зъбни колела (фиг. 5.4, а), спираловидни (фиг. 5.4, б), шевронни (фиг. 5.5) и с кръгли зъби.
Спиралните зъбни колела имат болка |
||||
по-гладко предавка, по-малко |
||||
технологично |
са еквивалентни |
|||
шпора, но в предаването има |
||||
допълнителен |
товари. |
|||
Двойно спираловидно |
брояч |
|||
трансмисия на наклона на зъбите (шеврон). |
||||
cha има всички предимства на спираловидна |
||||
и балансирани аксиални сили. Но |
||||
трансмисията е малко по-трудна за производство |
||||
ления и монтаж. Криволинейна |
||||
зъбите се използват най-често при коне- |
||||
предавания |
вдигам |
|||
товароносимост, |
гладкост |
|||
работа на високи скорости. |
||||
3. Геометрични параметри на зъбните колела
Да се основните геометрични параметри на зъбните колела (фиг. 5.6) включват: стъпка на зъбите P t , модул m (m = P t /), брой зъби Z, диаметър d на окръжността на стъпката, височина h a на разделителната глава на зъба, височина h f на разделителния крак на зъба, диаметри d a и d f на кръговете на върховете и коритата, ширината на зъбния венец b.
df 1 |
db 1 |
|||
dw 1 (d1 ) |
||||
да 1 |
||||
df 2 |
dw 2 (d2) |
да 2 |
||
db2 |
||||
Диаметър на окръжността d = mZ. С разделителен кръг зъбът на колелото е разделен на разделителна глава и разделителен крак, чието съотношение на размерите се определя от относителното положение на заготовката на колелото и инструмента в процеса на рязане на зъби.
При нулево отместване на оригиналния контур, височината на разделителната глава и крака на зъба на колелото отговарят на тези на оригиналния контур, т.е.
ha = h a * m; hf = (h a * + c*) m,
където h a * е коефициентът на височината на главата на зъба; c * – коефициент на радиален
За колела с външни зъби, диаметърът на окръжността на върховете
da = d + 2 ha = (Z + 2 h a * ) m.
Диаметър на кръга на кухината
df \u003d d - 2 hf \u003d (Z - 2 h a * - 2 c * ) m.
При m ≥ 1 mm h a * = 1, c * = 0,25, d a = (Z - 2,5)m.
За колела с вътрешни зъби, диаметрите на кръговете на горната и долната част са както следва:
da \u003d d - 2 ha \u003d (Z - 2 h a * ) m;
df = d + 2 hf = (Z + 2 h a * + 2 c * ) m.
За колела, изрязани с отместване, диаметрите на върховете и коритата се определят, като се вземе предвид стойността на коефициента на отместване според по-сложни зависимости.
Ако две колела, изрязани без изместване, са захванати, тогава техните кръгове на стъпка ще се докоснат, т.е. съвпадат с първоначалните кръгове. Ъгълът на зацепване в този случай ще бъде равен на ъгъла на профила на оригиналния контур, т.е. първоначалните крака и глави ще съвпадат с разделителните крака и глави. Централното разстояние ще бъде равно на разстоянието между центъра на стъпката, определено чрез диаметрите на кръговете на стъпката:
aw = a = (d1 + d2)/2 = m(Z1 + Z2)/2.
За колела, изрязани с изместване, има разлика за началния и стъпката на диаметъра, т.е.
d w 1 ≠ d 1 ; d w 2 ≠ d 2 ; a w ≠ a ; αw = α.
4. Точност на преобразуване на параметри
AT По време на работа на зъбната предавка теоретично постоянното предавателно отношение претърпява непрекъснати промени. Тези промени са причинени от неизбежните производствени грешки в размера и формата на зъбите. Проблемът с производството на зъбни колела с ниска чувствителност към грешки се решава в две посоки:
а) използването на специални типове профили (например часовниково зъбно колело);
б) ограничаване на производствените грешки.
AT за разлика от такива прости части като валове и втулки, зъбните колела са сложни части и грешките в изпълнението на отделните им елементи не само се отразяват на съвпадението на два отделни зъба, но и засягат динамичните и якостни характеристики на зъбното колело като цяло, т.к. както и точността на предаване и трансформация на въртеливото движение.
Грешките на предавки и предавки, в зависимост от тяхното влияние върху работата на трансмисията, могат да бъдат разделени на четири групи:
1) грешки, засягащи кинематичната точност, т.е. точността на предаването и трансформацията на въртеливото движение;
2) грешки, които влияят на гладката работа на предавката;
3) грешки в контактните точки на зъбите;
4) грешки, водещи до промяна в страничния просвет и засягащи хлабината на трансмисията.
Във всяка от тези групи могат да се разграничат сложни грешки, които най-пълно характеризират тази група, и грешки елемент по елемент, частично характеризиращи ефективността на предаването.
Такова разделение на грешките на групи е в основата на стандартите за допуски и отклонения на предавки: GOST 1643–81 и GOST 9178–81.
За да се оцени кинематичната точност на трансмисията, плавността на въртене, характеристиките на контакта на зъбите и хлабината в разглежданите стандарти, се установяват 12 степени на точност при производството на зъбни колела.
и предавки. Степените на точност в низходящ ред са обозначени с числа 1–12. Степени на точност 1 и 2 съгласно GOST 1643–81 за m > 1 mm и според GOST 9178–81 за 0,1< m < 1 являются перспективными, и для них в стандартах численные значения допусков нормируемых параметров не приводятся. Стандартом устанавливаются нормы кинематической точности, плавности, пятна контакта и бокового зазора, выраженные в допустимых погрешностях.
Разрешено е да се използват зъбни колела и зъбни колела, чиито групи грешки могат да принадлежат с различна степен на точност. Въпреки това, редица грешки, принадлежащи към различни групи по отношение на тяхното влияние върху точността на предаването, са взаимосвързани, поради което се поставят ограничения върху комбинацията от стандарти за точност. И така, нормите на гладкост могат да бъдат с не повече от две степени по-точни или с една степен по-груби от нормите на кинематична точност, а нормите за контакт на зъбите могат да бъдат определени във всяка степен по-точни от нормите на гладкост. Комбинацията от стандарти за точност позволява на дизайнера да създаде най-икономичните трансмисии, като същевременно избира такива степени на точност за индивидуални индикации.
тел, които отговарят на изискванията за производителност за дадена трансмисия, без да се надценяват разходите за производство на трансмисията. Изборът на степени на точност зависи от предназначението, областта на приложение на колелата и обиколната скорост на въртене на зъбите.
Нека разгледаме по-подробно грешките на предавки и зъбни колела, които влияят на тяхното качество.
5. Динамични взаимоотношения в скоростите
Зъбните колела трансформират не само параметрите на движението, но и параметрите на натоварване. В процеса на преобразуване на механичната енергия част от мощността P tr, подадена на входа на преобразувателя, се изразходва за преодоляване на триенето при търкаляне и плъзгане в кинематичните двойки зъбни колела. В резултат на това изходната мощност е намалена. За оценка на загубата
мощност се използва концепцията за ефективност, дефинирана като съотношението на мощността на изхода на преобразувателя към мощността, подадена към неговия вход, т.е.
η = P изход / P вход. |
Ако зъбната предавка преобразува въртеливо движение, тогава, съответно, входната и изходната мощност могат да бъдат определени като
Да обозначим ωout / ωin през i, а стойността T out /T in през i m, която наричаме предавателно отношение на моментите. Тогава изразът (5.3) приема формата
η \u003d i m.
Стойността на η варира от 0,94 до 0,96 и зависи от вида на предаване и предавания товар.
За трансмисия с цилиндрична предавка ефективността може да се определи от зависимостта
η = 1 – cf π(1/Z 1 + 1/Z 2 ), |
където c е корекционен коефициент, който отчита намаляването на ефективността с намаляване на предаваната мощност;
20T изход 292mZ 2 |
|||
20T изход 17,4mZ 2 |
|||
където Тout – изходен въртящ момент, H mm; f е коефициентът на триене между зъбите. За да определите действителните сили върху зъбите на зъбното колело,
Нека да разгледаме процеса на трансформация на товара (фиг. 5.7). Нека задвижващият въртящ момент T 1 бъде приложен към задвижващото зъбно колело 1 с диаметър на окръжността d w l и моментът на съпротивление T 2 на задвижваното колело 2 да бъде насочен в посока, противоположна на въртенето на колелото. При еволвентно зъбно колело точката на контакт винаги е на линия, която е обща норма на контактните профили. Следователно силата на натиск на зъба F на задвижващото колело върху зъба на задвижваното ще бъде насочена по нормата. Прехвърляме силата по линията на действие към полюса на връзката P и я разлагаме на два компонента.
Ft' |
|||||||||||||||||
Ft' |
|||||||||||||||||
Допирателната компонента F t се нарича |
областни сили. Тя е |
||||||||||||||||
извършва полезна работа, преодолявайки момента на съпротивление Т и привеждайки колелата в движение. Стойността му може да се изчисли по формулата
F t = 2T /d w .
Вертикалният компонент се нарича радиална силаи означава F r . Тази сила не работи, а само създава допълнително натоварване на валовете и опорите на трансмисията.
При определяне на величината на двете сили, силите на триене между зъбите могат да бъдат пренебрегнати. В този случай съществуват следните зависимости между общата сила на натиск на зъбите и нейните компоненти:
F n = F t /(cos α cos); |
F r = F t tg α/ cos , |
където α е ъгълът на зацепване.
Зацепването на цилиндрични цилиндрични зъбни колела има редица значителни динамични недостатъци: ограничени стойности на коефициента на припокриване, значителен шум и удари при високи скорости. За да се намалят размерите на трансмисията и да се намали плавността на работа, цилиндричните зъбни колела често се заменят със спираловидни зъбни колела, страничните профили на зъбите на които са еволвентни спираловидни повърхности.
При спираловидни зъбни колела общата сила F е насочена перпендикулярно на зъба. Нека разложим тази сила на два компонента: F t е периферната сила на колелото и F a е аксиалната сила, насочена по протежение на геометричната ос на колелото;
F a = F t tg β, |
където е ъгълът на наклона на зъба.
Така при спираловидно захващане, за разлика от шпорото, има три взаимно перпендикулярни сили F a , F r , F t , от които само F t извършва полезна работа.
6. Дизайн на колелата. Материали и допустими напрежения
Дизайн на колелата.При изучаване на принципите на проектиране на зъбни колела, основната цел е овладяване на методиката за определяне на формата и основните параметри на колелата според условията на работа и експлоатация. Постигането на тази цел е възможно чрез решаване на следните задачи:
а) избор на оптимални материали на колелата и определяне на допустимите механични характеристики;
б) изчисляване на размерите на колелата според условията на контакт и якост на огъване;
в) разработване на дизайна на зъбните колела.
Зъбните колела са типични преобразуватели, за които са разработени много обосновани опции за оптимален дизайн. Обща конструктивна схема на зъбно колело може да бъде представена като комбинация от три основни конструктивни елемента: зъбно колело, главина и централен диск (фиг. 5.9). Формата и размерите на зъбното колело се определят в зависимост от броя на зъбите, модула, диаметъра на вала, както и от материала и технологията на производство на колелата.
На фиг. 5.8 показва примери за конструкции на зъбни колела на механизми. Размерите на колелата се препоръчват да се вземат в съответствие с инструкциите на GOST 13733-77.
Търсене
Може да ви уведомяваме за нови статии,