.JPG)
Prečo potrebujete prevodový pohon? Typy a princípy činnosti ozubených kolies. Časti strojov. Poznámky k prednáške. Základné požiadavky na konštrukciu častí strojov
V dôsledku štúdia by mal študent vedieť:
Oblasť použitia ozubených kolies;
- klasifikácia ozubených kolies.
4.1.1 Úloha a význam ozubených kolies v strojárstve
Prevodové pohony sú najbežnejšími typmi mechanických prevodov. Sú široko používané vo všetkých odvetviach strojárstva, najmä v kovoobrábacích strojoch, automobiloch, traktoroch, poľnohospodárskych strojoch atď., vo výrobe nástrojov, hodinárskom priemysle atď. Používajú sa na prenos výkonu od zlomkov až po desiatky tisíc kilowattov pri obvodových rýchlostiach do 150 m/s a prevodových pomeroch do niekoľkých stoviek a dokonca tisícok, s priemermi kolies od zlomkov milimetra do 6 m alebo viac.
Ozubeným prevodom sa rozumie ozubenie s priamym kontaktom dvojice ozubených kolies. Menšie z prevodových kolies sa zvyčajne nazýva ozubené koleso a väčšie je koleso. Ozubené ústrojenstvo je určené predovšetkým na prenos rotačného pohybu.
4.1.2 Výhody ozubených kolies
1) vysoká nosnosť;
2) malé rozmery;
3) väčšia spoľahlivosť a životnosť (40 000 hodín);
4) stálosť prevodového pomeru;
5) vysoká účinnosť (až 0,97...0,98 v jednom stupni);
6) jednoduchá obsluha.
4.1.3 Nevýhody ozubených kolies
1) zvýšené požiadavky na presnosť výroby a inštalácie;
2) hluk pri vysokých rýchlostiach;
3) vysoká tuhosť, ktorá neumožňuje kompenzáciu dynamického zaťaženia.
4.1.4. Klasifikácia ozubených kolies
1. Na základe vzájomnej polohy geometrických osí hriadeľov sa rozlišujú ozubené kolesá:<>br - s rovnobežnými osami - valcové (obr. 2.3.1.a-d);
- s pretínajúcimi sa osami - kužeľové (obr. 2.3.1.d; f);
- s krížiacimi sa osami - valcová skrutka (obr. 2.3.1.g);
- kužeľovitý hypoid a červ (obr. 2.3.1.h);
- ozubený prevod (obr. 2.3.1.i).
.JPG)
Obrázok 2.3.1 Typy ozubených kolies
2. V závislosti od relatívnej polohy ozubených kolies:
- s vonkajším prevodom (ozubené kolesá sa otáčajú v opačných smeroch);
- s vnútorným ozubením (smer otáčania kolies sa zhoduje).
3. Na základe umiestnenia zubov na povrchu kolies sa rozlišujú ozubené kolesá:
- rovné zuby; špirálový; chevron; s kruhovým zubom.
4. Podľa tvaru profilu zuba sa ozubené kolesá rozlišujú:
- evolventovať;
- s ozubením M. L. Novikova;
- cykloidný.
5. Podľa obvodovej rýchlosti sa rozlišujú prevody:
- pomalá rychlosť ();
- stredná rýchlosť
4. Hlavné typy mechanických prevodov.
Mechanická prevodovka nazývané zariadenie na prenos mechanického pohybu z motora na výkonné orgány stroja. Môže sa to uskutočniť zmenou hodnoty a smeru rýchlosti pohybu s transformáciou typu pohybu. Potreba použitia takýchto zariadení je spôsobená neúčelnosťou a niekedy nemožnosťou priameho spojenia pracovnej časti stroja s hriadeľom motora. Mechanizmy rotačného pohybu umožňujú nepretržitý a rovnomerný pohyb s najmenšou stratou energie na prekonanie trenia a najmenším zotrvačným zaťažením.
Mechanické prevody rotačného pohybu sa delia na:
Podľa spôsobu prenosu pohybu z predného článku na hnaný článok v prevodoch trenie(trenie, remeň) a angažovanosť(reťaz, ozubené koleso, šnek);
Podľa pomeru rýchlostí vedúceho a hnaného spojenia na spomaľovať(prevodovky) a zrýchľovanie(animátori);
Podľa vzájomnej polohy osí hnacieho a hnaného hriadeľa pre ozubené kolesá s paralelný, zmarený A pretínajúci sa hriadeľové osi.
Ozubené kolesá
Ozubená prevodovka sa nazýva trojčlánkový mechanizmus, v ktorom sú dva pohyblivé články ozubené kolesá alebo koleso a hrebeň so zubami, ktoré tvoria rotačný alebo translačný pár s pevným článkom (telesom).
Ozubené ústrojenstvo pozostáva z dvoch kolies, cez ktoré do seba zapadajú. Ozubené koleso s menším počtom zubov sa nazýva výbava s veľkým počtom zubov - koleso.
Planétové prevody
Planetárny sa nazývajú ozubené kolesá obsahujúce ozubené kolesá s pohyblivými osami. Prevodovka pozostáva z centrálneho kolesa s vonkajšími zubami, centrálneho kolesa s vnútornými zubami, unášača a satelitov. Satelity sa otáčajú okolo svojich osí a spolu s osou okolo centrálneho kolesa, t.j. pohybovať sa ako planéty.
Šnekové prevody
Šnekový prevod slúži na prenos rotácie z jedného hriadeľa na druhý, keď sa osi hriadeľov pretínajú. Uhol kríženia je vo väčšine prípadov 90º. Najbežnejší šnekový prevod pozostáva z tzv Archimedov červ, t.j. skrutka s lichobežníkovým závitom s profilovým uhlom v axiálnom reze rovným dvojnásobku uhla záberu (2 α = 40) a šnekové koleso.
Vlnové mechanické prevody
Prenos vĺn je založený na princípe transformácie pohybových parametrov v dôsledku vlnovej deformácie pružného článku mechanizmu.
Vlnové prevody sú typom planétového prevodu, v ktorom je jedno z kolies pružné.
Trecie prevody
Ozubené kolesá, ktorých činnosť je založená na využití trecích síl vznikajúcich medzi pracovnými plochami dvoch rotačných telies pritlačených na seba, sa nazývajú trecie prevody.
Remeňové pohony
Opásanie pozostáva z dvoch kladiek namontovaných na hriadeľoch a remeňa, ktorý ich pokrýva. Remeň je umiestnený na remenici s určitým napätím, čo poskytuje dostatočné trenie medzi remeňom a remenicami na prenos sily z hnacej remenice na hnanú remenicu.
Podľa tvaru prierezu remeňa sa rozlišujú: plochý remeň, klinový remeň a kruhový remeň
Reťazové prevody
Reťazový prevod pozostáva z dvoch kolies so zubami (reťazovými kolesami) a reťaze, ktorá ich obopína. Najbežnejšie prevody sú s puzdrovo-valčekovou reťazou a ozubenou reťazou.Reťazové prevody sa používajú na prenos stredných výkonov (nie viac ako 150 kW) medzi paralelnými hriadeľmi v prípadoch, keď sú medzinápravové vzdialenosti pri ozubených prevodoch veľké.
Prevodovka skrutka-matica
Prevodovka skrutka-matica slúži na premenu rotačného pohybu na translačný pohyb. Široké používanie takýchto prevodov je dané skutočnosťou, že s jednoduchým a kompaktným dizajnom je možné vykonávať pomalé a presné pohyby.
V leteckom priemysle sa prevodovka skrutka-matica používa v mechanizmoch riadenia lietadiel: na pohyb vzletových a pristávacích klapiek, na ovládanie vyvažovacích plôšok, otočných stabilizátorov atď.
Medzi výhody prevodovky patrí jednoduchosť a kompaktnosť konštrukcie, veľký nárast sily a presnosť pohybu.
Nevýhodou prevodovky je veľká strata trením a s tým spojená nízka účinnosť.
Vačkové mechanizmy
Vačkové mechanizmy(obr. 2.26) sú z hľadiska šírky použitia na druhom mieste po ozubených pohonoch. Používajú sa v obrábacích strojoch a lisoch, spaľovacích motoroch, strojoch v textilnom, potravinárskom a polygrafickom priemysle. V týchto strojoch vykonávajú funkcie podávania a odoberania nástrojov, podávania a upínania materiálu v strojoch, tlačenia, otáčania, presúvania výrobkov atď.
Druhy mechanických prevodov a prevodových mechanizmov
Rotačný pohyb v strojoch sa prenáša pomocou trecích, ozubených, remeňových, reťazových a závitovkových prevodov. Dvojicu, ktorá vykonáva rotačný pohyb, budeme konvenčne nazývať kolesá. Koleso, z ktorého sa prenáša rotácia, sa zvyčajne nazýva hnacie koleso a koleso prijímajúce pohyb sa nazýva hnané koleso.
Akýkoľvek rotačný pohyb je možné merať v otáčkach za minútu. Keď poznáme počet otáčok hnaného kolesa za minútu, môžeme určiť počet otáčok hnaného kolesa. Otáčky hnaného kolesa závisia od pomeru priemerov spojených kolies. Ak sú priemery oboch kolies rovnaké, kolesá sa budú otáčať rovnakou rýchlosťou. Ak je priemer hnaného kolesa väčší ako hnacie koleso, hnané koleso sa bude točiť pomalšie a naopak, ak je jeho priemer menší, bude robiť viac otáčok. Toľkokrát je počet otáčok hnaného kolesa menšie číslo otáčky pohonu, koľkokrát je jeho priemer väčší ako priemer hnacieho kolesa.
Závislosť počtu otáčok od priemerov kolies.
V strojárstve je pri navrhovaní automobilov často potrebné určiť priemery kolies a počet ich otáčok. Tieto výpočty je možné vykonať na základe jednoduchých aritmetických pomerov. Napríklad, ak podmienečne označíme priemer hnacieho kolesa ako D 1, hnaný priemer cez D 2, počet otáčok hnacieho kolesa cez n 1, počet otáčok hnaného kolesa cez n 2, potom sú všetky tieto veličiny vyjadrené jednoduchým vzťahom:
D2/D1 = n1/n2
Ak poznáme tri veličiny, tak ich dosadením do vzorca ľahko nájdeme štvrtú, neznámu veličinu.
V technike musíme často používať výrazy: „prevodový pomer“ a „prevodový pomer“. Prevodový pomer je pomer počtu otáčok hnacieho kolesa (hriadeľa) k počtu otáčok hnaného kolesa a prevodový pomer je pomer medzi rýchlosťami kolies bez ohľadu na to, ktoré z nich je hnané. Matematicky je prevodový pomer napísaný takto:
n1/n2 = i alebo D2/Di = i
Kde i- prevodový pomer. Prevodový pomer je abstraktná veličina a nemá žiadny rozmer. Prevodový pomer môže byť akýkoľvek - buď celý alebo zlomkový.
Prenos trením
Pri trecom prevode sa rotácia z jedného kolesa na druhé prenáša pomocou trecej sily. Obe kolesá sú pritlačené k sebe určitou silou a v dôsledku trenia, ktoré medzi nimi vzniká, sa navzájom otáčajú. Nevýhoda trecieho prevodu: veľká sila, ktorá tlačí na kolesá, spôsobuje dodatočné trenie, a preto vyžaduje dodatočnú silu na otáčanie. Navyše, keď sa kolesá otáčajú, bez ohľadu na to, ako sú pritlačené k sebe, šmýkajú sa. Preto tam, kde sa vyžaduje presný pomer otáčok kolies, sa trecí prevod neospravedlňuje.
Výhody trecieho prevodu:
Jednoduchosť výroby valivých prvkov;
Rovnomerné otáčanie a tichý chod;
Možnosť plynulej regulácie otáčok a zapínania/vypínania za chodu;
Prevodovka má vďaka šmykovým schopnostiam bezpečnostné vlastnosti.
Nevýhody trecieho prevodu:
preklzávanie vedúce k premenlivým prevodovým pomerom a strate energie;
Potreba poskytnúť tlak.
Použitie trecieho prevodu:
V strojárstve sa na plynulé riadenie otáčok najčastejšie používajú bezstupňové trecie prevodovky.
Trecie prevody:
a - predný prevod, b - uhlový prevod, c - valcový prevod.
V domácich zariadeniach môže byť prenos trenia široko používaný. Obzvlášť prijateľné sú valcové a predné prevody. Kolesá pre prevody môžu byť vyrobené z dreva. Pre lepšiu priľnavosť by mali byť pracovné plochy kolies „opláštené“ vrstvou mäkkej gumy s hrúbkou 2-3 mm. Guma môže byť buď pribitá malými klinčekmi alebo prilepená lepidlom.
Výbava
V ozubených prevodoch sa otáčanie z jedného kolesa na druhé prenáša pomocou zubov. Ozubené kolesá sa otáčajú oveľa ľahšie ako trecie kolesá. Vysvetľuje to skutočnosť, že tu nie je potrebné vôbec stláčať koliesko na koleso. Pre správne zapojenie a ľahká práca kolesá, profil zuba sa robí pozdĺž určitej krivky nazývanej evolventa.
v prenášať rotačný pohyb;
v zmeniť počet otáčok za minútu;
v zvýšenie alebo zníženie rotačnej sily;
v zmeniť smer otáčania.
V závislosti od tvaru kolies a ich vzájomnej polohy sa rozlišujú: typy ozubených kolies : cylindrický, kužeľový, šnekový, hrebeňový, planétový.
Čelne ozubené koleso pozostáva z dvoch alebo viacerých valcových kolies namontovaných na paralelných hriadeľoch.
Ryža. 215 Čelné ozubené koleso
Kužeľový prevod pozostáva z dvoch kužeľových kolies umiestnených na dvoch hriadeľoch, ktorých osi sa pretínajú. Uhol priesečníka môže byť ľubovoľný, ale zvyčajne je to 90º.
Ryža. 216 Kužeľový prevod
Závitovkový prevod (ozubené koleso a špirálové koleso) - mechanický prevod uskutočňovaný záberom závitovky a pridruženého závitovkového kolesa. Závitovkový prevod sa používa na pretínanie, ale nepretínajúce sa hriadele. Závitovkový prevod pozostáva zo skrutky (šneku) a ozubeného kolesa.
Ryža. 217 Šnekový prevod
Šnekové prevody majú množstvo jedinečných vlastností. Po prvé, môže sa použiť iba ako hnacie koleso a nemôže byť žiadnym spôsobom hnané. To je veľmi výhodné pre mechanizmy, ktoré sú potrebné na zdvíhanie a držanie nákladu bez namáhania motora. Je ich veľa možné aplikácie Táto vlastnosť závitoviek je napríklad v mnohých typoch žeriavov a nakladačov, železničných závor, padacích mostov, navijakov. Veľmi časté využitie šnekového prevodu LEGO je v dizajne chápadla pre robotické rameno.
Po druhé, charakteristickým znakom šnekového prevodu je to, že má veľký prevodový pomer. Preto sa šnekové prevody používajú ako redukčné prevody vždy, keď je veľmi vysoký krútiaci moment.
Záver: Šnekový prevod má niekoľko výhod:
v Zaberá málo miesta.
v Má samobrzdiace vlastnosti.
v Mnohonásobne zníži otáčky.
v Zvyšuje hnaciu silu.
v Zmení smer otáčavého pohybu o 90°.
Prevodovka s hrebeňom a pastorkom – mechanický prevod, ktorý premieňa rotačný pohyb ozubeného kolesa na pohyb vpred lamely a naopak. Hrebeň si možno predstaviť ako kruh veľkého ozubeného kolesa pretiahnutého v priamke.
Treba poznamenať, že v súpravách LEGO sú ozubené kolieska a vnútorné prevody.
Ozubené koleso - ide o špeciálny typ ozubených kolies, ich zuby sú umiestnené na bočnej ploche. Takéto ozubené koleso zvyčajne funguje v tandeme s čelným ozubeným kolesom.
Ryža. 220 korunkové kĺby a čelné kolesá s 8 a 24 zubami
Vnútorné prevody mať prerezané zuby zvnútra. Pri ich použití dochádza k jednostrannému otáčaniu hnacieho a hnaného ozubeného kolesa. Táto ozubená prevodovka má nižšie náklady na trenie, čo znamená vyššiu účinnosť*. Ozubené kolesá s vnútorným ozubením sa používajú v mechanizmoch s obmedzenými rozmermi, v planétových prevodoch a v pohone robotického manipulátora.
Ryža. 221 Vnútorný prevod
Vnútorný prevod LEGO má na vonkajšej strane zuby, takže ho možno použiť v prevodoch ako 56-zubové čelné ozubené koleso.
Ryža. 222 Spôsoby spojenia vnútorného ozubeného kolesa s čelným kolesom, korunovým kolesom a šnekom
Ryža. 223 Spôsob pripojenia kolesa s vnútorným ozubením k motoru
Planétový prevod
Planétový prevod (diferenciál) - mechanický systém pozostávajúci z niekoľkých planétových ozubených kolies (ozubení) rotujúcich okolo centrálneho, centrálneho kolesa. Planétové prevody sú zvyčajne spolu uzamknuté pomocou nosiča. Planétové koleso môže tiež obsahovať prídavné vonkajšie ozubené koleso, ktoré je vnútorne v zábere s planétovými kolesami.
Táto prevodovka našla široké uplatnenie, používa sa napríklad v kuchynských spotrebičoch alebo automatických prevodovkách automobilov.
Hlavné prvky planétového prevodu možno považovať za tieto:
v Slnečné koleso: umiestnené v strede;
v Nosič: pevne upevňuje osi niekoľkých planétových ozubených kolies (satelitov) rovnakej veľkosti voči sebe navzájom, v zábere s centrálnym kolesom;
v Kruhové koleso: vonkajšie ozubené koleso, ktoré má vnútorný záber s planétovými kolesami.
Ryža. 224 Príklad planétového súkolesia: unášač je nehybný, slnko vedie, koruna je poháňaná
V planétovom prevode sa krútiaci moment prenáša pomocou ktoréhokoľvek (v závislosti od zvoleného prevodu) dvoch jeho prvkov, z ktorých jeden je pohon, druhý je poháňaný. Tretí prvok je nehybný (tabuľka 8).
Tabuľka 8. Prvky planétových prevodov
|
Opravené |
Vedenie |
Otrok |
Vysielanie |
|
koruna |
Smerom nadol |
||
|
Zvyšovanie |
|||
|
slnko |
Smerom nadol |
||
|
Zvyšovanie |
|||
|
Nosič |
Reverzne, dole |
||
|
Obrátiť, posilniť |
Reverse - zmena pohybu mechanizmu do opačného smeru.
Ryža. 225 Príklad konštrukcie planétového prevodu: koruna je nehybná, unášač je poháňaný, slnko je poháňané
Mechanické prevodovky s pružnými prvkami
Na prenos pohybu medzi hriadeľmi umiestnenými relatívne ďaleko od seba sa používajú mechanizmy, v ktorých sa sila z hnacieho článku na hnaný článok prenáša pomocou pružných článkov. Ako flexibilné články sa používajú remene, šnúry a reťaze rôznych vzorov.
Prevodovky s pružnými článkami dokážu zabezpečiť konštantný a variabilný prevodový pomer s postupnou alebo plynulou zmenou jeho hodnoty.
Opásanie
Remeňový pohon pozostáva z dvoch remeníc namontovaných na hriadeľoch a remeňa, ktoré tieto remenice pokrýva. Zaťaženia sa prenášajú v dôsledku trecích síl vznikajúcich medzi kladkami a remeňom v dôsledku ich napätia. Remeňový pohon je málo citlivý na vzájomnú polohu hnacieho a hnaného hriadeľa. Dajú sa dokonca natočiť k sebe v pravom uhle, prípadne nasadiť remeň vo forme skríženej slučky a vtedy sa zmení smer otáčania hnaného hriadeľa.
Ryža. 226 Remeňový pohon
Reťazový prevod
Ryža. 227 Reťazový pohon
Prenos trením
Ryža. 228 Trecí prevod
Pri trecom prevode sa rotácia z jedného kolesa na druhé prenáša pomocou trecej sily. Obe kolesá sú na seba tlačené určitou silou a v dôsledku trenia, ktoré medzi nimi vzniká, sa jedno otáča druhé.
Trecie prevody sú široko používané v automobiloch. Nevýhoda trecieho prevodu: veľká sila, ktorá tlačí na kolesá, spôsobuje dodatočné trenie vo vozidle, a preto vyžaduje dodatočnú silu na otáčanie.
Navyše, keď sa kolesá otáčajú, bez ohľadu na to, ako sú pritlačené k sebe, šmýkajú sa. Preto tam, kde sa vyžaduje presný pomer otáčok kolies, sa trecí prevod neospravedlňuje.
Projekt "Automatická závora":
1. Zostrojte model automatickej závory.
Technické údaje:
b) konštrukcia používa závitovkový prevod;
c) automatické zdvíhanie a spúšťanie ramena bariéry by malo prebiehať pomocou ultrazvukového snímača.
4. V rámci krúžku robotiky vyrobte automatickú zábranu.
6. Do zošita si zapíšte popis automatickej závory.
Projekt "Povorotnaya"plošina":
1. Zostrojte model gramofónu.
Technické údaje:
b) konštrukcia používa vnútorný prevod;
c) automatické otáčanie plošiny prebieha pomocou dotykového senzora (svetelný senzor).
4. V rámci krúžku robotiky urobte otočný tanier.
6. Do zošita napíšte popis otočného taniera.
Projekt „Posúvanieautomatické dvere":
1. Navrhnite model automatických posuvných dverí.
Technické údaje:
a) model obsahuje jeden servomotor, mikrokontrolér NXT;
b) konštrukcia využíva ozubený prevod;
c) automatické otváranie dverí prebieha pomocou ultrazvukového snímača (svetelný snímač).
2. Do zošita načrtnite model.
3. Diskutujte o projekte so svojím učiteľom.
4. V rámci krúžku robotiky vyrobte model automatických posuvných dverí.
5. Pomocou programovacieho jazyka NXT-G napíšte program na ovládanie modelu.
6. Do zošita si zapíšte popis modelu automatických posuvných dverí.
Účel prevodovky – prenášať pohyb z jedného hriadeľa na druhý so zmenami uhlových rýchlostí a momentov vo veľkosti a smere. Táto prevodovka pozostáva z dvoch kolies. Prenos krútiaceho momentu v ozubenom prevode sa uskutočňuje tlakom zubov v zábere jedného kolesa na zuby druhého. Ozubené prevodovky sú široko používané v Rusku av zahraničí kvôli ich výhodám v porovnaní s inými mechanickými prevodmi.
Výhody: vysoká životnosť a vysoká spoľahlivosť; vysoká účinnosť (až 0,98); stálosť prevodového pomeru; možnosť použitia v širokom rozsahu krútiacich momentov, otáčok a prevodových pomerov; malý rozmery; jednoduchosť obsluhy.
nedostatky: prítomnosť hluku; nemožnosť hladkej zmeny prevodového pomeru; potreba vysokej presnosti výroby a inštalácie, čo zvyšuje ich cenu.
Podľa pôvodného obrysu sú ozubené kolesá rozdelené:
- evolventné – bežné hlavne v priemysle;
- s kruhovým profilom (radenie M. L. Novikov) - používa sa pre prevody s veľkým zaťažením.
Pri evolventnom ozubení má pracovná plocha zuba evolventný profil. Ďalej budeme uvažovať len prevody s evolventným prevodom.
Prevodové pohony zahŕňajú valcové, kužeľové, planétové, vlnové atď.
Čelné ozubené kolesá
Čelne ozubené kolesonazývaná prevodovka s paralelnou nápravou. Dodávajú sa s rovnými zubami (obr. 4.13, A),šikmý zub (obr. 4.13, b), a šípka (obr. 4.13, V)(β – uhol sklonu zubov). Odporúča sa neprekračovať maximálne prevodové pomery v jednom stupni, pretože inak sa celkové rozmery mechanizmov zväčšia v porovnaní s dvojstupňovou prevodovkou s rovnakým prevodovým pomerom.
Výhody ozubené kolesá so šípovými a šikmými zubami v porovnaní s rovnými zubami: väčšia pevnosť v ohybe zubov (viac
Ryža. 4.13
nosnosť); väčšia plynulosť záberu a nízka hlučnosť, ako aj nižšie dynamické zaťaženie.
nedostatky, prítomnosť axiálnej sily v špirálových prevodoch; veľká zložitosť výroby.
Skrutkové prevody sa používajú pri obvodových rýchlostiach m/s; chevronové prevody - hlavne pri silne zaťažených prevodoch.
Kinematika a geometria valcových ozubených kolies. Prevodový pomer, kde je uhlová frekvencia otáčania i-tého hriadeľa.
Pre vonkajšie ozubenie (pozri obr. 4.4, A- otáčanie kolies v rôznych smeroch) i brané so znakom „–“ pre interné (pozri obr. 4.4, b– rotácia v jednom smere) so znamienkom „+“. Z kinematickej podmienky - rovnosť rýchlostí v mieste dotyku zubov kolesa, získame ,
kde je rýchlosť otáčania kolesa i-ro; je priemer rozstupu ozubeného kolesa.
Ak vezmeme ( je počet zubov i-tého kolesa) a vezmeme do úvahy vzťah (4.3), dostaneme
(4.4)
kde je prevodový pomer (vždy kladná hodnota). Menší z prevodov je zvykom volať do páru výbava a označte „w“ alebo „1“ a väčší je koleso("k" alebo "2"),
Existujú redukčné prevody (obr. 4.14, A), ktoré znižujú rýchlosť otáčania a používajú sa v prevodovkách;
Ryža. 4.14
rýchlobehy (RPS. 4.14, b), ktoré zvyšujú rýchlosť otáčania a používajú sa v multiplikátoroch.
Ozubené kolesá sa používajú hlavne s evolventným prevodom, ktorý poskytuje konštantný prevodový pomer, nízke klzné rýchlosti v zábere a jednoduchú výrobu. Keďže v prevodovke prevláda valivé trenie a klzné trenie je nízke, má vysokú účinnosť. Tento záber je málo citlivý na odchýlku stredovej vzdialenosti. Pri evolventnom ozubení má pracovná plocha zuba tvar evolventy. Evolventa nazývaná krivka, ktorá je opísaná priamkou N–N vytvárajúcou bod, ktorá sa valí bez kĺzania pozdĺž hlavnej kružnice s priemerom. Generujúca priamka je vždy kolmá na evolventu a úsečka je jej polomerom zakrivenia (obr. 4.15).
Prejdime k úvahe o geometrii evolventných ozubených kolies.
Na obr. Obrázok 4.16 znázorňuje špirálové ozubené koleso, pre ktoré je normálne stúpanie určené vzorcom
kde – obvodová rozstup je vzdialenosť medzi rovnakými profilmi susedných zubov, meraná pozdĺž oblúka rozstupovej kružnice ozubeného kolesa, – uhol sklonu zubov.
Ryža. 4.15
Ryža. 4.16
Obvodový modul je hodnota, ktorá je niekoľkonásobne menšia ako obvodový krok:
Vydelením vzorca (4.5) π dostaneme
kde je normálny modul, špecifikovaný podľa GOST, ktorý umožňuje použiť štandardné nástroje, napríklad modulárne frézy.
Modul je hlavným parametrom ozubenia.
Dĺžka rozstupovej kružnice ozubeného kolesa je určená vzorcom
Vydelením oboch strán rovnosti π dostaneme výraz na určenie priemeru stúpania
čo potvrdzuje vzťah prijatý vo vzorci (4.4).
Ozubené kolesá sú rezané pomocou stojana na náradie. Kruh ozubeného kolesa, na ktorom sa stúpanie p a uhol záberu rovná stúpaniu a uhlu profilu a stojana na nástroje, sa nazýva rozdeľujúci ( d). Zapnuté Na stojane je deliaca rovina rovinou, na ktorej sa hrúbka zubov rovná šírke dutiny. Združené páry ozubených kolies sa navzájom dotýkajú na zaberacej tyči. Kruhy prechádzajúce cez záberový pól R a prevaľovanie sa cez seba bez pošmyknutia sa nazývajú počiatočné(Obr. 4.17, A, kde sú priemery počiatočných kružníc; je uhol záberu). Segment čiary ABčiara záberu ohraničená kružnicami vrcholov zubov ozubeného kolesa a kolesa sa nazýva aktívny úsek čiary záberu Táto čiara určuje začiatok vstupu dvojice zubov do záberu a zo záberu.
Vzdialenosť medzi počiatočnou a rozstupovou kružnicou sa nazýva posunutie počiatočného obrysu. Pomer tohto posunutia k T nazývaný koeficient
Ryža. 4.17
posuny (obr. 4.18). Rez a počiatočný priemer sú rovnaké. Keď je zub prerezaný, je to eliminované zavedením pozitívneho ofsetu. Ak sa pridá offset, celkový koeficient ofsetu sa bude rovnať
V tomto prípade majú zuby kolies rovnakú výšku, ale výšku hlavy a drieku zuba, priemery kruhov vrcholov
Ryža. 4.18
pneumatiky a priehlbiny sú rôzne. Hrúbka zubov ozubeného kolesa sa zväčšuje a koleso sa zmenšuje. Ak podmienkou nie ste vy
je vyplnené, potom musíte zadať koeficient vyrovnania vyrovnávania.
Hlavné geometrické charakteristiky špirálového valcového prevodu vonkajšieho ozubenia pri X= О sú znázornené na obr. 4,17, b:
Priemer rozstupu
Oblasť záberu ozubeného kolesa je znázornená na obr. 4.19, kde je šírka zubov ozubeného kolesa a kolesa; je pracovná šírka zuba, pri ktorej dochádza k ich kontaktu:
kde je relatívna šírka zubov (väčšia hodnota pre vyššie zaťaženie);
(4.12)
– medziosová vzdialenosť („+“ – pre vonkajšie ozubenie, „-“ – pre vnútorné ozubenie).
Ryža. 4.19
Geometrické parametre náhradného kolesa pre šikmé ozubené kolesá. Analytické stanovenie ohybových napätí v nebezpečnom úseku špirálových zubov je náročné vzhľadom na ich krivočiary tvar a naklonenú polohu kontaktných čiar. Preto prechádzajú zo špirálových ozubených kolies na evolventné prevody s priamymi zubami. Napätia, ako pri rovných zuboch, možno určiť zvážením normálneho prierezu šikmých zubov (obr. 4.20).
V normálnom reze získame elipsu s poloosami A A b:
Pomocou výrazu známeho z geometrie určíme polomer kružnice elipsy v bode dotyku R s protiľahlým kolesom:
Priemer stúpania ekvivalentného prevodu
Vezmeme, dostaneme vzorec . Dosadením určíme počet zubov ekvivalentného kolesa
Výpočty skrutkových ozubených kolies na pevnosť sa vykonávajú pre ekvivalentné valcové čelné ozubené kolesá s priemerom rozstupovej kružnice a počtom zubov.
Výroba ozubených kolies. Existujú dva spôsoby rezania zubov: kopírovanie a valcovanie.
Metóda kopírovania pozostáva z rezania dutín medzi zubami modulárnymi kotúčovými frézami (obr. 4.21a) alebo prsty (obr. 4.21, b). Po rozrezaní každého
Ryža. 4.20
Ryža. 4.21
V priehlbine sa obrobok otáča krokom záberu. Dutinový profil je kópiou profilu rezných hrán frézy. Na rezanie ozubených kolies s rôzne čísla zuby vyžadujú rôzne nástroje. Metóda kopírovania je málo produktívna a menej presná ako zabehnutie.
Pri brúsení sa fréza nahradí brúsnym kotúčom príslušného profilu.
Metóda zábehu je založená na reprodukovaní záberu páru ozubených kolies, ktorého jedným z prvkov je rezací nástroj– rezač varnej dosky (obr. 4.22, A), dolbyak (obr. 4.22, b) alebo hrebeňový hrebeň (obr. 4.22, V). Pri rezaní hrebeňom na ozubenie sa obrobok otáča okolo svojej osi a stojana na nástroje 1 vykonáva vratný pohyb rovnobežný s osou obrobku 2 a translačný pohyb rovnobežný s dotyčnicou k okraju obrobku. Čelné a šikmé ozubené kolesá s veľkým záberovým modulom sú rezané pomocou hrebeňov. Pri rezaní odvalovou frézou, ktorá má vo svojej axiálnej časti tvar stojana na nástroje, sa obrobok a fréza otáčajú okolo svojich osí, čím je zabezpečená kontinuita procesu. Fréza má tvar ozubeného kolesa s reznou hranou. Vykonáva vratný pohyb pozdĺž osi obrobku a otáča sa spolu s obrobkom. Na rezanie valcových kolies
Ryža. 4.22
s vonkajším usporiadaním zubov sa používa fréza a hrebeň, na rezanie kotúčov s vnútorným a vonkajším usporiadaním zubov sa používajú frézy.
Materiály prevodovky. Ak sa mechanické spracovanie vykonáva po tepelnom spracovaní, potom by tvrdosť ozubených kolies mala byť HB 350. Tento materiál sa používa v malomodulových prevodoch a v prevodoch s modulom T< 2. Ak chcete zmenšiť veľkosť ozubených kolies (zvyčajne s t> 2) je potrebné spevniť pracovnú plochu zuba, čo zvyšuje prípustné kontaktné napätia. Objemové kalenie sa používa pre stredne uhlíkové ocele (napríklad 40Х, 40ХН atď.) na tvrdosť HRCa > 45÷55. Toto tvrdenie spôsobuje, že jadro je menej tvárne, čo prispieva k lámaniu zubov. V moderných prevodoch je viskózne jadro zachované a spevnená je iba pracovná plocha zuba tepelnými (povrchové kalenie vysokou frekvenciou), chemicko-tepelnými metódami (cementácia a nitridácia), metódou fyzikálneho vystavenia vysokým energiám (laser kalenie, iónová nitridácia) atď. Pri cementovaní ocelí 12KhNZA , 18Х2НМА, 15ХФ povrchová tvrdosť 56–62 HRC3; pri nitridácii ocelí 38Х2У, 38Χ2ΜΙΟΛ – 50–55 HRC3; s iónovou nitridáciou – 80–90 HRCe; s laserovým kalením – 56–60 HRCe; s povrchovým kalením pracovnej plochy zuba sa hmotnosť prevodovky zníži 1,5–2 krát a jej celkové rozmery sa zodpovedajúcim spôsobom znížia.
Presnosť prevodovky. Norma poskytuje stupne presnosti prevodu 1–12 (od najpresnejšieho po najmenej presné). Najbežnejšie presnosti sú: 6 – zvýšená presnosť (až v= 20 m/s); 7 – normálna presnosť (až v = 12 m/s); 8 – znížená presnosť (až v= 6 m/s); 9 – hrubá presnosť (až v= 3 m/s). Hodnoty najvyšších povolených rýchlostí v sú uvedené pre čelné ozubené kolesá a pre šikmé ozubené kolesá sa musia zvýšiť približne 1,5-krát. Stupeň presnosti je priradený s prihliadnutím na prevádzkové podmienky prevodovky a požiadavky na ňu.
Stupeň presnosti charakterizujú tieto hlavné ukazovatele:
- etalón kinematickej presnosti kolesa, ktorý stanovuje hodnotu celkovej chyby uhla natočenia ozubených kolies na otáčku. Je to dôležitý ukazovateľ pre vysoko presné deliace mechanizmy;
- norma plynulého chodu kolesa, ktorá určuje veľkosť zložiek celkovej chyby uhla natočenia ozubeného kolesa mnohokrát opakovanej počas jednej otáčky ozubeného kolesa. Je spojená s výrobnou nepresnosťou pozdĺž stúpania π profilu a spôsobuje dodatočné dynamické zaťaženie v zábere;
- kontaktná norma, charakterizujúca úplnosť lícovania bočných plôch páriacich zubov. Posudzuje sa podľa značky na pracovnej ploche zuba po kontakte s rotujúcim kolieskom, ktorého zuby sú mazané farbou (obr. 4.23).
Stupeň presnosti musí zodpovedať obvodovej rýchlosti v sieti: čím je vyššia, tým vyššia musí byť presnosť prenosu. V závislosti od stupňa presnosti a rozmerov sú stanovené tolerancie pre jednotlivé prvky ozubenia a prevodovky.
Bočná vôľa medzi zubami (obr. 4.24, kde – tolerancia; – minimálna a maximálna bočná vôľa) by mala zabezpečiť voľné otáčanie kolies a eliminovať zasekávanie. Je určená typom kolesovej spojky z L predtým N. Najväčšia medzera je A, a ten najmenší N. Pre prevody s modulom t> Nainštalované sú 1 typy rozhraní A, B, C, D, E, N. Bežne používané párovanie IN, a pre spiatočku S. Pre prevodovky s malým modulom (T < 1) виды сопряжений D, E, F, G, H.Častejšie používané E, a pri spiatočke F. Je povolené použiť jednorazovo
Ryža. 4.23
Ryža. 4.24
osobné stupne presnosti pre jednotlivé ukazovatele, napríklad kedy T≥ 1 7-6-7-V (7 je norma kinematickej presnosti, 6 je norma hladkosti, 7 je norma kontaktu) a s rovnakou presnosťou pre všetky ukazovatele (7-7-7-V) , napíšte 7-V.
Druhy zubného kazu. Pri prevádzke valcových ozubených kolies sú možné rôzne poškodenia zubov kolies: mechanické a molekulárno-mechanické opotrebovanie, ako aj zlomenie zubov.
Mechanické opotrebovanie. Obsahuje:
- odlupovanie pracovné plochy (obr. 4.25, A). Toto je najčastejšia príčina zlyhania mazaných prevodov. Poškodenie je únavového charakteru. Praskliny až odštiepenie vznikajú hlavne na drieku zubu v miestach nerovností, ktoré zostali po finálnom opracovaní. Počas práce sa počet jamiek v dôsledku zaťaženia zubov zvyšuje a ich veľkosti sa zväčšujú. Profil zubov sa deformuje, povrch sa stáva nerovným a dynamické zaťaženie sa zvyšuje. Proces štiepania sa zintenzívni a pracovná plocha na drieku zuba sa zničí. Postupné štiepanie je nebezpečné - praskliny z jamiek sa môžu rozšíriť a zasiahnuť celý povrch nôh. Ak nie je k dispozícii žiadne mazivo alebo jeho množstvo je zanedbateľné, triesky sa zriedka pozorujú, pretože výsledné poškodenie je vyhladené. Odolnosť proti trieskam sa zvyšuje so zvyšujúcou sa tvrdosťou povrchu zubov, čistotou spracovania a správnym výberom maziva;
- nosiť, zuby (obr. 4.25, 6) – opotrebovanie pracovných plôch zubov, ktoré sa zvyšuje so zvyšujúcim sa kontaktným namáhaním a špecifickým sklzom. Opotrebenie deformuje evolventný profil, dynamický
Ryža. 4.25
zaťaženie. Pretože k najväčšiemu kĺzaniu dochádza v počiatočných a konečných bodoch kontaktu zubov, najväčšie opotrebovanie sa pozoruje na nohách a hlavách zubov. Opotrebenie sa výrazne zvyšuje v dôsledku nerovností na pracovných plochách zuba po spracovaní, ako aj pri znečistení ozubeného prevodu abrazívnymi časticami (abrazívne opotrebenie). Pozoruje sa pri práci s otvorenými mechanizmami. Ak sú nerovnosti menšie ako hrúbka olejového filmu, opotrebenie sa zníži, ale pri nedostatočnom mazaní sa zvyšuje. Dá sa znížiť znížením kontaktných napätí σΗ, zvýšením odolnosti povrchu zuba proti opotrebovaniu (zvýšenie tvrdosti pracovných plôch zubov, výber správneho maziva).
Molekulárne mechanické opotrebenie. Toto opotrebovanie sa objavuje ako zaváranie(obr. 4.25, c) pod vysokým tlakom v oblasti, kde nie je olejový film. Zodpovedajúce povrchy zubov k sebe priľnú tak silno, že častice z povrchu mäkšieho zuba sú privarené k povrchu zubov druhého kolesa. Vzniknuté výrastky na zuboch sa aplikujú na pracovné plochy iných zubov. Zadretie je obzvlášť intenzívne vo vákuu alebo keď sú pracovné plochy zuba vystavené vysoký krvný tlak. Zadieraniu sa predchádza zvýšením tvrdosti a znížením drsnosti povrchu a správnym výberom olejov pre extrémne tlaky.
Aby sa zabránilo odštiepeniu pracovných plôch zubov, je potrebné vypočítať prenos pre kontaktnú pevnosť.
Zlomené zuby. Toto je najnebezpečnejší typ poškodenia. Má únavový charakter a zvyčajne chýba v ozubených kolesách prevodoviek, keď ich pracovné plochy nie sú kalené. Zlomenie zubov je dôsledkom opakovane sa striedajúcich napätí, ktoré v nich vznikajú pri ohýbaní pri preťažení. Únavové trhliny vznikajú na báze zuba na strane, kde vzniká najväčšie ťahové napätie od ohybu. Zlomenina sa vyskytuje v úseku na báze zuba.
Zlomeniu sa zabráni výpočtom pevnosti na základe ohybových napätí.
Sily v zábere valcových ozubených kolies. Sila pôsobiaca na zub špirálového kolesa F možno rozdeliť na tri zložky F t , F r , F a (obr. 4.26):
kde – obvodová sila (G – návrhový krútiaci moment na kolese), – radiálna sila; axiálna sila, – uhly záberu v koncovej a normálovej časti.
Čelné ozubené koleso nemá žiadnu axiálnu silu, t.j.
Konštrukčné sily v zábere. Pri prenášaní zaťaženia v sieti vzniká okrem statickej aj dodatočná dynamická zložka sily a tiež nerovnomerné rozloženie zaťaženia po šírke zuba a rozloženie zaťaženia medzi zuby. Všetky zmeny zaťaženia oproti pôvodnému zohľadňujú faktory zaťaženia
Špecifické, obvodové a návrhové sily. Založené na kontaktná výdrž určený vzorcom
(4.17)
Založené na výdrž v ohybe
Ryža. 4.26
– koeficient zaťaženia pri ohýbaní, – koeficient rozloženia zaťaženia medzi zuby, – koeficient zohľadňujúci nerovnomerné rozloženie zaťaženia po šírke zuba, – koeficient zohľadňujúci dodatočné dynamické zaťaženie zubov pri ohýbaní.
Keď pohon pracuje, dynamické vonkajšie zaťaženia zvyšujú sily a momenty. Pri pevnostných výpočtoch je potrebné použiť návrhovú silu Fu návrhový moment T:
kde je dynamický koeficient vonkajšieho zaťaženia; – nominálna sila a krútiaci moment.
Špecifické obvodové dynamické zaťaženia pôsobiace na zuby kolies vznikajú pri interakcii zubov v zábere v dôsledku nepresnej výroby v rozstupe a ich deformácii. Tieto sily sú určené s prihliadnutím na chybu rozstupu záberu, ktorá závisí od stupňa presnosti podľa noriem hladkosti a prevodového modulu.
Špecifické obvodové dynamické zaťaženie pre valcové ozubené kolesá pri výpočte pri kontaktná sila
(4.21)
kde je koeficient, ktorý zohľadňuje tvrdosť pracovných plôch a uhol sklonu zuba (tabuľka 4.6); – koeficient zohľadňujúci chybu rozstupu záberu
Tabuľka 4.6
Tabuľka 4.7
|
modul 171, mm |
Stupeň presnosti podľa noriem hladkosti GOST 1643–81 |
|||||||||
(tabuľka 4.7); – obvodová rýchlosť v zábere, m/s; – stredová vzdialenosť, mm; A– prevodový pomer páru ozubených kolies – limitná hodnota obvodovej dynamickej sily, N/mm (pozri tabuľku 4.7).
Vo výpočtoch ohybová pevnosť zubov valcové ozubené kolesá
(4.22)
Hodnoty sú rovnaké ako v skúšobnom výpočte pre kontaktnú pevnosť (pozri tabuľku 4.7) a hodnoty sú uvedené v tabuľke. 4.6.
So zvýšením stupňa presnosti podľa štandardov plynulosti prenosu sa zníži dodatočné dynamické zaťaženie. To isté sa deje pri prechode z rovných zubov na šikmé zuby. So zvyšujúcou sa tvrdosťou zubov sa môže zvýšiť zaťaženie. Všimnite si, že dynamické zaťaženie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou, ale do určitej hranice.
Koeficienty vnútorného dynamického zaťaženia zubov. Pre výpočty pevnosti v kontakte a ohybe sú tieto koeficienty určené vzorcami
(4.23)
kde ; je obvodová sila v zábere; je pracovná šírka zuba.
Koeficienty zohľadňujú rozdelenie cez
závažia medzi zubami pri výpočtoch pevnosti v kontakte a ohybe. Tieto koeficienty súvisia s výrobnými chybami. Pre čelné ozubené kolesá; pre šikmé ozubené kolesá závisí od presnosti záberu a tvrdosti pracovnej plochy zubov: (tabuľka 4.8), keďže špirálové ozubené kolesá majú v zábere súčasne aspoň dva páry zubov. Bez zaťaženia jeden z párov vytvorí medzeru, ktorá sa eliminuje, keď sa zaťaženie zvýši v dôsledku elastických deformácií.
Koeficienty zohľadňujú nerovnomerné rozloženie zaťaženia po šírke ozubených vencov, spojené s deformáciou hriadeľov, podpier a chybami pri ich výrobe. Priehyby hriadeľov v miestach kolies vedú k ich nesúosovosti a nerovnomernému rozloženiu zaťaženia pozdĺž styčnej čiary. Koncentrácia zaťaženia závisí od dis-
Tabuľka 4.8
|
Odds |
Stupeň presnosti |
|||
|
TO On, Xfa v NV< 350 |
||||
|
TO Eeyore , TO Choďte na HB > 350 |
||||
poloha podpier a tvrdosť materiálu. Hodnoty koeficientov sú takmer rovnaké pri výpočte pevnosti v kontakte a ohybe:
kde pre rovné zuby, pre šikmé zuby; – koeficient relatívnej tvrdosti kontaktných plôch, berúc do úvahy zábeh zubov:
– koeficient, ktorý zohľadňuje vplyv priehybu hriadeľa, ktorý je ovplyvnený umiestnením kolies voči podperám: so symetrickým usporiadaním, s asymetrickým usporiadaním, s konzolovým usporiadaním.
Najväčšie skreslenie pri zaťažení nastáva pri hriadeľoch s konzolovým usporiadaním podpier a najmenšie pri symetrickom.
Kontaktné napätie. Povaha spojenia niektorých častí stroja je odlišná v tom, že zaťaženie, ktoré prenášajú na malý povrch v kontaktnej zóne, spôsobuje vysoké napätia. Kontaktné napätia sú typické pre ozubené kolesá a valivé ložiská. Kontakt môže byť bodový (guľa na rovine) alebo lineárny (valec na rovine). Pri zaťažení dochádza k deformácii a kontaktná zóna sa rozšíri do oblasti ohraničenej kruhom, obdĺžnikom alebo lichobežníkom, v ktorej vznikajú kontaktné napätia. Pri vysokých kontaktných napätiach, ktoré presahujú prípustné hodnoty, je možné poškodenie povrchov na kontaktnom povrchu, ktoré sa prejaví vo forme preliačin, drážok a trhlín. K takémuto poškodeniu môže dôjsť v ozubených kolesách a ložiskách, ktorých kontaktné napätia sa v priebehu času menia v prerušovanom cykle. Premenlivé napätia spôsobujú únavovú deštrukciu pracovnej plochy zubov: vylamovanie, opotrebovanie a zadretie. Pri vysokom kontaktnom namáhaní môže statické zaťaženie spôsobiť plastickú deformáciu a výskyt priehlbín na povrchu.
Riešenie problému s kontaktom. Riešenie kontaktného problému získal G. Hertz. Pri jej riešení boli použité tieto predpoklady: materiály kontaktujúcich telies sú homogénne a izotropné, plocha kontaktu je veľmi malá, pôsobiace sily smerujú kolmo na plochu kontaktu, zaťaženia vytvárajú v kontaktnej zóne iba elastické deformácie a dodržiavať Hookov zákon. V reálnych stavbách však nie sú splnené všetky uvedené podmienky experimentálne štúdie potvrdila možnosť použitia Hertzovho vzorca pre inžinierske výpočty. Uvažujme kontaktné napätia pri stlačení dvoch valcov (obr. 4.27, A). Valce podliehajú špecifickému zaťaženiu
Kde F- Normálna pevnosť; h– šírka valcov.
V kontaktnej zóne v úseku šírky 4 je určené najvyššie kontaktné napätie (at V ≠ v 2) podľa vzorca
(4.26)
kde je redukovaný polomer zakrivenia pre valce s polomermi a sú Poissonove pomery pre valce, sú moduly pružnosti materiálov valcov a sú špecifická obvodová sila (obr. 4.28).
Ryža. 4.27
Ryža. 4.28
Znížený modul pružnosti a polomer
(4.27)
Vo vzorci pre sa znamienko „+“ umiestni, keď sa dva konvexné povrchy dostanú do kontaktu; znak "-" - pre jednu konkávnu a druhú konvexnú plochu (obr. 4.27, b).
Ak sú Poissonove pomery valcov rovnaké, vzorec (5.26) možno zapísať ako:
(4.28)
Vzorec (4.28) sa nazýva Hertzov vzorec.
Na odvodenie vzorcov pre kontaktné napätia sa používajú výrazy (4.26) alebo (4.28).
Skúšobný výpočet cylindrického čelného ozubeného kolesa na pevnosť kontaktu
Vypočítané kontaktné napätia Na určenie najvyšších kontaktných napätí sa ako počiatočný berie Hertzov vzorec (4.28). Nahradením hodnôt do výrazov (4.27) dostaneme
Nahradením do Hertzovho vzorca máme
(4.29)
(znak „+“ sa používa pre vonkajšie ozubenie a „-“ pre vnútorné ozubenie). Tu Z, – koeficient zohľadňujúci tvar protiľahlých plôch zubov v záberovom póle,
(pre priame zuby s , a sú uhly záberu v koncovej rovine pre šikmé a čelné ozubené kolesá, v tomto poradí), hodnoty pre špirálové ozubené kolesá sú uvedené v tabuľke. 4,9; koeficient, ktorý zohľadňuje mechanické vlastnosti materiálov párových ozubených kolies. Pre oceľové zuby MPa1/2.
Tabuľka 4.9
Koeficient Z berie do úvahy celkovú dĺžku kontaktných čiar: pre rovné zuby a pre šikmé zuby, kde je koeficient prekrytia konca. Rovná sa pomeru aktívneho miesta AB línia záberu do obvodového stupňa (pozri obr. 4.17, i). Je určený počtom zubov kolies, ktoré sú súčasne v kontakte (jeden pár je v zábere a niekedy jeden, niekedy dva). Koeficient εα ovplyvňuje plynulý chod prevodovky. Pre čelné ozubené kolesá musí byť väčšia ako jedna (), inak môže dôjsť k narušeniu chodu ozubeného kolesa (pohyb sa neprenesie). Koeficient možno približne určiť podľa vzorca
(4.30)
kde je počet zubov kolesa.
Tu sa znamienko „+“ používa pre vonkajšie ozubenie a „-“ pre vnútorné ozubenie.
Na výpočet špirálových ozubených kolies môžete použiť priemernú hodnotu I.
Obmedzenie kontaktného napätia. Krivka odolnosti pre limitné kontaktné napätia v logaritmických súradniciach je znázornená na obr. 4.29, kde – pred-
Ryža. 4.29
oddelené kontaktné napätia pre vypočítanú trvanlivosť pre počet cyklov premenlivého zaťaženia. Vytrvalostná krivka vnútri
(sekcia L/)), kde je medza kontaktnej únosnosti pri základnom počte zaťažovacích cyklov a je priradená z podmienky neprítomnosti plastického toku materiálu alebo krehkého lomu na pracovnej ploche zuba pri, popísané podľa vzorca:
(4.32)
Všimnime si, že , a , ktorý je spojený s nulovým cyklom zaťaženia na povrchu zuba a s lokálnym pôsobením zaťaženia. Hodnoty medzných napätí sa vyberajú podľa tabuľky. 4.10.
Tabuľka 4.10
Tvrdosť materiálu ozubeného kolesa je o 10–50 HB väčšia ako tvrdosť kolesa. Základný počet cyklov zmien napätia pre oceľové kolesá je určený vzorcom
Počet cyklov meniacich sa kontaktných napätí na povrchu zuba, kde je prevádzkový čas cyklu; s– počet kontaktov jedného zubového povrchu na otáčku; P– rýchlosť otáčania, otáčky za minútu – počet cyklov nakladania.
Keď zub pracuje na dvoch stranách profilu pri spätnom chode, berie sa do úvahy prevádzkový čas počas cyklu jednej zo strán, kde je zaťaženie väčšie, pretože kontaktné napätia pôsobia iba v blízkosti povrchu zuba a zaťaženie jedna pracovná plocha neovplyvňuje druhú (obr. 4.30, A, kde je čas zaťaženia jednej strany zuba v jednom cykle, je čas zaťažovacieho cyklu a pri otáčaní v jednom smere je celkový čas zaťaženia (obr. 4.30, b). Ak je uvedený zdroj, potom
V prítomnosti spätného chodu a v prípade jednostranného otáčania
Po určení hodnôt sa dosadia do nerovnosti (4.31). Ak je hodnota funkcie, potom by mala byť prijatá, ak, potom. Vyberáme z dvoch hodnôt pre prevod σ//Pt i a minimálnu hodnotu pre kolesá.
Prípustné kontaktné napätia sú určené vzorcom
kde je bezpečnostná rezerva pri výpočte zuba pre
kontaktná sila. Pre mechanizmy s vysokou spoľahlivosťou by sa mali brať väčšie hodnoty
Ryža. 4.30
Stav pevnosti kontaktu:
Ak nie je splnená podmienka pevnosti a , potom s malou odchýlkou (menej ako 10%) možno zaťaženie zuba znížiť zväčšením šírky kolies: , kde sú primárne a špecifikované hodnoty šírky prstencový prevod. Ak je odchýlka väčšia, musíte modul zväčšiť a výpočty zopakovať.
Konštrukčný výpočet valcového ozubeného prevodu na základe kontaktných napätí
Zo vzorcov pre overovacie výpočty pre kontaktné napätia (4.29), (4.34), vyjadrujúcich mernú obvodovú silu v zmysle krútiaceho momentu, dostaneme výraz pre približnú hodnotu medziosovej vzdialenosti:
(4.35)
kde je vypočítaný krútiaci moment na ozubenom kolese, N ∙ mm. Vo vzorci je znak „+“ pre vonkajšie ozubenie a znak „-“ pre vnútorné ozubenie.
Ak sú obe kolesá oceľové, MPa
(4.36)
Pri vykonávaní konštrukčných výpočtov je rýchlosť neznáma, a preto, ako prvé priblíženie, . Následne pri vykonávaní overovacieho výpočtu, ak sa líši o viac ako 20%, je potrebné znovu určiť s upravenou hodnotou zahrnutou v
Po určení stredovej vzdialenosti sa približne pomocou vzorca určí modul záberu zubov
a dolaď ho na význam T podľa GOST 9563–80 (tabuľka 4.11). Potom sa pomocou vzorcov (4.9)-(4.12) určia všetky geometrické charakteristiky kruhových ozubených kolies pre ozubené koleso a koleso.
Tabuľka 4.11
|
Moduly zubov, mm |
Moduly zubov, mm |
Moduly zubov, mm |
||||||
Šírka ozubeného venca čelného ozubeného kolesa je zvyčajne o niečo väčšia ako šírka kolesa (na zvýšenie pevnosti zubov v ohybe).
Je možná aj iná možnosť výpočtu, keď sa namiesto stredovej vzdialenosti určí priemer rozstupu ozubeného kolesa zo vzorca (4.36)
Po určení | nájdite modul a upravte ho na hodnotu T ale GOST 9563–80 a určiť všetky geometrické parametre ozubených kolies.
Skúšobný výpočet pevnosti v ohybe
Návrhové ohybové napätia. Zvážte valcové ozubené koleso s rovnými zubami. Vykonávame výpočty, aby sme zabránili zlomeniu zubov. Maximálne napätia sa vyskytujú v tesnení (na základni zuba), keď je sila umiestnená na kružnici vrcholov a je prenášaná jedným párom zubov. Zub budeme považovať za konzolový nosník. Najnebezpečnejším bodom je A, keďže na natiahnutých stranách zubov začínajú únavové trhliny a zlomeniny. Na zub na vrchole pôsobí sila F, ktoré rozložíme na dve zložky (obr. 4.31):
Vo výpočtoch nepoužívame pamätné, ale návrhové sily, ktoré sú určené zavedením koeficientu ■; V súlade s tým získame normálne ohybové napätia v základni zuba z ohybového momentu a tlakové napätie zo sily:
kde je moment odporu pri ohýbaní; – plocha prierezu na báze zuba.
V nebezpečnom bode budú ohybové napätia rovnaké
kde je teoretický koeficient koncentrácie napätia v základni zuba.
Po nahradení a zavedení koeficientov pre špirálové ozubené kolesá bude mať vzorec pre formu
kde je špecifická obvodová sila; – koeficient zohľadňujúci prekrytie zubov; – koeficient zohľadňujúci sklon zuba (získaný experimentálne); - koeficient tvaru zubov:
Pre vonkajšie ozubenie;
Pre vnútorné ozubenie. (4,39)
Pri výpočte špirálových ozubených kolies pomocou vzorca (4.38) sú koeficienty . Pre čelné ozubené kolesá
Ryža. 4.31
Prípustné ohybové napätia zubov. Najprv určíme hranicu obmedzenej ohybovej odolnosti zubov pre nulový cyklus. Medzné ohybové napätia s jednostranným pôsobením zaťaženia (cyklus s koeficientom asymetrie) pre oceľové ozubené kolesá sa určujú z nerovnosti
kde sú maximálne konečné ohybové napätia, ktoré nespôsobujú zvyškové deformácie alebo krehký lom. Tieto napätia zodpovedajú počtu zaťažovacích cyklov:
(priipri); – medza únosnosti ohybových napätí zuba pri základnom počte zaťažovacích cyklov, závisí od tvrdosti
dostupnosť materiálu a druh tepelného spracovania (tabuľka 4.12).
Pre oceľové prevody
(4.41)
kde je koeficient trvanlivosti; /" = 9 pre cementové kolesá
titrované a nitridované s nelešteným prechodovým povrchom na báze zuba; v iných prípadoch t = 6;
Tabuľka 4.12
– počet zaťažovacích cyklov pri ohýbaní. Pre daný počet cyklov (pozri obr. 4.30, A) alebo (pozri obr. 4.30, b); pre daný počet cyklov zdroja
Prípustné napätie v nebezpečnom úseku AB určený vzorcom
kde je koeficient, ktorý zohľadňuje vplyv drsnosti povrchu na koreni zuba (pre neobrúsené zuby; pre brúsené zuby); je koeficient, ktorý zohľadňuje vplyv obojsmerného pôsobenia zaťaženia (pri jednostrannom otáčaní a pri spätnom chode pre cementované a nitridované ocele 0,75; v ostatných prípadoch); súčiniteľ bezpečnosti v ohybe ().
Na získanie pravdepodobnosti bezporuchovej prevádzky prevodovky je potrebné vziať
Skúšobná podmienka pevnosti v ohybe
Kontrola sa vykonáva samostatne pre výstroj 1 a kolesá 2.
Postup výpočtu pre čelné ozubené kolesá
Počiatočné údaje. Kinematický diagram, prevodový pomer a počet zubov; menovitý krútiaci moment na hnacom hriadeli; dynamický koeficient; rýchlosť otáčania hnacieho hriadeľa; harmonogram nakladania (cyklogram); záručný prevádzkový čas (zdroj) v hodinách alebo počet cyklov nakladania; prevádzkové podmienky (teplotný rozsah, prítomnosť vibrácií, vonkajšie zaťaženie atď.).
Návrhový výpočet. Výpočet sa vykonáva v nasledujúcom poradí:
Overovací výpočet. Pri vykonávaní výpočtu:
Konštrukcia valcových ozubených kolies. Ozubené kolesá sa vyrábajú z kruhových tyčí (tyčí) a polotovarov získaných kovaním, lisovaním a odlievaním. Ozubené koleso sa vyrába integrálne s hriadeľom (hriadeľ - ozubené koleso), ak je jeho priemer blízky priemeru hriadeľa. Zuby sú prerezané na vyčnievajúcej korunke (obr. 4.32). Keď je priemer korunky väčší alebo rovný priemeru hriadeľa, zuby idú čiastočne alebo úplne hlbšie do tela hriadeľa. Valcové prevody namontované na hriadeli môžu byť vyrobené s nábojom alebo vo forme plného disku, kde je obrobok vyrazený alebo sústružený (obr. 4.33). Na pripojenie kolies k hriadeľu sa používa spojenie s perom alebo drážkou (ozubením). Pri veľkom priemere kolesa je v kotúči vytvorených 4–6 otvorov v priemere, čo znižuje jeho hmotnosť. Okrem rozmerov prstencového kolesa, určených výpočtom, môžete použiť nasledujúce odporúčania na výber veľkostí ostatných prvkov valcového kolesa
Ryža. 4.32
Ryža. 4.33
koleso (pozri obr. 4.33):
Konštrukciu cylindrických reduktorov pozri obr. 4.8 a 4.9.
1. Ozubené kolesá
1.1 Štruktúry
2. Opotrebenie a oprava ozubených kolies
2.1 Výmena a oprava ozubených kolies
2.2 Spôsoby rýchlostnej opravy ozubených kolies
Zoznam použitej literatúry
1. GEARS
1.1 Konštrukcie
Prevodové pohony sa používajú takmer vo všetkých mechanizmoch, ktorými sú hutnícke dielne vybavené (žeriavy a kladkostroje, valčekové plošiny, navijaky prestavovacích zariadení, pohony strojov atď.)
Hlavnými časťami ozubených kolies sú ozubené kolesá (ozubené kolesá). Slúžia na prenos rotácie z jedného hriadeľa na druhý, keď hriadele nie sú na rovnakej osi.
V závislosti od vzájomnej polohy hriadeľov sa používajú ozubené kolesá: valcové, kužeľové a špirálové.
Valcové ozubené súkolesie slúži na prenos rotácie z jedného paralelného hriadeľa na druhý (obr. 1, a).
Kužeľový prevod slúži na prenos rotácie z hriadeľa na hriadeľ umiestnený v priesečníku osí (obr. 1.6).
Na prenos rotácie z hriadeľa na hriadeľ sa používa špirálové koleso umiestnené s pretínajúcimi sa, ale nepretínajúcimi sa osami (obr. 1, c).
Ryža. 1. Pohony ozubenými kolesami: a - valcové: b - kužeľové: c - špirálové: d - ozubené koleso v tvare V.
Ozubené koleso a hrebeň sa používajú na premenu rotačného pohybu na vratný pohyb
Zuby valcových kolies môžu byť priame (obr. 1, a a b), šikmé a šípové (rybia kosť) - obr. 1, g.
Ozubené koleso v tvare V sa skladá z dvoch ozubených kolies so špirálovitými zubami, ktoré sú navzájom spojené.
Pri prevádzke ozubených kolies s rovnými zubami sú súčasne jeden alebo dva zuby v zábere, v dôsledku čoho je chod prevodovky sprevádzaný určitými rázmi.
Hladší chod ozubeného súkolesia sa dosahuje použitím špirálových alebo šípových zubov, pretože počet zubov zapojených do záberu sa zvyšuje.
Ozubené kolesá sa vyrábajú z oceľových výkovkov, liatej a valcovanej ocele alebo odliatkov zo železa. Pre kritické prevody (napríklad zdvíhacie stroje) nie je povolené použitie liatinových prevodov.
Klasifikácia ozubených kolies. V závislosti od účelu ozubenia, typu zuba a rýchlosti otáčania sa ozubené kolesá delia do štyroch tried presnosti ozubenia podľa výrobných a montážnych tolerancií (tabuľka 119).
Tabuľka 1 Klasifikácia ozubených kolies
| Trieda | Prijateľné | |||
| presne- | Typ ozubeného kolesa | Typ | obvodová rýchlosť | Poznámka |
| sti | zub | výška, m/s | ||
| 4 | Valcový | Rovno | Až do 2 | Použiteľné tam, kde presnosť |
| Šikmé | » 3 | a nemajú hladkosť | ||
| hodnoty, ako aj | ||||
| Kónický | Rovno | "1 | manuálne a vyložené | |
| nálne programy | ||||
| 3 | Valcový | Rovno | » 6 | |
| Šikmé | "8 | |||
| Kónický | Rovno | » 2 | ||
| Šikmé | "5 | |||
| 2 | cylindrický" | Rovno | "10 | |
| Šikmé | "18 | |||
| Kónický | Rovno | "5 | ||
| Šikmé | "10 | |||
| 1 | Valcový | Rovno | Nad 8 | 1 Ak je potrebná bolesť |
| Šikmé | "15 | 1 plynulosť prenosu | ||
| Kónický | Rovno | "5 | či, ako aj v odpočítavaní | |
| Šikmé | "10 | nálnych mechanizmov |
Ozubené kolesá sa vyrábajú otvorené, polootvorené a zatvorené.
Otvorené ozubené kolesá sú také, ktoré nemajú plášť (zásobník) pre olejový kúpeľ; Takéto ozubené kolesá sú pravidelne mazané mazivom. Typicky sú tieto prevodovky nízkorýchlostné a používajú sa hlavne v jednoduchých strojoch a mechanizmoch.
Polootvorené ozubené kolesá sa líšia od otvorených ozubených kolies prítomnosťou zásobníka na kvapalný olejový kúpeľ.
Uzavreté prevody sú prevody, ktoré sú spolu s ložiskami uložené v špeciálnych krytoch.
Prevodovky sú mazané rôzne cesty:
1) pri obvodových rýchlostiach ozubených kolies nad 12-14 m/s - tryskovou metódou s prívodom prúdu do zóny, kde ozubené kolesá začínajú zaberať;
2) pri obvodových rýchlostiach pod 12 m/s - metódou ponorenia.
Pri použití metódy ponorného mazania zvážte nasledovné:
a) väčšie ozubené koleso z páru by malo byť ponorené do oleja do výšky dvojnásobku až trojnásobku výšky zuba;
b) ak má prevodovka niekoľko stupňov, potom sa hladina oleja určuje s prihliadnutím na rýchlosť prevodových stupňov.
V druhom prípade je povolená úroveň b (obr. 2), keď sa ozubené koleso 1 pomalobežného stupňa otáča nízkou rýchlosťou. V prevodovkách so strednou a veľkou
Ryža. 2. Tryskové mazanie ozubených kolies.
Ryža. 3. Schéma ponorného mazania ozubených kolies.
rýchlosť nízko položených kolies, tieto sú ponorené do dvoj- až trojnásobku výšky zuba väčšie koleso a olej sa naleje na úroveň a. Prvý stupeň mazania je vybavený pomocným prevodom 3 s úzkym zubom, ktorý privádza mazivo do obežného kolesa.
Viskozita oleja naliateho do prevodovky sa volí v závislosti od rýchlosti a zaťaženia - zvyčajne od 4 do 12 ° E pri teplote určenia viskozity 50 ° C. Zohľadňujú sa aj teplotné podmienky, v ktorých jednotka pracuje; Keď sa teplota zvýši, použije sa olej s vyššou viskozitou a keď teplota klesne, použije sa nižšia viskozita.
Otvorené prevody sú zvyčajne mazané mazivami (solidol, constalin atď.).
Utesnenie poskytnutých tesnení (na výkresoch) v ložiskách a pozdĺž spojovacej línie skrine prevodovky by sa malo vykonať veľmi opatrne, aby sa zabránilo úniku oleja a vniknutiu prachu do prevodovky.
2. Opotrebenie a opravy ozubených kolies
Ozubené kolesá zlyhávajú z dvoch hlavných dôvodov: opotrebovanie zubov a zlomenie zubov.
Opotrebenie zvyčajne vyplýva z: 1) neúplnej trakcie a 2) zvýšeného trenia (postupné opotrebovanie).
Opotrebenie v prvom prípade je hlavne výsledkom zlej inštalácie a pri správnej montáži (prísnom dodržaní radiálnej vôle) zvyčajne chýba. Zmena radiálnej vôle však môže byť aj dôsledkom opotrebovania ložiskových panví a v dôsledku opotrebovania ložísk môže dochádzať buď k zväčšeniu radiálnej vôle, alebo k jej zmenšeniu (práca pri rozťahovaní).
Ak sa zaťaženie vložiek počas prevádzky prenáša na strany oproti spojke, pretože vložky sa opotrebúvajú, môže sa zväčšiť radiálna vôľa.
Ak sa zaťaženie vložiek prenáša smerom ku kordónu (napríklad na ozubené kolesá žeriavových bežcov, počas prevádzky, keď sa vložka opotrebováva (v v tomto príklade vodiaca vložka) je možné zmenšiť radiálnu vôľu.
V oboch prípadoch sa po výmene vložiek obnoví radiálna vôľa.
Postupné opotrebenie zo zvýšeného trenia závisí od množstva podmienok, vrátane tvrdosti materiálu, z ktorého sú ozubené kolesá vyrobené, tepelného spracovania, správneho výberu maziva, nedostatočnej čistoty oleja a jeho včasnej výmeny, preťaženia prevodu atď. .
Správna inštalácia a dobrý dohľad počas prevádzky sú hlavnými podmienkami pre dlhodobú a neprerušovanú prevádzku zariadenia.
K poruchám zubov ozubeného kolesa dochádza z nasledujúcich príčin: preťaženie ozubeného kolesa, jednostranné (z jedného konca zuba) zaťaženie, podrezanie zuba, neviditeľné trhliny v materiáli obrobku a mikrotrhliny v dôsledku zle vykonaného tepelného spracovania, slabá odolnosť kov otrasom (najmä v dôsledku zlyhania žíhania odliatkov a výkovkov), zvýšeným nárazom, medzi zuby sa dostanú tvrdé predmety atď.
Ryža. 4. Oprava zubov pomocou skrutkovačov s následným zváraním
Ozubené kolesá s opotrebovanými a vylomenými zubami sa spravidla nesmú opravovať, ale vymieňať, pričom sa odporúča vymeniť obe kolesá zapojené do daného záberu súčasne. Keď je však veľké koleso v zábere mnohonásobne väčšie ako veľkosť malého, je potrebné urýchlene vymeniť malé koleso, ktoré sa opotrebuje rýchlejšie ako to veľké približne o prevodový pomer. Včasná výmena malého kolesa ochráni veľké koleso pred opotrebovaním.
Opotrebenie zubov ozubeného kolesa by nemalo presiahnuť 10-20% hrúbky zuba, počítajúc pozdĺž oblúka počiatočného kruhu. Pri nízkokritických ozubených kolesách je opotrebenie zubov povolené až do 30% hrúbky zuba, pri ozubených kolesách kritických mechanizmov je oveľa nižšie (napríklad pri mechanizmoch na zdvíhanie bremien by opotrebenie nemalo presiahnuť 15% hrúbky zuba, - a pre ozubené kolesá žeriavových zdvíhacích mechanizmov prepravujúcich tekutý a horúci kov - do 10 %").
Ozubené kolesá s cementovanými zubami by sa mali vymeniť, keď je cementovaná vrstva opotrebovaná na viac ako 80 %1 svojej hrúbky, ako aj vtedy, keď je cementovaná vrstva prasknutá, odštiepená alebo odlúpnutá.
Ak sú zuby zlomené, ale nie viac ako dva za sebou v ozubených kolesách, ktoré nie sú obzvlášť dôležité (napríklad mechanizmy pohybu žeriavu), môžu byť obnovené, čo sa vykonáva nasledujúcim spôsobom: vylomené zuby sa odrežú až po základni sa vyvŕtajú dva alebo tri otvory pozdĺž šírky zuba a do nich sa vyrežú závity, urobia sa čapy a pevne sa zaskrutkujú do pripravených otvorov, čapy sa privaria k ozubenému kolesu a pomocou elektrického zvárania sa nanesie kov, čím získa tvar zuba, na ozubenom rezacom, frézovacom alebo hobľovacom stroji alebo ručným pilovaním dajte nanesenému kovu tvar zuba, po ktorom sa obnovovaný profil skontroluje priľnavosťou k protikusu a podľa šablóny.
GEARS
PLÁNOVANÉ LEKCIE
1. Všeobecné informácie.
2. Klasifikácia ozubených kolies.
3. Geometrické parametre ozubených kolies.
4. Presnosť konverzie parametrov.
5. Dynamické vzťahy v prevodoch.
6. Dizajn kolies. Materiály a dovolené napätia.
1. Všeobecné informácie
Výbava je mechanizmus, ktorý pomocou ozubenia prenáša alebo prevádza pohyb so zmenami uhlových rýchlostí a momentov. Ozubené ústrojenstvo pozostáva z kolies so zubami, ktoré do seba zapadajú a vytvárajú sériu vačkových mechanizmov pracujúcich v sérii.
Ozubené kolesá sa používajú na prevod a prenos rotačného pohybu medzi hriadeľmi s paralelnými, pretínajúcimi sa alebo pretínajúcimi sa osami, ako aj na prevod rotačného pohybu na translačný pohyb a naopak.
Výhody prevodov:
1. Konštantný prevodový pomer i.
2. Spoľahlivosť a životnosť.
3. Kompaktnosť.
4. Široký rozsah prenosových rýchlostí.
5. Ľahký tlak na hriadele.
6. Vysoká účinnosť.
7. Jednoduchá údržba.
Nevýhody prevodoviek:
1. Potreba vysokej presnosti výroby a inštalácie.
2. Hluk pri práci pri vysokých rýchlostiach.
3. Nemožnosť plynulej regulácie prevodového pomeru
riešenia i.
2. Klasifikácia ozubených kolies
Ozubené kolesá používané v mechanické systémy, rôznorodé. Používajú sa na zníženie aj zvýšenie uhlovej rýchlosti.
Klasifikácia konštrukcií prevodníka prevodových stupňov zoskupuje prevody podľa troch kritérií:
1. Podľa typu záberu zubov. IN technické zariadenia používajú sa ozubené kolesá s vonkajšími (obr. 5.1, a), vnútornými (obr. 5.1, b) a ozubenými kolesami (obr. 5.1, c).
Vonkajšie prevody sa používajú na premenu rotačného pohybu so zmenou smeru pohybu. Prevodový pomer sa pohybuje medzi –0,1 a –10. Vnútorné ozubenie sa používa vtedy, keď je potrebné transformovať rotačný pohyb pri zachovaní smeru. Prevodovka má v porovnaní s vonkajším ozubením menšie celkové rozmery, vyšší koeficient prekrytia a zvýšenú pevnosť, je však náročnejšia na výrobu. Ozubené koleso sa používa pri premene rotačného pohybu na translačný pohyb a naopak.
2. Podľa vzájomnej polohy osí hriadeľov prevodovky sa vyznačujú valcovými kolesami s paralelnými osami hriadeľa (obr. 5.1, A ), kužeľové kolesá s krížiacimi sa nápravami (obr. 5.2), kolesá s krížiacimi sa nápravami (obr. 5.3). Prevody s kužeľovými kolesami majú menší prevodový pomer (1/6 i 6), sú zložitejšie na výrobu a prevádzku a majú dodatočné axiálne zaťaženia. Špirálové kolesá pracujú so zvýšeným sklzom, rýchlejšie sa opotrebúvajú a majú nízku nosnosť. Tieto prevody môžu poskytovať rôzne prevodové pomery pri rovnakých priemeroch kolies.
3. Podľa umiestnenia zubov vzhľadom na tvoriacu čiaru ráfika kolesa
Existujú ozubené kolesá s priamymi zubami (obr. 5.4, a), so šikmým ozubením (obr. 5.4, b), ozubené kolesá v tvare V (obr. 5.5) as kruhovými zubami.
Skrutkové prevody majú bolesť |
||||
plynulejšie zapojenie, menej |
||||
technologicky |
ekvivalent |
|||
priamozubé, ale v prenose vznikajú |
||||
dodatočné |
zaťaženie. |
|||
Dvojitá špirála |
počítadlo |
|||
sklon zubov (chevron) prevod |
||||
cha má všetky výhody špirály |
||||
a vyvážené axiálne sily. ale |
||||
prevodovka je trochu náročnejšia na výrobu |
||||
leniya a inštalácia. Krivočiary |
||||
zuby sa najčastejšie používajú u koní |
||||
vysielania |
propagácia |
|||
nosnosť, |
hladkosť |
|||
pracovať pri vysokých rýchlostiach. |
||||
3. Geometrické parametre ozubených kolies
TO medzi hlavné geometrické parametre ozubených kolies (obr. 5.6) patrí: rozstup zubovР t, modul m (m = P t /), počet zubov Z, priemer d rozstupovej kružnice, výška h a rozstupovej hlavy zuba, výška h f rozstupovej nohy zuba, priemery da a d f kruhy vrcholov a údolí, šírka ozubeného venca b.
df 1 |
db 1 |
|||
dw 1 (d1) |
||||
da 1 |
||||
df 2 |
dw 2 (d2) |
da 2 |
||
db 2 |
||||
Priemer rozstupovej kružnice d = mZ. Rozstupová kružnica rozdeľuje zub kolesa na rozstupovú hlavu a rozstupovú nohu, ktorých pomer veľkosti je určený vzájomnou polohou polotovaru kolesa a nástroja počas procesu rezania.
Pri nulovom posunutí pôvodného obrysu zodpovedá výška deliacej hlavy a nohy zuba ozubeného kolesa pôvodným obrysom, t.j.
ha = h a * m; hf = (h a * + c* ) m,
kde h a * – koeficient výšky hlavy zuba; c * – radiálny koeficient
Pre kolesá s vonkajšími zubami je priemer vrcholovej kružnice
da = d + 2 ha = (Z + 2 h a*) m.
Priemer kruhu priehlbín
df = d – 2 hf = (Z – 2 h a * – 2 c* ) m.
Pre m ≥ 1 mm h a* = 1, c* = 0,25, da = (Z – 2,5)m.
Pre kolesá s vnútornými zubami sú priemery kruhov vrcholov a údolia nasledovné:
da = d – 2 ha = (Z – 2 h a * ) m;
df = d + 2 hf = (Z + 2 h a * + 2 c*) m.
Pre kolesá rezané s odsadením sa priemery vrcholov a úžľabí určujú s prihliadnutím na hodnotu koeficientu posunutia podľa zložitejších závislostí.
Ak sa dve kolesá, vyrezané bez posunutia, dostanú do záberu, potom sa ich rozstupové kruhy budú dotýkať, t.j. zhodujú sa s počiatočnými kruhmi. V tomto prípade bude uhol záberu rovný profilu profilu pôvodného obrysu, t.j. počiatočné ramená a hlavy sa budú zhodovať s deliacimi ramenami a hlavami. Stredová vzdialenosť sa bude rovnať stredovej vzdialenosti rozstupu, ktorá sa určí prostredníctvom priemerov rozstupových kružníc:
aw = a = (dl + d2)/2 = m(Zi + Z2)/2.
Pri kotúčoch rezaných s odsadením je rozdiel pre počiatočný a rozstupový priemer, t.j.
dw1 ≠ d1; dw2 ≠ d2; a w ≠ a; αw = α.
4. Presnosť prevodu parametrov
IN Počas prevádzky ozubeného prevodu sa teoreticky konštantný prevodový pomer neustále mení. Tieto zmeny sú spôsobené nevyhnutnými výrobnými chybami vo veľkosti a tvare zubov. Problém výroby ozubených kolies s nízkou citlivosťou na chyby sa rieši v dvoch smeroch:
a) aplikácia špeciálne typy profily (napríklad hodiny);
b) obmedzenie výrobných chýb.
IN Na rozdiel od takých jednoduchých častí, ako sú hriadele a puzdrá, sú ozubené kolesá zložité časti a chyby v prevedení ich jednotlivých prvkov ovplyvňujú nielen spojenie dvoch jednotlivých zubov, ale ovplyvňujú aj dynamické a pevnostné charakteristiky ozubeného kolesa ako celku. ako presnosť prenosu a transformácie rotačného pohybu.
Chyby ozubených kolies a ozubených kolies, v závislosti od ich vplyvu na prevádzkový výkon prevodovky, možno rozdeliť do štyroch skupín:
1) chyby ovplyvňujúce kinematickú presnosť, t.j. presnosť prenosu a transformácie rotačného pohybu;
2) chyby ovplyvňujúce hladký chod ozubeného kolesa;
3) chyby v kontakte zubov;
4) chyby vedúce k zmenám bočnej vôle a ovplyvňujúce vôľu prevodovky.
V každej z týchto skupín možno rozlíšiť komplexné chyby, ktoré najplnšie charakterizujú túto skupinu, a chyby element po elemente, čiastočne charakterizujúce prevádzkový výkon prevodovky.
Toto rozdelenie chýb do skupín tvorí základ noriem pre tolerancie a odchýlky ozubených kolies: GOST 1643–81 a GOST 9178–81.
Na posúdenie kinematickej presnosti prevodu, plynulosti otáčania, charakteristík kontaktu zubov a vôle uvažované normy stanovujú 12 stupňov presnosti pri výrobe ozubených kolies.
A prenos Stupne presnosti v zostupnom poradí sú označené číslami 1–12. Stupne presnosti 1 a 2 podľa GOST 1643–81 pre m > 1 mm a podľa GOST 9178–81 pre 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.
Je povolené používať prevody a prevody, ktorých chybové skupiny môžu patriť do rôznych stupňov presnosti. Avšak množstvo chýb patriacich do rôznych skupín v ich vplyve na presnosť prenosu je vzájomne prepojených, preto sú stanovené obmedzenia na kombinovanie noriem presnosti. Štandardy hladkosti teda nemôžu byť o viac ako dva stupne presnejšie alebo o jeden stupeň hrubšie ako štandardy kinematickej presnosti a štandardy kontaktu zubov môžu byť priradené o akýkoľvek stupeň presnejšie ako štandardy hladkosti. Kombinácia štandardov presnosti umožňuje konštruktérovi vytvárať najúspornejšie prevody pri výbere takých stupňov presnosti pre jednotlivé displeje.
tel, ktoré spĺňajú prevádzkové požiadavky na danú prevodovku, bez zvýšenia nákladov na výrobu prevodovky. Výber stupňov presnosti závisí od účelu, oblasti použitia kolies a obvodovej rýchlosti otáčania zubov.
Pozrime sa podrobnejšie na chyby ozubených kolies a ozubených kolies, ktoré ovplyvňujú ich kvalitu.
5. Dynamické vzťahy v prevodoch
Ozubené pohony transformujú nielen parametre pohybu, ale aj parametre zaťaženia. V procese premeny mechanickej energie sa časť výkonu P tr privádzaného na vstup meniča vynakladá na prekonanie valivého a klzného trenia v kinematických pároch ozubených kolies. Výsledkom je zníženie výstupného výkonu. Odhadnúť stratu
výkon, používa sa pojem účinnosť, definovaná ako pomer výkonu na výstupe meniča k výkonu dodávanému na jeho vstup, t.j.
η = P out / P in . |
Ak ozubené súkolesie transformuje rotačný pohyb, potom možno vstupný a výstupný výkon určiť ako
Označme ωout /ωin i a hodnotu Tout /Tin i m, ktorú budeme nazývať krútiaci moment. Potom výraz (5.3) nadobudne tvar
η = i m.
Hodnota η sa pohybuje v rozmedzí 0,94–0,96 a závisí od typu prenosu a prenášaného zaťaženia.
Pri valcovom ozubenom prevode možno účinnosť určiť zo vzťahu
η = 1 – cf π(1/Z 1 + 1/Z 2 ), |
kde c je korekčný faktor, ktorý zohľadňuje pokles účinnosti so znížením prenášaného výkonu;
20T výstup 292mZ 2 |
|||
20T výstup 17,4mZ 2 |
|||
kde Tout – výstupný krútiaci moment, H mm; f – koeficient trenia medzi zubami. Ak chcete určiť skutočné sily na zuboch ozubeného kolesa, zvážte
Proces konverzie zaťaženia Rím (obr. 5.7). Vstupný hnací moment T1 nech pôsobí na hnacie koleso 1 s priemerom počiatočnej kružnice dwl a moment odporu T2 hnaného kolesa 2 smeruje v smere opačnom k otáčaniu kolesa. Pri evolventnom prevode je bod dotyku vždy na priamke, ktorá je spoločnou normálou kontaktných profilov. V dôsledku toho bude tlaková sila zuba F hnacieho kolesa na zub hnaného kolesa smerovať normálne. Prenesme silu po línii pôsobenia na záberový pól P a rozložme ju na dve zložky.
Ft' |
|||||||||||||||||
Ft' |
|||||||||||||||||
Dotyková zložka F t sa nazýva |
obvodová sila. Ona |
||||||||||||||||
vykonáva užitočnú prácu, prekonáva moment odporu T a poháňa kolesá. Jeho hodnotu možno vypočítať pomocou vzorca
Ft = 2T/dw.
Vertikálna zložka je tzv radiálna sila a označuje sa Fr. Táto sila nevykonáva žiadnu prácu, vytvára iba dodatočné zaťaženie hriadeľov a podpier prevodovky.
Pri určovaní veľkosti oboch síl možno zanedbať trecie sily medzi zubami. V tomto prípade existujú nasledujúce závislosti medzi celkovou tlakovou silou zubov a jej komponentmi:
Fn = Ft/(cos a cos); |
F r = F t tg α/ cos , |
kde α je uhol záberu.
Zapojenie čelných ozubených kolies má množstvo významných dynamických nevýhod: obmedzené hodnoty koeficientu prekrytia, značný hluk a rázy pri vysokých rýchlostiach. Pre zmenšenie rozmerov prevodu a zníženie plynulosti chodu sa čelné ozubené koleso často nahrádza šikmým ozubením, ktorého bočné profily zubov sú evolventné špirálové plochy.
V špirálových prevodoch celková sila F smeruje kolmo na zub. Rozložme túto silu na dve zložky: F t – obvodová sila kolesa a F a – osová sila smerujúca pozdĺž geometrickej osi kolesa;
Fa = F t tg β, |
kde je uhol sklonu zuba.
V špirálovom kolese teda na rozdiel od čelného kolesa pôsobia tri navzájom kolmé sily Fa, F r, F t, z ktorých iba F t koná užitočnú prácu.
6. Dizajn kolies. Materiály a dovolené napätia
Dizajn kolies. Pri štúdiu zásad navrhovania ozubených kolies je hlavným cieľom zvládnutie metodiky určovania tvaru a základných parametrov kolies podľa podmienok výkonu a prevádzky. Dosiahnutie tohto cieľa je možné riešením nasledujúcich úloh:
a) výber optimálnych materiálov kolies a určenie prijateľných mechanických charakteristík;
b) výpočet veľkostí kolies podľa podmienok dotykovej a ohybovej pevnosti;
c) vývoj konštrukcie ozubených kolies.
Ozubené pohony sú typické meniče, pre ktoré bolo vyvinutých pomerne veľa dobre podložených konštrukčných návrhov. optimálne možnosti. Všeobecnú schému konštrukcie ozubeného kolesa možno prezentovať ako kombináciu troch hlavných konštrukčných prvkov: ozubeného venca, náboja a centrálneho disku (obr. 5.9). Tvar a rozmery ozubeného kolesa sa určujú v závislosti od počtu zubov, modulu, priemeru hriadeľa, ako aj od materiálu a technológie výroby kolies.
Na obr. Obrázok 5.8 ukazuje príklady konštrukcií ozubených kolies pre mechanizmy. Veľkosť kolies sa odporúča brať v súlade s pokynmi GOST 13733–77.
Vyhľadávanie
Môžeme vás informovať o nových článkoch,