Зубчатые передачи.

Зубчатая передача — это механизм или часть механизма в состав которого входят зубчатые колёса. Движение пе-редаётся с помощью зацепления пары зубчатых колёс. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса – индекс 2.

Достоинства и недостатки зубчатых передач

Достоинства зубчатых передач: • Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений. •Высокая-нагрузочная-способность и малые габариты. • Большая долговечность и надёжность работы. • Постоянство передаточного отношения. • Высокий КПД (87-98%). • Простота обслуживания. Недостатки зубчатых передач: • Большая жёсткость не позволяющая компенсировать динамические нагрузки. • Высокие требования к точности изготовления и монтажа. • Шум при больших скоростях.

Классификация зубчатых передач

По передаточному отношению:  • с постоянным передаточным отношением; • с переменным передаточным отношением. По форме профиля зубьев:  • эвольвентные; • круговые (передачи Новикова); • циклоидальные. По типу зубьев:  • прямозубые; • косозубые; • шевронные; • криволинейные. По взаимному расположению осей валов:  • с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями); • с пересекающимися осями (конические передачи); • с перекрещивающимися осями. По форме начальных поверхностей:  • цилиндрические; • конические; • гиперболоидные; По окружной скорости колёс:  • тихоходные; • среднескоростные; • быстроходные. По степени защищенности:  • открытые; • закрытые. По относительному вращению колёс и расположению зубьев:  • внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении); • внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).

18. Материалы применяемые для изготовления зубчатых передач.

Для изготовления зубчатых колес применяют: - углеродистые качественные стали 40, 45, 50, 55, а также легированные стали марок 40Х, 45Х, 40ХН, ЗОХГТ, 40ХФА, 55Г и другие; термообработка - нормализация, улучшение или закалка; - легированные стали 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ; термообработка - цементация с закалкой; - легированные стали 40Х, 40ХФА, 28Х2МЮА; термообработка - азотирование с закалкой; - отливки из углеродистой стали 45Д, 50Л, 55Л; термообработка - нормализация; д) серый чугун СЧ 30, СЧ35 и высокопрочный чугун ВЧ50-2, ВЧ60-2, ВЧ45-5; - пластические массы: текстолит ПТ, ПТК, лигнофоль, капрон, древесные слоистые пластики марок ДСП-Б и ДСП-В. В таблице приведены рекомендации по выбору материала и термообработки зубчатой пары в зависимости от условий работы передачи. Зубчатые колеса небольших размеров изготовляют часто заодно с валом. Колеса больших размеров состоят из обода с нарезанными зубьями, ступицы и соединяющих их диска или спиц. Их устанавливают на валах на шлицах или шпонке (при передаче крутящего момента) и на подшипниках скольжения или качения (когда момент из вал непосредственно не передается) и крепят от осевого перемещения с помощью винтов, штифтов, пружинных колец, гаек, втулок.

19. Виды повреждений зубьев зубчатых колес.

Все виды повреждения поверхностей зубьев связаны с контактными напряжениями и трением:  • Усталостное выкрашивание является основным видом разрушения поверхности зубьев при хорошей смазке передач. Передача работает длительное время до появления усталости в поверхностных слоях зубьев. На поверхности появляются небольшие углубления, которые растут и превращаются в раковины. Основные меры предупреждения выкрашивание: определение размеров из расчёта на усталость по контактным напряжениям; повышение твёрдости материала путём термообработки; повышение степени точности изготовления зубьев. • Абразивный износ является основной причиной выхода из строя передач при плохой смазке (открытые пере-дачи и закрытые, но плохо защищённые от загрязнения; сельскохозяйственные, транспортные, грузоподъёмные ма-шины; горнорудное оборудование). Основные меры предупреждения износа: повышение твёрдости поверхности зубьев, защита от загрязнения, применение специальных масел. • Заедание наблюдается преимущественно в высоко нагруженных и высокоскоростных передачах. В месте со-прикосновения зубьев этих передач развивается высокая температура, способствующая разрыву масленой плёнки и образованию металлического контакта. Здесь происходит сваривание частиц металла с последующим отрывом их от менее прочной поверхности. Образовавшиеся наросты способствуют заеданию. Меры предупреждения заедания те же, что и против износа. • Пластические сдвиги наблюдаются у тяжело нагруженных тихоходных зубчатых колёс выполненных из мяг-кой стали. При перегрузках на мягкой поверхности зубьев появляются пластические деформации с последующим взрывом в направлении скольжения. Пластические сдвиги можно устранить повышением твёрдости рабочей поверх-ности зубьев. • Отслаивание твёрдого поверхностного слоя зубьев подвергнутых поверхностному упрочнению (азотирова-ние, цементирование, закалка) Этот вид разрушения наблюдается при низком качестве термообработки. Отслаиванию способствуют перегрузки.

20. Силы действующие в зацеплении прямозубой зубчатой передачи.

При работе зубчатых передач возникают силы, знание ко­торых необходимо для расчета на прочность зубьев колес, ва­лов и их опор. Силы определяют при статическом нагружении, без учета ошибок изготовления и деформаций деталей.

Эти явления учитываются соответствующими коэффици­ентами при определении расчетной нагрузки на передачу. Силами трения также пренебрегают вследствие их малости. Силы в зацеплении определяют в полюсе зацепления П, предполагая, что вся нагрузка передается одной парой зубьев.

Распределенную нагрузку по линии контакта К₂К₂ заме­ним результирующим вектором F_n. Вектор F_n, рас­кладывается по осям координат в окружном F_t, в радиальном F_r и в осевомF_а направлениях. На рис. представлены силы в торцовом сечении косозубого колеса.

Окружную силу определяют через заданный вращающий момент на шестерне T₁(Н • м)

Радиальную силу F_r, осевую F_а, результирующую F_n силы находят через окружную F_t:

Где  угол зацепления в торцовой плоскости, у прямозубой передачи β=0, α=α_t=20º, F_а=0. У шевронной передачи осевые силы уравновешиваются.

21. Силы …………. Косозубой передачи

22. Особенности рассчето косозубой передачи.

У косозубых колес зубья располагаются под некоторым углом к образующей делительного цилиндра (рисунок 11.9). Оси колес остаются параллельными.

Косозубые цилиндрические передачи нарезаются тем же  режущим инструментом, на тех же станках, по такой же технологии, что и прямозубые. При этом заготовку поворачивают на угол, поэтому зубья расположены  под углом к образующей делительного цилиндра.  В нормальном сечении n-n профиль косого зуба совпадает с профилем прямого зуба. В этом сечении Модуль должен быть стандартным. Параметры косого зуба в торцевом сечении t-t изменяются в зависимости от угла 

 Прочность зубьев определяют его форма  размеры и форма в нормальном сечении. Форму косого зуба в нормальном сечении принято определять параметрами эквивалентного прямозубого колеса.

 Прочность зубьев определяют его форма и размеры в номальном сечении. Форма косого зуба в нормальном сечении определятся параметрами эквивалентного прямозубого колеса.

23. Силы действующие в конической зубчатой передаче. (см. выше)

24. Особенности расчета конической передачи

Особенности расчета конических передач на прочность

Расчет конических зубчатых передач на прочность сводится к расчету на прочность эквивалентной цилиндрической зубчатой передачи.

Расчетная нагрузка определяется на среднем делительном конических зубчатых колес:

.

Параметры эквивалентного цилиндрического колеса (при приведении прямозубых конических колес) определяются по формулам

– эквивалентные диаметры

; ;

– эквивалентные числа зубьев

; .

Параметры биэквивалентного (двойное приведение) цилиндрического колеса (при приведении конических колес с круговыми зубьями) определяются по формулам

– эквивалентные диаметры

; ;

– эквивалентные числа зубьев

; .

Эквивалентное передаточное число , используемое только для распространения расчетов на контактную выносливость цилиндрических передач на конические передачи, определяется по формуле

.

Кроме того, в расчетные формулы вводится установленный опытным путем коэффициент понижения несущей способности конических передач по сравнению с цилиндрическими передачами.

Проектный расчет конических передач на контактную выносливость

При проектном расчете конических зубчатых передач на контактную выносливость обычно определяется внешний делительный диаметр колеса , мм, по формуле

,

где  – крутящий момент на валу колеса, Н·м;  – коэффициент, учитывающий прочность конических передач (для прямозубых колес , для колес с круговыми зубьями  выбирается в зависимости от вида термообработки материала колес по табл. 5.1);  допускаемое напряжение, МПа.

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки  определяется по аналогии с цилиндрическими зубчатыми передачами.

Полученное значение  округляют до стандартного значения по ГОСТ 12289-76: 50; (56); 63; (71); 80; (90); 100; (112); 125; (140); 160; (180); 200; (250); 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800. Предпочтительными являются значения без скобок.

25. Червячные передачи

Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса^[

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет.Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых приложениях — до 1000

• Достоинства:

  • Плавность работы

  • Бесшумность

  • Большое передаточное отношение в одной паре, благодаря чему червячные редукторы с большим передаточным числом значительно более компактны и менее массивны, чем эквивалентные зубчатые

  • Самоторможение

  • Повышенная кинематическая точность

• Недостатки:

  • Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях не более 100 кВт)

  • Большие потери на трение (тепловыделение)

  • Повышенный износ и склонность к заеданию

  • Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки

  • Необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода

Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения

26. Силы действующие в червячной передаче (см. выше)

27. Тепловой расчет червячной передачи

При работе червячных передач выделяется большое количе­ство теплоты. Потерянная мощность (1 — η) Р\ на трение в зацеп­лении и подшипниках, а также на размешивание и разбрызгива­ние масла переходит в теплоту, которая нагревает масло, а оно через стенки корпуса передает эту теплоту окружающей среде. Если отвод теплоты недостаточен, передача перегреется. При перегреве смазочные свойства масла резко ухудшаются (его вязкость падает) и возникает опасность заедания, что может привести к выходу передачи из строя.

Тепловой расчет червячной передачи при установившемся режиме работы производится на основе теплового б а л а н- с а, т. е. равенства тепловыделения Q_B и теплоотдачи Q₀.

Количество теплоты, выделяющееся в непрерывно работаю­щей передаче в одну секунду,

Qb= (1 —л) Р.,

где η — к.п.д. червячной передачи; Р\— мощность на червя­ке, Вт,

 

 

 

 

Здесь Т2— вН'М; сог— в рад/с.

Количество теплоты, отводимое наружной поверхностью кор­пуса в одну секунду,

Q₀= Κί (t_M — t_B) А,

где А — площадь поверхности корпуса, омываемая внутри мас­лом или его брызгами, а снаружи воздухом, м². Поверхность днища корпуса не учитывается, так как она не омывается свобод­но циркулирующим воздухом; t_B— температура воздуха вне кор­пуса; в цеховых условиях обычно /_В = 20°С; /„—температура масла в корпусе передачи, °С; /С_т— коэффициент теплопередачи, т. е. число, показывающее, сколько теплоты в секунду передается одним квадратным метром поверхности корпуса при перепаде температур в один градус, зависит от материала корпуса ре­дуктора и скорости циркуляции воздуха (интенсивности вентиля­ции помещения).

28. Смазывание зацеплений

29. Ременные передачи.

Ремённая передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — приводного ремня, за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор),валы которого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.

Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).