dorozhnostroit

о

30

2.4.3. Зубчатые передачи

Появление зубчатой передачи относится к глубокой древности. Изготавливались они тогда из дерева. Меньшее колесо имело шесть стержней (окружность легко делится на шесть частей), откуда и пошло название шестерня, а большое колесо получило название зубчатого.

Эти названия сохранились в русской технической терминологии и до настоящего времени.

Колеса зубчатых передач в зависимости от расположения их гео-

Во всех случаях вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого зубчатого колеса через нажатие зубьев первого на зубья второго.

Профиль зубьев обычно выполняется по эвольвенте, очертание которой обеспечивает равномерное вращение колес, а следовательно, и постоянное передаточное число.

Эвольвентное зацепление показано на рис. 2.12. Окружности, проведенные из центров зубчатых колес и катящиеся одна по другой без скольжения, называются начальными.

31

32

При работе конической зубчатой передачи всегда возникают значительные осевые усилия, которые должны быть восприняты опорами. Естественно, это вызывает дополнительные потери на трение, из-за которых КПД конических передач несколько ниже, чем цилиндрических: Г] равен 0,94....0,96.

При необходимости получения большого передаточного числа в передаче крутящего момента между скрещивающимися валами применяются передачи, которые носят название червячных (рис. 2.13).

Л

к Рис. 2.13. Червячная передача: 1 - червяк; 2 - червячное колесо.

Я

=

^Червячная передача представляет собой зубчато-винтовую переда-

^ка был равен торцевому шагу червячного колеса. В этих передачах за каждый

Лоборот червяка колесо поворачивается на один зуб при однозаходной резьбе,

•34

ность, плавность и бесшумность являются неоспоримыми достоинствами червячной передачи.

Существенный ее недостаток - низкий коэффициент полезного действия г\ равный 0,7-0,75. Постоянно работающая червячная пара потребляет значительную мощность, выделяет большое количество тепла и требует обязательного интенсивного охлаждения. Этим объясняется сравнительно редкое применение червячных передач особенно в механизмах, передающих большие мощности.

Червячные передачи обычно отличаются свойством самоторможения. Это свойство используется в грузоподъемных устройствах. Если бы привод барабана, с помощью которого поднимается груз, имел, например, зубчатую передачу, то пришлось бы устанавливать тормозное устройство, чтобы груз не опускался. При наличии самотормозящейся червячной передачи обратного движения быть не может.

Если необходимо получить большие передаточные числа, обычно прибегают к многоступенчатым зубчатым передачам в основном с цилиндрическими зубчатыми парами. Такие многоступенчатые передачи называются редукторами. Редукторы выпускаются промышленностью как самостоятельные изделия. Они стандартизированы и могут быть установлены в любой машине в соответствии со своими параметрами. Редукторы выпускаются одно-, двух-, трех- и многоступенчатыми с различными зубчатыми передачами (цилиндрическими, червячными, коническо-цилиндрическими и т.д.). Основными параметрами редукторов являются передаваемая мощность, передаточное число и скоростьювращения ведущего вала.

В редукторах передачи располагаются внутри корпусов специальной конструкции. Нижняя часть корпуса редуктора обычно заполняется маслом, уровень которого контролируется. При вращении колес часть из них, окунаясь в масляную ванну редуктора, поднимает масло и разбрызгивает его, обеспечивая смазку трущихся поверхностей.

35

Корпусы редукторов снабжаются опорными лапами для крепления к фундаментам или рамам, или рым-болтами для монтажа и ребрами для увеличения теплоотдачи и жесткости.

2.4.4. Цепные передачи

При сравнительно больших межосевых расстояниях, когда нецелесообразно использовать зубчатые передачи из-за их громоздкости и ременные передачи - в связи с требованиями компактности или постоянства передаточного числа, применяются цепные передачи.

Цепная передача состоит из расположенных на некотором расстоянии друг от друга двух колес, называемых звездочками, и охватывающей их цепи (рис. 2.14). Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой при сцеплении их со звеньями цепи и передаче окружного усилия через натянутую цепь.

3 Цепные передачи, работающие при больших нагрузках и скоростях, помещают в специальные кожухи (картеры), в которых они постоянно и обильно смазываются и защищаются от загрязнения.

Передаточное число цепной передачи определяется, как и в любой передаче, зацеплением:

ft), d2 z2

I =

где z: и z2 - числа зубьев ведущей и ведомой звездочек передачи.

36

Вкачестве приводных цепей обычно применяются роликовые, втулочные, зубчатые и крючковые.

Втулочно-роликовая цепь (рис. 2.14, б) состоит из наружных 3 и внутренних 4 звеньев, соединенных попарно при помощи осей 5 и втулок 6. Каждая пара звеньев свободно поворачивается относительно другой.

Вроликовой цепи на втулки надеты ролики 7, которых нет во втулочной цепи. Ролики во время набегания на ведущую 1 и ведомую 2 звездочки проворачиваются, уменьшая тем самым износ зубьев.

При больших окружных усилиях применяются двух- и трехрядные роликовые цепи, конструкция которых аналогична рассмотренной.

Детали приводных цепей делаются из специальных сортов легированных сталей и подвергаются термической обработке, что обеспечивает необходимую прочность и долговечность цепей.

Все цепные передачи требуют постоянного ухода (смазка, регулировка) и выходят из строя в основном из-за износа шарниров цепей,

который приводит к увеличению шага и удлинению самой цепи.

Кдостоинствам цепных передач относятся: применимость в широком диапазоне межцентровых расстояний, малые габариты и масса, простота замены и высокий КПД.

Кнедостаткам - возможность внезапного обрыва, удлинение вследствие износа и необходимость натяжных устройств, неравномерность скорости, особенно при малом числе зубьев звездочки.

2.5. Детали передач

2.5.1. Оси и валы

Для поддержания вращающихся деталей (шкивы, зубчатые колеса, звездочки, блоки, катки, барабаны и т.д.) служат оси. Они могут быть вращающимися (вместе с установленными на них деталями) или невращающимися (относительно которых вращаются установленные на них детали). Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб.

Детали, которые в отличие от осей в основном предназначены для передачи моментов, называются валами. Валы, несущие на себе детали, через которые передается крутящий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки и поэтому работают одновременно на кручение и изгиб.

Оси представляют собой прямые (в большинстве случаев переменного сечения) стержни, а валы могут быть как прямыми, так и коленчатыми и гибкими (рис. 2 . 15) .

37

Л И Г

Оси валов вращающиеся относительно опор, называются подшипниками. Те части валов или осей, которыми они непосредственно ложатся на опоры, называются цапфами. Цапфы, воспринимающие осевую нагрузку, называются пятами. Оси обычно имеют круглое сечение, диаметр которого по длине чаще всего переменен. В результате этого ось чаще всего приобретает форму ступенчатого цилиндра.

38

Изготавливаются оси обычно из конструкционных или качественных углеродистых сталей, а размеры поперечного сечения осей задаются из условий расчета на прочность по максимальному изгибающему моменту. Ось рассматривают при этом как балку на шарнирных опорах.

Во вращающейся оси, даже при постоянной нагрузке, напряжения меняются по симметричному циклу, поэтому при прочих равных условиях она должна иметь больший диаметр, чем неподвижная. Валы, как и оси, изготавливают в основном из углеродистых и легированных сталей.

При расчете валы и оси рассматриваются как балки на шарнирных опорах и рассчитываются на прочность. Определяют величины изгибающих и крутящих моментов в опасных сечениях. Если нагрузки действуют в разных плоскостях, то их обычно раскладывают на две взаимно перпендикулярные плоскости.

Для определения результирующего момента изгибающие моменты во взаимно перпендикулярных плоскостях геометрически складывают

ЮМ

(2.25)

Установлено, что величина максимальных прогибов не должна быть больше 0,0003 от расстояния между опорами вала, а в местах установки зубчатых колес - не более 0,03 от величины модуля зацепления. Если валы и оси не отвечают таким требованиям, то их проверяют на жесткость.

Гибкие валы. Для передачи движения между деталями, расположенными так, что жесткую связь нельзя осуществить (например, для при-

39