|
Достоинства зубчатых передачСтр 1 из 9Следующая ⇒ Зубчатые передачи
В зубчатой передаче движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большое – колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так к большому колесу. *** Достоинства зубчатых передач К достоинствам этого вида механических передач относятся: · Высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей; · Малые габариты; · Большой ресурс; · Высокий КПД; · Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники; · Постоянство передаточного числа; · Простота обслуживания; *** Недостатки зубчатых передач Как и любой другой вид механических передач, зубчатые передачи имеют ряд недостатков, к которым относятся: · Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа; · Шум при больших скоростях, обусловленный неточностями изготовления профиля и шага зубьев; · Высокая жесткость, не дающая возможность компенсировать динамические нагрузки, что часто приводит к разрушению передачи или элементов конструкции (для примера – ременная или фрикционная передача при внезапных динамических нагрузках могут пробуксовывать). ***
Основы теории зубчатого колеса
Основная теорема зацепления Профили зубьев колес должны быть сопряженными, т. е. заданному профилю зуба одного колеса должен соответствовать вполне определенный профиль зуба другого колеса. С – ведущее колесо с центром вращения О1, а D – ведомое колесо с центром вращения в точке О2. Расстояние aw между центрами О1 и О2 неизменно. Проведем через точку S общую для обоих профилей касательную ТТ и нормаль NN. v1 = О1Sω1 и v2 = О2Sω2. Разложим скорости v1 и v2 на составляющие v'1 и v'2 по направлению нормали NN и составляющие v''1 и v''2 по направлению к касательной ТТ. Опустим из центров О1 и О2 перпендикуляры О1В и О2С на нормаль NN. v'1/v1 = О1В/О1S, откуда получим: v'1 = v1О1В/О1S = ω1О1В. Из подобия треугольников afS и CSO2 следует: v'2/v2 = О2С/О2S, откуда v'2 = v2О2С/О2S = ω2О2С. Но v'1 = v'2, следовательно: ω1О1В = ω2О2С. Передаточное число: u = ω1/ω2 = О2С/О1В. (1) Нормаль NN пересекает линию центров О1О2 в точке П, называемой полюсом зацепления. О2С/О1В = О2П/О1П = rw2/rw1. (2) Сравнивая соотношения (1) и (2), получим: u = ω1/ ω2 = rw2/ rw1 = const. (3) Это соотношение выражает основную теорему зацепления, которая может быть сформулирована следующим образом:
Полюс зацепления П сохраняет неизменное положение на линии центров О1О2, поэтому радиусы rw2 и rw1 также неизменны. Окружности радиусов rw1 и rw2 называют начальными. *** Из множества кривых, удовлетворяющих требованиям основной теории зацепления, практическое применение в современном машиностроении получила эвольвента окружности, которая обладает следующими свойствами: · позволяет получить сравнительно точно и просто профиль зуба в процессе нарезания; · без нарушения правильности зацепления допускает некоторое изменение межосевого расстояния aw, которое может появиться в результате неточностей изготовления и сборки, деформации деталей передачи при работе; · обеспечивает высокую точность и долговечность зубьев, малые скорости скольжения точек контакта на поверхности зацепляющихся зубьев и высокий КПД. *** Понятие надежности машины Работоспособность - состояние изделия, при котором в данный момент времени его основные параметры находятся в пределах, установленных требованиями нормативно-технической документации и необходимых для выполнения его функциональной задачи. Попросту говоря, работоспособность изделия – это его способность нормально выполнять заданные функции. Работоспособность количественно оценивается следующими показателями: · Прочность - способность детали выдерживать заданные нагрузки в течение заданного срока без нарушения работоспособности. · Жесткость - способность детали выдерживать заданные нагрузки без изменения формы и размеров. · Износостойкость - способность детали сопротивляться изнашиванию. · Стойкость к специальным воздействиям - способность детали сохранять работоспособное состояние при проявлении специальных воздействий (теплостойкость, вибростойкость, радиационная стойкость, коррозионная стойкость и т.п.). Неработоспособное состояние наступает вследствие отказа. Надежность – свойство изделия сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Свойство надежности количественно оценивается следующими показателями: наработкой на отказ (среднее время работы изделия между двумя, соседними по времени отказами), коэффициентом готовности или коэффициентом технического использования (отношение времени работы изделия к сумме времен работы, обслуживания и ремонта в течение заданного срока эксплуатации), вероятностью безотказной работы и некоторыми другими. Показатели качества изделия по надежности: безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени. Долговечность – свойство изделия длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при соблюдении норм эксплуатации. Под предельным понимают такое состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна. Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособности путем технического обслуживания и ремонта. Понятия надежности во времени: наработка, ресурс и срок службы. Наработка – продолжительность или объем работы изделия (в часах, километрах пробега, числах циклов нагружения). Ресурс – суммарная наработка изделия от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние (в часах, километрах пробега и др.). Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия от начала до перехода в предельное состояние. Выражают обычно в годах. Срок службы включает наработку изделия и время простоев. Основными показателями надежности являются: · по безотказности – вероятность безотказной работы и интенсивность отказов; · по долговечности – средний и гамма–процентный ресурс; · по ремонтопригодности – вероятность восстановления. ***
Общие сведения Цилиндрическая прямозубая зубчатая передача относится к передачам зацеплением непосредственного контакта рис.2.3.11. Применяется при окружных скоростях
Рисунок 2.3.11 Наружное а) и внутреннее б) зацепление
Силы в зацеплении Силы в зацеплении определяют в полюсе зацепления. На шестерню действует вращательный момент, который создаёт распределённую по контактным линиям зуба колеса нагрузку. Эту нагрузку заменяют равнодействующей силой
Рисунок 2.3.12 Схема действия сил в зубчатом зацеплении
Такое разложение силы Расчёт зубьев на изгиб Поломка зубьев связана с напряжениями изгиба, вследствие усталости материала от длительно действующих нагрузок. Расчет на изгиб сводится к проверке условия:
При выводе расчётной формулы для определения напряжений изгиба принимают следующие допущения: Распределённую по ширине венца зуба нагрузку заменяют сосредоточенной силой Напряжение изгиба в опасном сечении (вблизи хорды основной окружности), т.е. напряжение на растянутой стороне зуба, где возникают усталостные трещины рис.2.3.13. Рисунок 2.3.13 Эпюры распределения напряжений по ширине зуба Напряжения определяются отношением внешней силы к моменту сопротивления сечения. Тогда после подстановки в исходную формулу, формула проверочного расчёта прямозубых передач:
где Ft – окружная сила, H,
Модуль зубьев m определяют расчётом на изгиб, исходя из межосевого расстояния
В эту формулу вместо
Эквивалентное колесо Профиль косого колеса в нормальном сечении n-n (рис. 3) соответствует исходному контуру инструментальной рейки и, следовательно, совпадает с профилем прямозубого колеса. Расчет косозубых колес проводят через параметры эквивалентного прямозубого колеса. Нормальное к линии зуба сечение делительного цилиндра имеет форму эллипса. Радиус кривизны эллипса при зацеплении зубьев в полюсе Делительный диаметр: Силы в зацеплении Силы в зацеплении определяют в полюсе зацепления. Сила
Разложим эту силу на две составляющие: окружную силу на эквивалентном колесе: Переходя от эквивалентного к косозубому колесу, заметим, что сила
сила Ft расположена в плоскости, касательной к начальному цилиндру, и составляет угол Окружная сила известна. Её определяют по передаваемому моменту и диаметру делительной окружности зубчатого колеса Тогда из формулы (2.3.35): радиальную силу На зубья шестерни и колеса действуют одинаковые, но противоположно направленные силы. При определении их направления учитывают направление вращения колёс и направление наклона линии зубьев Расчёт зубьев на изгиб Наклонное расположение зубьев увеличивает их прочность на изгиб и уменьшает динамические нагрузки. Это учитывается введением в расчётную формулу прямозубых передач поправочных коэффициентов
где YF - коэффициент формы зуба выбирают по эквивалентному числу зубьев zv;
и для шевронных передач
При проверке по формуле (2.3.41): Содержание 1. Общие сведения о редукторах и цели работы…………………………………………..4 2. Оборудование……………………………………………………………………………..5 3. Знакомство с конструкцией………………………………………………………………5 4. Измерение размеров………………………………………………………………………6 5. Расчеты параметров по замерам…………………………………………………………6 6. Определение мощности на деталях передач……………………………………………8 7. Определение частот вращения валов……………………………………………………9 8. Определение крутящих моментов на валах…………………………………………….9 9. Определение усилий в передачах……………………………………………………….9 10. Определение окружных скоростей в передачах……………………………………….10 11. Эскизирование вала редуктора………………………………………………………….10 12. Составление отчета………………………………………………………………………10 Список использованных источников……………………………………………………….11 Приложение 1………………………………………………………………………………..12 Приложение 2………………………………………………………………………………..12 Приложение 3………………………………………………………………………………..13 Приложение 4………………………………………………………………………………..14 Приложение 5………………………………………………………………………………..15 Приложение 6………………………………………………………………………………..16 Приложение 7………………………………………………………………………………..16 Общие сведения о редукторах Редуктором называется устройство, предназначенное для уменьшения частоты вращения и соответствующего увеличения крутящего момента. Конструктивно редуктор выполняется в виде корпуса, в котором размещаются одна или несколько передач зацеплением с постоянным передаточным числом (отношением) на валах с подшипниковыми опорами. Редуктор общемашиностроительного применения – редуктор, выполненный в виде самостоятельного агрегата, предназначенный для привода различных машин и механизмов и удовлетворяющий комплексу технических требований, общему для большинства случаев применения без учета каких-либо специфических требований, характерных для отдельных областей применения. Редукторы общемашиностроительного применения, несмотря на конструктивные различия, близки по основным технико-экономическим характеристикам: невысокие окружные скорости, средние требования к надежности, точности и металлоемкости при повышенных требованиях по трудоемкости изготовления и себестоимости. Это их отличает от специальных редукторов (авиационных, судовых, автомобильных и др.) - редукторов, выполненных с учетом специфических требований, характерных для отдельных видов техники. В соответствии с ГОСТ 29076-91 редукторы и мотор-редукторы общемашиностроительного применения классифицируют в зависимости от:
Цифровое условное обозначение по ГОСТ 2037-94 варианта сборки редуктора и мотор-редуктора характеризует взаимное расположение выходных концов валов, их количество и должно входить в условное обозначение изделия. Общие технические условия регламентированы: для редукторов общемашиностроительных применения – ГОСТ Р 50891-96; для мотор-редукторов – ГОСТ Р 50968-96. Важнейший характеристический размер, в основном определяющий нагрузочную способность, габариты и массу редуктора называют главным параметром редуктора. Главный параметр цилиндрический, червячных и глобоидных редукторов – межосевое расстояние aw тихоходной ступени. Основная энергетическая характеристика редуктора – номинальный момент Т ном, представляющий собой допустимый вращающий момент на его тихоходном (ведомом) валу при постоянной нагрузке. ГОСТ Р 50891-96 регламентирует номинальную радиальную консольную нагрузку в Н, приложенную к середине посадочной поверхности выходного конца вала редуктора, не менее: - на тихоходном валу цилиндрического одноступенчатого редуктора 125 - на быстроходном валу 50 …125 для всех типов редукторов. В стандарте устанавливается также 90% ресурс работы редукторов: - для цилиндрических 25000 ч; - для червячных 10000 ч. Для подшипников 90% ресурс при постоянной нагрузке составляет 50% от ресурса редуктора. Цели работы Основной целью работы является изучение конструкции зубчатого двухступенчатого редуктора: - устройство корпуса редуктора; - изучение системы заливки и контроля уровня смазки; - изучение конструкции валов редуктора, их крепления и регулировки в корпусе редуктора; - знакомство с зубчатыми цилиндрическими передачами и определение деталей последовательно передающих энергию и воспринимающих окружные, осевые и радиальные нагрузки; - освоение способов замера расчетных геометрических размеров передач; - освоение метода расчета основных параметров зацепления; - овладение знаниями формул расчета геометрических, кинематических, энергетических и силовых параметров цилиндрических зубчатых передач; - владение навыками эскизирования валов редуктора в сборе с опорными подшипниками и насаженными на них зубчатыми колёсами (для промежуточного и выходного вала). Оборудование 2.1. Двухступенчатый цилиндрический редуктор с косозубыми колесами с развернутой схемой расположения валов. 2.2. Измерительный инструмент: штангенциркуль, линейка. Порядок проведения работы Знакомство с конструкцией 3.1. Снять крышку редуктора и ознакомиться с деталями, расположенными внутри корпуса. 3.2. Определить, какой вал является быстроходным, какой вал является тихоходным, какой вал является промежуточным. 3.3. Определить, какая зубчатая пара является быстроходной, какая зубчатая пара является тихоходной. 3.4. Определить для каждой передачи, какое зубчатое колесо является шестерней, какое – колесом. 3.5. Установить, в каком направлении, и какими деталями воспринимаются нагрузки и передается энергия (крутящий момент). Полученную информацию оформить в виде кинематической схемы, показанной на рисунке 1.
Рисунок 1. Кинематическая схема двухступенчатого цилиндрического редуктора: 1 – вал быстроходный; 2 – вал промежуточный; 3 – вал тихоходный; 4 – шестерня быстроходной передачи; 5 – зубчатое колесо быстроходной передачи; 6 – шестерня тихоходной передачи; 7 – зубчатое колесо тихоходной передачи. Схему нарисовать в разделе 1 отчета. Измерение размеров 4.1. Определить межосевые расстояния передач aw путем косвенных измерений размеров корпуса (Приложение 2, рисунок П2.1). Рассчитанные по результатам измерений межосевые расстояния согласовать со стандартом (Приложение 1, таблица1.1) и занести в таблицу 3.1 (Приложение 3). 4.2.Сосчитать числа зубьев шестерен Z 1и колес Z 2 быстроходной и тихоходной пар и занести таблицу 3.1. 4.3. Измерить наружные диаметры колес быстроходной da 1и тихоходной da 2 пары и занести в таблицу 3.1. 4.4. Измерить ширину колес bw быстроходной и тихоходной пары и занести в таблицу 3.1. Составление отчета. Составить отчет по лабораторной работе в соответствии с приложениями 5 и 6. 13. Вопросы к защите лабораторной работы 1. Как измерить межосевое расстояние? 2. Как получить формулу для определения нормального модуля зацепления? 3. Как определить нормальный модуль по замерам размеров редуктора? 4. Как получить формулу для определения угла наклона зуба? 5. Как определить угол наклона зуба по замерам размеров редуктора? 6. Как определить передаточное число передач и редуктора? 7. Как определяются диаметральные размеры зубчатых колес? 8. Как распределяются потоки мощности в редукторе? 9. Как определить мощность на валах редуктора? 10. Как определить крутящие моменты на всех валах? 11. Как определить частоту вращения каждого вала? 12. Как определить усилия, действующие в передаче? 13. Как определить окружную скорость передачи? 14. Какие параметры редуктора согласуются со стандартом? Приложение 1 Межосевое расстояние цилиндрических редукторных передач (по ГОСТ 2185-66). Таблица 1.1
Модуль нормальный цилиндрических редукторных передач (по ГОСТ 9563-80) Таблица 1.2
Коэффициент ширины колеса цилиндрических редукторных передач (по ГОСТ 2185-66). Таблица 1.3
Приложение 2
Приложение 3 Таблица 3.1
Для косозубых передач
где Ye = 1 / (Keea) – коэ ![]() ![]() ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... ![]() Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... ![]() Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... ![]() ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|