Основные критерии работоспособности червячных передач. Расчеты червячных передач.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Причины выхода из строя червячных передач:

1. износ зубьев червячного колеса;

2. заедание (схватывание) рабочих поверхностей зубьев;

3. поломка зуба червячного колеса;

4. контактное выкрашивание;

5. перегрев передачи;

6. недостаточная жесткость червяка (прогиб).

Основными критериями работоспособности червячных передач являются: износостойкость, прочность, теплостойкость, жесткость.

5.1 Расчет червячных передач на износостойкость.

Расчет на контактную прочность совмещен с этим расчетом путем выбора соответствующих контактных напряжений. Расчет контактных напряжений, от которых в основном и зависит износостойкость, проводится по формуле Герца:

Основные особенности - расчета червячных передач:

1.

2.

После подстановки в формулу Герца с учетом особенностей контакта червячных передач и дальнейших упрощений, получаем выражение:

(1), где

- коэффициент нагрузки учитывает неравномерность распределения нагрузки и динамичность нагрузки (ударность) .

зависит от коэффициента диаметра червяка и от режима нагрузки

- скорости скольжения и степени точности.

Проектный расчет проводится по формуле:

Эта формула получается, если в выражении (1) приравнять левую и правую части, а затем выразить одну из величин.

5.2 Расчет зубьев червячного колеса по напряжениям изгиба.

Аналогичен расчету косозубых цилиндрических колес с учетом следующих особенностей:

1.арочная форма зуба повышает прочность по сравнению с косозубым колесом;

2.наклон зубьев червячного колеса меньше, чем у большинства косозубых колес.

Поэтому .

5.3 Расчет червячных передач на теплостойкость.

Поскольку, в червячных передачах скорость скольжения значительна, то передача сильно греется, при этом резко ухудшаются свойства смазочного материала, что приводит к повышенному износу или к заеданию.

Расчет на теплостойкость выполняется в форме составления баланса тепла, выделившегося в передаче и отведенного от нее .

(1)

- мощность на червяке;

- коэффициент теплоотдачи;

- площадь охлаждения поверхности редуктора;

- установившаяся температура;

- начальная температура.

Площадь поверхности охлаждения: (дно не учитывается).

H

L B

Решая уравнение (1) относительно t, получим

Для обычных смазочных материалов температура допускаемая .

В предварительных расчетах можно принимать:

Если , то

1. , применить оребрение корпуса

2. , поставить вентилятор на вал червяка

3.Применяют водяное охлаждение масла с помощью установки змеевика:

4.Циркуляционная система смазки (с помощью масленого насоса).

Рекомендуют глубину погружения червяка в смазочный материал не более высоты витка(если червяк расположен снизу); глубину погружения ЧК не более 1/3R.

5.4 Расчет червяка на жесткость.

Этот расчет необходим поскольку повышенные прогибы червяка вызывают недопустимую концентрацию нагрузки в зацеплении.

Расчетная схема:

L

- приведенный момент инерции;

Чтобы уменьшить f нужно сблизить опоры и увеличить диаметр червяка.

Цепные передачи.

1. Общие сведения.

Передача с зацеплением с гибкой связью, называемой цепью.

Простейшая цепная передача состоит из ведущего и ведомого звена, называемых звездочками, и охватывающей их цепи.

a

Кроме основных элементов цепные передачи часто включают в себя:

- защитные устройства;

- натяжные устройства;

- смазочное устройство.

Достоинства: (по сравнению с ременными передачами)

1. сравнительно высокий КПД (до 98%);

2. малые нагрузки на валу (не требуется предварительное натяжение цепи);

3. отсутствие буксования и скольжения;

4. возможность передачи вращения несколькими звездочками;

5. постоянство среднего передаточного отношения.

Недостатки:

1. неравномерность хода цепи и дополнительные динамические нагрузки;

2. необходимость в применении натяжных устройств, т.к. цепь вытягивается по мере износа шарниров;

3. необходимость более точного монтажа и более сложный уход за цепью.

Классификация.

1. По числу рядов звеньев.

а) однорядные цепи

б) многорядные цепи

2. По конструкции цепи.

а) втулочная;

б) роликовая;

в) зубчатая.

Зубчатая цепь состоит из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных между собой. Работают плавней, с меньшим шумом, однако тяжелее и дороже. Применяют при высоких скоростях ().

3

2 1

5 В

4 t

d

4

d

3

P

В отверстия наружных пластин (1) запрессован валик (3), а в отверстия внутренних пластин (2) запрессована втулка (4). При этом втулка свободно проворачивается на валике, а ролик (5) – на втулке, при этом образуется шарнир цепи.

Применение ролика заменяет трение скольжения трением качения при зацеплении со звездочкой, что обеспечивает более равномерный износ звездочки. Втулочная цепь отличается от роликовой отсутствием ролика. Втулочная цепь и дешевле, и легче, но звездочки быстрее изнашиваются. Применяют втулочную цепь в тихоходных в малонагруженных передачах.

Основным параметром цепной передачи, определяющим все параметры, является шаг цепи (t).

Окружная сила вызывает контактные напряжения между втулкой и валиком. Эти напряжения могут быть точно подсчитаны по формуле Герца. Однако, на практике истинное распределение напряжений в контакте заменяют условно постоянным, которое называют давлением в шарнире (р).

, где

- диаметр валика;

- длина втулки;

- диаметральная площадь (в сечении).

Конструкция звездочки.

Звездочки конструктивно подобны зубчатым колесам и отличаются лишь профилем зуба. Обычно звездочки изготовляют из Ст45, 40Х и серого чугуна(тихоходные передачи).

t

b

z d

Делительная окружность звездочек в отличие от зубчатых передач проходит через центры шарниров цепи.

- делительный диаметр

Кинематика цепных передач.

Звенья цепи располагаются в зацеплении со звездочкой по многоугольнику, поэтому даже при равномерном вращении звездочки цепь движется неравномерно.

d

Разложим скорость шарнира цепи на две составляющих:

-направленную вдоль ветви цепи ();

- направленную перпендикулярно ветви цепи ().

, где

, - угловое положение шарнира, .

Т.о. скорость цепи меняется от min значения к max:

Причем неравномерность движения цепи тем больше, чем больше угол , а значит меньше и больше шаг t.

mB mA

mA mB

mB

mA

За счет поперечной составляющей скорости при зацеплении возникают удары шарнира о зубья звездочки. Кроме того вызывает поперечные колебания цепи.

Т.к. движение ведомой звездочки определяется скоростью цепи , то передаточное число не постоянно в пределах поворота звездочки на один зуб . В расчетах используется среднее значение и .

3. Силы, действующие в цепной передаче.

В большинстве случаев на практике силами натяжения от веса цепи сил инерции пренебрегают, поэтому можно полагать:

Сила, действующая на вал со стороны цепной передачи .

4. Критерии работоспособности и расчет цепных передач.

В открытых передачах причина выхода из строя цепи – износ ее шарниров, а в закрытых передачах – усталостное разрушение элементов цепи (разрыв цепи).

Т.о. основными критериями работоспособности цепных передач являются: износостойкость и прочность.

4.1 Расчет цепи на износостойкость.

В общем случае износ шарнира цепи: .

- путь трения (который проходят взаимодействующие тела в процессе эксплуатации);

- давление шарнира в цепи.

За один пробег цепи в каждом шарнире совершается 4 поворота на угол .

Следовательно, на износ цепи в основном влияют следующие факторы:

1. чем выше давление, тем выше износ ();

2. чем меньше зубьев у звездочек, тем больше нагрузка ();

3. чем больше межосевое расстояние, тем меньше износ ();

4. и прочее:

- характер смазки;

- вид регулирования натяжения;

- характер нагрузки.

Расчет на износостойкость шарниров цепи проводится по формуле:

(1) , где

- давление в шарнире проектируемой цепной передачи;

- допускаемое по износостойкости давление в шарнире цепи при средних условиях эксплуатации (табличное значение);

- коэффициент эксплуатации, учитывает условия эксплуатации проектируемой цепной передачи;

- коэффициент динамичности нагрузки, учитывает характер приложения нагрузки;

- коэффициент, учитывающий межосевое расстояние

, а если ,то .

- коэффициент, учитывающий наклон передачи к горизонту

- коэффициент, учитывающий вид регулирования натяжения цепи (периодическое - , автоматическое - );

- коэффициент, учитывающий способ смазывания (периодическое смазывание, картерное и т.д.);

- коэффициент, учитывающий режим работы (односменная-(8ч.), двухсменная- (16ч.), непрерывная).

На практике формулу (1) при проверочном расчете записывают в виде:

(2)

Проектный расчет цепной передачи:

Эту формулу можно получить, если из выражения (2) все величины выразить через шаг (t).

4.2 Расчет цепи на прочность.