Різновиди хвильових передач, їх оцінка та застосування.

Розроблена велика кількість різновидів хвильових передач: герметичні (рис. 2.1), гвинтові (рис. 2.2), з електромагнітним генератором (рис. 2.3), з гідравлічними генераторами і ін..

Герметична передача передає рух через герметичну стінку, що розділяє простори А і Б. Глуху гнучку склянку з гнучким фланцем герметично закріплюють до стінки (наприклад, приварюють). Зубчастий вінець розташовують у середній частині стакана.

Жодна інша передача не може так просто вирішувати цю задачу. Така передача знаходить застосування в хімічній, атомній, космічній та інших галузях техніки. Гвинтова передача перетворює обертальний рух в поступальний. Її застосовують переважно в герметичному виконанні. Передача з електромагнітним генератором поєднує функції двигуна та передачі. Тут хвильове деформування гнучкого колеса здійснюють ‑ обертовим електромагнітним полем. Нерухомий генератор має ряд електромагнітів (полюсів). За допомогою спеціального пристрою електромагніти включають по черзі. Магнітний потік замикається через гнучке колесо і деформує його у відповідних місцях. Основна перевага передачі - дуже мала інерційність. Тут обертається тільки гнучке колесо. Обертання повільне, а маса невелика. Негативна властивість передачі - низький к. к. д. (у відомих конструкціях не більше 6... 8%).

На основі викладеного можна відзначити такі основні якості хвильових передач.

1. Велике передавальне відношення.В одній ступені можна отримати і до 300, а в спеціальних передачах до декількох десятків тисяч.

2. Велике число зубів в одночасному зачепленні. Наприклад, при i = 100 одночасно зачіпляються до 60...80 пар зубів замість 1...2 пари в звичайних передачах. Як наслідок цього, висока здатність навантаження при малих габаритах і масі. У деяких конструкціях маса становить половину, а обсяг 1 / 3 від звичайної планетарної передачі.

3. Зменшення кінематичної похибки внаслідок двозонності і багатопарності зачеплення. Відомі передачі з кінематичною похибкою, що не перевищує 0,5.,.1,0 хв.

4. При однакових передавальних відносинах к. к. д. хвильових передач близький до к. к. д. планетарних і багатоступеневих простих передач (наприклад, до 0,9 при i = 100).

5.Малі навантаження на вали та опори внаслідок симетричності конструкції.

6. Можливість передачі руху в герметизований простір (через герметичну стінку).

7. Мала інерційність при спеціальному виконанні.

8. Менше шум.

9. Подібно планетарної передачі вона може бути використана не тільки як редуктор або мультиплікатор, але і як диференційний механізм

10. Конструкції хвильових передач не викликають особливих технологічних труднощів при їх виготовленні.

11.Число деталей менше в кілька разів, а вартість - приблизно в два рази. Термін служби стандартних передач загального призначення 10000 год.

Д о недоліків сучасних конструкцій хвильових передач можна віднести: порівняно високе значення нижньої межі передавального відношення tmin = 80;порівняльну складність виготовлення гнучкого колеса і генератора хвиль - потрібно спеціальне оснащення. Це ускладнює індивідуальне виробництво та ремонтні роботи.

Застосовувати хвильові передачі доцільно в механізмах з великим передавальним відношенням, а також в пристроях зі спеціальними вимогами до герметичності, кінематичної точності, інерційності і пр.

56. Класифікація, характеристика та області застосування черв'ячних передач.

ЧП складається із черв'яка, що має форму гвинта, та черв'ячного колеса, яке нагадує зубчасте колесо з косими зубцями угнутої форми. Передавання обертового руху у ЧП здійснюється за принципом гвинтової пари, де гвинтом є черв'як, а гайкою є колесо-сектор, вирізаний із довгої гайки і зігнутий по колу.

У більшості випадків ведучим є черв'як і передача працює зменшення частоти обертання веденого вала, хоча можливе передавання обертового руху і від черв'ячного колеса до черв'яка.

У зачепленні контакт витків черв'яка та зубців черв'ячного колеса відбувається по лінії (на відміну від гвинтових зубчастих передач, де є точковий контакт зубців), до того ж із значним ковзанням. Тому через значні втрати у зачепленні черв'ячні передачі застосовують для передавання малих та середніх (до 50 кВт) потужностей, хоча зустрічаються і передачі, які здатні передавати потужність до 200 кВт. За допомогою черв'ячної передачі можна реалізувати велике передавальне число u=7…100 і більше. Такі передачі як кінематичні, так і силові використовують у підйомно-транспортних машинах, різних металообробних верстатах, транспортних засобах тощо.

Переваги та недоліки

Переваги

· плавність та безшумність роботи при високих швидкостях;

· достатньо висока надійність та простота догляду в експлуатації;

· компактність, тобто малі габаритні розміри при великому передаточному числі;

· можливість виконання передачі самогальмівною (неможлива передача обертового руху від черв'ячного колеса до черв'яка.

Недоліки

· порівняно невисокий ККД, що не перевищує у деяких випадках 0,70-0,85;

· потреба використання для черв'ячного колеса дорогих антифрикційних матеріалів;

· мала тримкість.

Класифікація

· За формою початкової поверхні черв'яка:

· циліндричні;

· глобоїдні;

· За формою профілю витків черв'яка у торцевій площині:

· конволютні (черв'як ZN);

· евольвентні (черв'як ZI);

· архімедові (черв'як ZA);

· За розміщенням черв'яка щодо колеса:

· з нижнім розміщенням;

· з верхнім розміщенням;

· з бічним розміщенням;

· За конструктивним оформленням:

· відкриті;

· закриті;

· За кількістю заходів різьби:

· однозахідні;

· багатозахідні (найчастіше дво- або чотиризахідні).

57. Основні геометричні параметри черв'ячної циліндричної передачі.

Черв’яки. Найбільш поширеними є архимедові циліндричні черв’яки (ZA - рис. 12.3). Для них основними геометричними параметрами є профільний кут α, осьовий модуль , де P - осьовий крок витків.

Стандартні значен­ня модуля m: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25 мм; допускається використовувати модуля m: 1,5; 3; 3,5; 6; 7; 12; 14 мм.

Ділильний діаметр черв’яка d₁ зв’язаний із модулем m коефіцієнтом діаметра черв’яка q: . Значення коефіцієнта q стандартизовано.

Часто зустрічаються q = 8, 10, 12,5; 16; 20. Рекомендується витримувати нерівність (z₂ - число зуб’їв колеса).

Сполучення параметрів m і q згідно ГОСТ 2144-76 приведено в табл. 12.1.
Кут підйому гвинтової лінії черв’яка γ знаходиться зa виразом:

(12.1)

Діаметри (рис. 12.4): ділильний

вершин зуб’їв

западин зуб’їв

(12.2)

Довжину нарізаної частини черв’яка b₁ визначають із умови використання одночасного зачеплення найбільшого числа зуб’їв колеса; за ГОСТ-19650-74 при х = 0:

при Z₁ = 1 або 2; (12.3)

при Z₁ = 4. (12.4)

Для шліфованих черв’яків одержане значення b₁ збільшують на 25 мм при m < 10 мм і на 35...40 мм при m = 10...16 мм.

Черв’ячні колеса. При х = 0 діаметри коліс такі (див. рис. 12.4):

Ділильний

вершин зуб’їв

западин зуб’їв

(12.5)

Міжосьова відстань

а_w = (d₁ + d₂) / 2 = m(q + z₂)/2. (12.6)

Значення а_w для стандартних редукторів за ГОСТ 2144-76: 1-й ряд: а_w: 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500. для нестандартних редукторів можна округлювати до чисел із ряду R_q 40.

Значення модуля m попередньо можна визначити за формулою:

m» (1,4...1,7) а_w/z₂. (12.7)

Остаточно значенням модуля m приймають рівним найближчій стандартній величині

За умови непід­різування зуб’їв (12.8)

Розміри b₂ і d_am2, які відповідають куту обхвату черв’яка колесом 2 δ = 100º (силові передачі)

58. Кінематичні параметри черв'ячної передачі.

Передаточне відношення
(12.13)

У силових передачах i = 10...60 (80), у кінематичних передачах можна приймати і ³ 300.

Згідно ГОСТ 2144-76 i = 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 28; 31,5; 40; 50; 63; 80 (1-й ряд).

При обертанні черв’яка його витки ковзають по зуб’ях колеса, як у гвинтової пари ковзають витки різьби. Швидкість ковзання (рис. 12.5)

де - колові швидкості черв’яка і черв’ячного колеса; γ - кут підйому гвинтової лінії черв’яка.

І далі:

При проектних розрахунках орієнтовано швидкість ковзань u_s (м/с) можна прийняти рівною:

де n₁ - частота обертання черв’яка, хв.^-1; Т₂ - обертовий момент на колесі, Н×м.

Велике ковзання в черв’ячних передачах є причиною пониженого к.к.д., підвищеного спрацювання зуб’їв, схильності до заїдання.

59. ККД черв'ячної передачі. Сили в зачепленні.

К.к.д. черв’ячної передачі визначають так, як і к.к.д. зубчастої передачі. Різниця між ними - у визначенні втрат у зачепленні, які розраховуються за аналогією до гвинтової пари:

(12.15)

Якщо ведучим є колесо (а не черв’як), то із-за зміни напрямку сил к.к.д. передачі визначають за формулою:

При γ ≤ φ і η_з = 0 черв’ячна передача стає самогальмуючою. Ця властивість використовується у вантажопідйомних та інших механізмах.

Починаючі проектний розрахунок передачі, можна приблизно прийняти:

де і – передаточне відношення передачі.

6l. Матеріали та допустимі напруги черв'ячних передач.

Черв'яки здебільшого виготовляють із якісних вуглецевих сталей (40,50,40Г2), а у передачах відповідального призначення-із легованих сталей (40Х,40ХН,35ХГСА та ін.). Термообробка до твердості поверхонь Н>(45…55)HRC і подальше шліфування та полірування робочих поверхонь витків черв'яка дозволяють суттєво підвищити тримкість та довговічність передачі, оскільки зменшують можливість заїдання робочих поверхонь у контакті. У допоміжних, невідповідальних та тихохідних передачах можуть використовуватись черв'яки з твердістю витків H=(300…320)HB.

Вінці черв'ячних коліс виготовляють переважно з бронзи, а інколи з латуні та чавуну. Олов'яні бронзи БрО10Н1Ф1, БрО10Ф1 та інші є кращими матеріалами для вінців черв'ячних коліс при високих швидкостях ковзання (V>5 м/с), однак вони дорогі та дефіцитні. Тому такі бронзи бронзи використовують лише для відповідальних передач. Менш дефіцитні і дешеві безолов'яні бронзи БрА10Ж4Н4, БрА9Ж3Л та ін. Вони застосовуються при середніх швидкостях ковзання V=(2…5) м/с.

Для допоміжних, малонавантажених та тихохідних(V<2 м/с) ЧП можливе виготовленняи черв'ячного колеса із чавуну (СЧ15, СЧ18) або пластмас (текстоліту, поліамідів).

Допустима контактна напруга для олов’яних бронз знаходиться так:
[ σ_H ] = (0,85...0,9) σ_в (12.24) - при шліфованому і полірованому черв’яку з твердістю Н₁ ≥ 45 HRC (σ_в – границя міцності матеріалу);

в інших випадках

[ σ_H ] = 0,75C _v σ_в (12.25) де С_v - коефіцієнт, який ураховує швидкість ковзання

Для бронзи БрАЖ9-4: при шліфованому і полірованому черв’яку з H₁ ≥ 45HRC.

[ σ_H ] = 300 – 25 v_s, МПа. (12.26)

При проектному розрахунку швидкість ковзання v_s приблизно визначають за формулою (12.14).

Допустима напруга згинання для усіх марок бронз

(12.27)

де σ_т - границя текучості матеріалу.

Для перевірки черв’ячних передач на міцність при короткочасному перевантаженні приймають:

- олов’яні бронзи;

- БрАЖ9-4;

- для бронзи усіх марок.