Тема 3.3 Общие сведения о передачах

 

Назначение передач. Основные силовые и кинематические соотноше­ния в передачах.

 

Практическое занятие №11

Комплексный расчет привода ленточного транспортера

Л.4. стр.94-96

Методические указания

Вращательное движение наиболее распространено в технике. Поэтому для передачи от машин-двигателей к исполнительным механизмам применяются механические передачи, главным образом вращательного движения.

Это объясняется существенным преимуществом вращательного движения по сравнению с движением возвратно-поступательным. В последнем случае имею место потери времени на холостые ходы (вперед – рабочий ход, назад – холостой), а также большие динамические нагрузки, связанные с изменениями направления движения, что ограничивает увеличение рабочих скоростей машин.

По условиям выполняемой работы скорость движения отдельных частей машины должна быть различной, поэтому передаточные механизмы должны осуществлять передачу движения с определенным, заранее заданным соотношением скоростей.

Механические передачи классифицируются по принципу действия (передачи трением зацеплением) и взаимному расположению звеньев (передачи непосредственного контакта и передачи гибкой связью). Независимо от типа передачи общим для всех является наличие ведущих и ведомых звеньев, единство кинематических и соловых соотношений. Следует уяснить основные параметры, характеризующие любую передачу: передаточное отношение i и тип передачи в зависимости от его величины (если i > 1, то передача понижающая, если i < 1, то передача повышающая); мощности и вращающие моменты, а также их соотношения на ведущем и ведомом звеньях.

Вопросы для самоконтроля

1 Чем вызвана необходимость механических передач?

2 По каким признакам классифицируются механические передачи?

3 Какими основными параметрами характеризуются передачи?

4 Напишите формулу кинематических и силовых соотношений в передачах.

5 Что называется передаточным отношением?

 

Тема 3.4 Зубчатые передачи*

 

Общие сведения о зубчатых передачах Основы теории зубчатого заце­пления. Образование эвольвентного зацепления. Зацепление двух эвольвентных колес. Краткие сведения об изготовлении зубчатых колес. Виды разрушения зубьев и основные критерии работоспособности и расчета зубчатых передач. Материалы зубчатых колес и допускаемые напряжения. Прямозубые, косозубые, цилиндрические передачи, конические прямозубые ипередачи с круговым зубом, планетарные и волновые зубчатые передачи

Л.1. стр.107-113;116-118;118-120;130-132;134-135

Методические указания

Наиболее распространенные передачи в современном машиностроении – зубчатые передачи. Основные их достоинства – высокий к.п.д., компактность, надежность работы, простота эксплуатации, постоянство передаточного числа, большой диапазон передаваемых мощностей (от тысячных долей до десятков тысяч киловатт). К основным недостаткам зубчатых передач относятся сравнительная сложность их изготовления (необходимость в специальном оборудовании и инструментах) и шум при неточном изготовлении и высоких окружных скоростях. При больших расстояниях между осями ведущего и ведомого валов зубчатые передачи получаются громоздкими и применение их в этих случаях нерационально.

Необходимо усвоить классификацию зубчатых передач по расположению геометрических осей в пространстве и зубьев на поверхности колес, по величине окружной скорости по конструктивным признакам (закрытые и открытые передачи). Следует достичь полного понимания основной теоремы зацепления, поскольку она определяет профилирование зубьев. Из множества профилей, удовлетворяющих требования основной теоремы зацепления, практическое применение получил эвольвентный.

Изучая зацепление пары эвольвентных зубчатых колес, необходимо запомнить определение основных элементов и характеристик зацепления по ГОСТу (начальные окружности, полюс зацепления, головка и ножка зуба, окружности выступов и впадин, шаг зацепления, линия зацепления, угол зацепления, основная окружность, основной шаг, длина зацепления, коэффициент перекрытия). Рассматривая зацепление эвольвентного зубчатого колеса с рейкой, отметьте на последней начальную прямую, которая перекатывается без скольжения по начальной окружности колеса. На примере зацепления колеса с рейкой уясните принципиальные основы нарезания зубчатых колес методом обкатки и запомните определение делительной окружности зубчатого колеса. Рассматривая исходный контур зубчатой рейки по СТ СЭВ 308-76 для цилиндрических и по СТ СЭВ 309-76 для конических колес, обратите внимание на стандартные параметры нормального зубчатого зацепления. Изучите виды повреждения зубьев и уясните основные критерии их работоспособности и расчета.

Расчет закрытых зубчатых передач на контактную усталость ведет по нормальным контактным напряжениям. Контактная усталость зубьев определяется межосевым расстоянием или диаметрами колес. При расчете на изгиб обратите внимание на коэффициент формы зуба, его зависимость от числа зубьев и в связи с этим на различную прочность зубьев шестерни и колеса.

При изучении косозубых и шевронных передач сопоставьте их расчеты на прочность с расчетами прямозубых цилиндрических передач и выявите особенности соответствующего расчета. Можно отметить, что непрямозубые колеса имеют большую несущую способность, чем прямозубые, как по контактной усталости, так и по изгибу. Все расчеты непрямозубых цилиндрических и прямозубых конических передач следует связать с эквивалентными колесами: для цилиндрических передач – в сечении, перпендикулярном оси зуба, для конической – на развертке так называемых дополнительных конусов.

Выбор основных параметров передач, расчетных коэффициентов и допускаемых напряжений связан с условием работы передач, с точностью их изготовления и монтажа, а также с исходными положениями расчетов и материалами колес.

 

Вопросы для самоконтроля

1 Каковы достоинства и недостатки зубчатых передач?

2 Как классифицируются зубчатые передачи?

3 Какие передачи называются открытыми, и какие – закрытыми?

4 Какие основные требования предъявляются к профилям зубьев?

5 Почему преимущественно применяется эвольвентное зацепление?

6 Что такое модуль зубчатого зацепления?

7 Какая окружность зубчатого колеса называется делительной? Как определяются диаметры делительных окружностей для прямозубых и косозубых зубчатых колес?

8 На чем основан метод обкатки при обработке зубьев?

9 Какое минимальное число зубьев допускается для шестерен, нарезанных без смещения для различных видов зубчатых передач?

10 Каковы возможные причины выхода из строя зубчатых колес?

11 Как обеспечивается условие равнопрочности зубьев шестерни и колеса?

12 В чем заключаются преимущества и недостатки косозубых передач по сравнению с прямозубыми?

13 Что называется нормальным и торцовым модулями зацепления и какова зависимость между ними?

14 В каких случаях применяются конические зубчатые передачи? Каковы недостатки передачи коническими зубчатыми колесами?

15 От чего зависит и каковы примеры значения КПД зубчатой передачи?

16 Как различаются зубчатые колеса по конструкции?

 

Тема 3.5 Передача винт-гайка*

 

Винтовая передача. Передачи с трением скольжения и трением качения.

Л.1. стр.242-243;249-252;209-227

 

Методические указания

Передача винт-гайка предназначена для преобразования вращательного движения одного из элементов пары в поступательное перемещение другого. При этом как винт, так и гайка могут иметь либо одно из названных движений, либо оба движения вместе.

К достоинствам винтовых механизмов относятся: простота получения медленного поступательного движения и возможность большого выигрыша в силе, плавность, бесшумность, способность воспринимать большие нагрузки, возможность осуществления перемещений с высокой точностью, простота конструкций.

Недостатками винтовых механизмов являются: большие потери на трение и, как следствие, низкий к.п.д. Во многих случаях применяют винты с углами подъема резьбы, обеспечивающими самоторможение, т.е. не превышающими угла трения, при этом к.п.д. винтовой пары оказывается ниже 50%.

Винты в винтовых механизмах в зависимости от назначения разделяют на грузовые (домкраты, прессы, тиски) и ходовые (служащие для точной передачи движения в станках, измерительных устройствах).

Нужно усвоить основные понятия и сведения о винтовой паре. Наиболее важным элементом передачи является резьба. Нужно рассмотреть профили стандартных резьб и их назначение. В отличие от крепежных резьб, в которых очень важна повышенная надежность против самоотвинчивания, в передачах винт-гайка малое трение, поэтому для этих передач применяются резьбы с малым углом профиля. При изучении силовых соотношений в винтовой паре важно усвоить связь между осевыми и окружными усилиями, а также их зависимость от угла подъема и профиля резьбы. Эти сведения будут необходимы также при изучении червячных передач и резьбовых соединений.

Обратите внимание на то, что основная причина выхода из строя винтов и гаек передач – износ их резьбы, поэтому проектный расчет передачи винт-гайка производится на износостойкость. Сильно нагруженные винты проверяют на прочность, на совместное действие кручения и сжатия (или растяжение). Длинные винты, находящиеся под действием сжимающей силы, проверяют на устойчивость.

 

Вопросы для самоконтроля

1 Укажите область применения передачи винт-гайка.

2 Как определить выигрыш в силе, получаемый винтовой парой?

3 Из каких материалов изготовляются гайки передач?

4 Укажите критерии работоспособности и расчетов деталей передачи винт-гайка.

 

Тема 3.6 Червячные передачи*

 

Общие сведения о червячных передачах. Червячная передача с архиме­довым червяком. Основные геометрические соотношения. Скорость скольжения. Передаточное число и кпд червячной передачи.

Л.4. стр. 209-230

Методические указания

Для передачи движения между валами, оси которых перекрещиваются, применяются червячные передачи. Червяк, насаженный на вал или (что чаще) изготовленный заодно с валом, вращает червячное колесо, расположенное на другом валу.

Червячная передача относится к числу так называемых зубчато-винтовых, т.е. имеющих признаки, характерные и для зубчатых, и для винтовых передач.

При изучении этой темы необходимо разобраться в устройстве червячной передачи, ее достоинствах, выяснить ее недостатки и область применения. Следует обратить внимание на конструкцию червяков и червячных колес. Размеры червячного колеса определяются в среднем сечении. Необходимо усвоить методику выбора числа витков червяка и числа зубьев колеса, связав их с передаточным числом червячной передачи. Следует уяснить, что с увеличением числа витков червяка одновременно увеличивается и износ рабочих элементов передачи, поэтому не рекомендуется применять червяка с числом витков более четырех. Расчет червячных передач имеет много общего с расчетом зубчатых передач, но расчет червячной передачи на контактную прочность – это и косвенный расчет на предотвращение заедания. Работоспособность червячной передачи зависит не только от прочности зубьев червячного колеса, но и от прочности и жесткости червяка, а также от качества смазки, которая по праву рассматривается как составная часть конструкции. С целью обеспечения работоспособности передачи, следует выполнять тепловой расчет.

 

Вопросы для самоконтроля

1 Назовите достоинства и недостатки червячных передач по сравнению с зубчатыми. В каких случаях применяется червячная передача?

2 Из каких материалов изготовляются червяки и венцы червячных колес?

3 Какие усилия возникают в червячном зацеплении, и по каким формулам они вычисляются?

4 Какова зависимость КПД червячной передачи от числа витков червяка?

5 Укажите причины выхода из строя червячных передач и назовите критерии их работоспособности.

6 По каким критериям ведется расчет червячных передач?

7 Почему для червячных передач, работающих более или менее длительное время без перерывов, обязателен тепловой расчет?

8 Назовите существенные способы охлаждения червячных передач.

 

Тема 3.7 Редукторы*

 

Общие сведения, классификация редукторов, конструкция одно- и двухступенчатых редукторов. Основные параметры редуктора. Устройство и назначение инструментов и контрольно-измерительных приборов, используемых при техническом обслуживании и ремонте оборудования

Л.4. стр.235-241

 

Методические указания

Редуктор – это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключенный в отдельный закрытый корпус и работающий в масляном вале.

Тип редуктора определяется составом передач, порядком их размещения в направлении от ведущего к ведомому валу.

Основные типы редукторов и область их применения.

 

Вопросы для самоконтроля

1 Каково назначение редуктора?

2 Где применяют редукторы?

3 Чем определяется тип редуктора?

4 Охарактеризуйте основные типы редукторов.

 

Тема 3.8 Подшипники*

 

Подшипники скольжения, общие сведения. Материалы и смазки. Виды разрушения и основные критерии работоспособности. Расчет на износостойкость и теплостойкость. Подшипники качения общие сведения, классификация, условные обозначения, основные типы. Побор подшипников по динамической грузоподъемности. Смазка и уплотнения

Л.4. стр.321-347

 

Методические указания

Для поддержания деталей валов с насаженными на них деталями и восприятия действующих на них усилий служат специальные опоры: подшипники, нагружаемые радиальными силами, и подпятники, нагружаемые осевыми силами. По характеру трения рабочих элементов опоры разделяют на опоры скольжения и опоры качения (шариковые и роликовые подшипники). Выбор вида опоры зависит от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов. Укажем некоторые их них.

В опорах качения потери на трение обычно меньше, чем в опорах скольжения. Износ в опорах качения пренебрежительно мал. Обеспечение в опорах скольжения жидкостного трения, при котором потери на трение соизмеримы с потерями в опорах качения, не всегда возможно.

Подшипники скольжения используют в современном машиностроении значительно реже подшипников качения. Однако имеется ряд областей, где их применение является предпочтительным, например, для подшипников особо тяжелых валов (для которых подшипники качения не изготавливают), для подшипников, подвергающихся ударной или вибрационной нагрузке, если необходимо иметь разъемные подшипники (для коленчатых валов) и т.п.

При изучении подшипников скольжения подробно рассмотрите основные типы конструкций подшипников и подпятников скольжения, выясните область их применения, ознакомьтесь с материалами вкладышей и способами смазки. Следует знать, что расчет подшипников скольжения по давлению и нагрев носит условный характер.

Изучая подшипники качения, обратите особое внимание на конструктивные особенности и область применения каждого типа подшипника, разберите вопрос о подборе подшипников качения по каталогам, ознакомьтесь с методикой подбора подшипников качения по динамической грузоподъемности (ГОСТ 18854 – 73 и 18855 – 73).

 

Вопросы для самоконтроля

1 Какие различают основные типы подшипников скольжения?

2 Какими недостатками обладают подшипники скольжения?

3 Из каких материалов изготовляют вкладыши и для чего они предназначены?

4 Какова роль смазки в подшипниках скольжения, и какие различают смазочные материалы?

5 Какие различают типы подшипников качения?

6 Каковы достоинства и недостатки подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения?

7 Из каких элементов состоят подшипники качения, и из каких материалов они изготовляются?

8 Укажите основные причины выхода из строя подшипников качения.

9 Какие факторы влияют на работоспособность подшипников качения? Как они учитываются при подборе подшипников?

10 Как подбираются подшипники качения по ГОСТу?

11 Как осуществляют смазку подшипников качения?

12 Каково значение уплотняющих устройств, и какие основные их конструкции применяют в подшипниках качения?

 

Разделы, темы, дидактические единицы, отмеченные символом *, изучаются студентами самостоятельно.

 

Тематика лекционных занятий

Тематика обзорных лекций	Количество аудиторных часов
Тема 1.1 Основные понятия статики. Плоская система сходящихся сил. Пара сил и момент силы относительно точки
Тема 1.2 Плоская система произвольно расположенных сил
Тема 1.5 Центр тяжести
Тема 1.10 Работа и мощность при поступательном движении
Тема 1.10 Работа и мощность при вращательном движении
Тема 2.4 Устойчивость сжатых стержней
Тема 3.1 Основные положения
Тема 3.3 Общие сведения о передачах
Всего