Проектный расчёт открытой конической прямозубой передачи

Модуль зацепления в среднем сечении зуба конического колеса рассчитывают по формуле

,

где, кроме рассмотренных выше величин (см. п. 2.7), рекомендуют назначить и =1,1…1,2.

Далее рассчитывают основные геометрические параметры зубчатых колёс открытой передачи:

− ширину зубчатого венца (с округлением до целого числа по ряду нормальных линейных размеров);

− делительный диаметр в среднем сечении зуба шестерни ;

− по заданному (или принятому) передаточному числу u _отк находим угол при вершине делительного конуса ;

− среднее конусное расстояние ;

− внешнее конусное расстояние ;

− модуль зацепления на внешнем торце ;

− внешний делительный диаметр шестерни .

Проверочный расчет такой передачи на выносливость по контактным напряжениям выполняют в соответствии с п. 2.8 («Расчет закрытой конической зубчатой передачи»).

20.Цепные передачи

 

Передача энергии между двумя или несколькими параллельными валами, осуществляемая зацеплением с помощью гибкой бесконечной цепи и звездочек, называется цепной. Цепная передача состоит из цепи и двух звездочек — ведущей 1 (рис. 190) и ведомой 2, работает без проскальзывания и снабжается натяжными и смазочными устройствами. Рис. 190 Цепные передачи дают возможность передавать движение между валами в значительном, по сравнению с зубчатыми передачами, диапазоне межосе­вых расстояний; имеют достаточно высокий КПД равный 0,96...0,97; ока­зывают меньшую, чем в ременной передаче, нагрузку на вал; одной цепью передают вращение нескольким звездочкам (валам). К недостаткам цепных передач относятся: некоторая неравномерность хода, шум при работе, необходимость тщательного монтажа и ухода; необ­ходимость регулировки натяжения цепи и своевременной смазки; быстрый износ шарниров цепи; высокая сто­имость; вытягивание цепи в период эксплуатации и т. д. Наибольшее распространение цепные передачи получили в раз­личных станках, велосипедах и мо­тоциклах, в подъемно-транспортных машинах, лебедках, в буровом оборудовании, в ходовых механиз­мах экскаваторов и кранов и осо­бенно в сельскохозяйственных ма­шинах. Так, например, в самоходном зерновом комбайне С-4 имеется 18 цепных передач, приводящих в движение целый ряд его рабочих органов. Цепные передачи часто встречаются и на предприятиях текстильной и хлопчатобумажной промышленности. Детали цепных передач Звездочки. Работа цепной передачи во многом зависит от качества звездочек: точности их изготовления, каче­ства поверхности зубьев, материала и термообработки. Конструктивные размеры и форма звездочек зависят от параметров вы­бранной цепи и передаточного отношения, определяющего число зубьев меньшей ведущей звездочки. Параметры и качественные характеристики звездочек установлены ГОСТ 13576-81. Звездочки роликовых и втулочных цепей (рис. 191, I) профилируют по ГОСТ 591-69. Рис. 191 Рабочий профиль зуба звездочки для роликовых и втулочных цепей очерчен дугой, соответствующей окружности. Для зубчатых цепей рабочие профили зубьев звездочек прямолинейны. В поперечном сечении профиль звездочки зависит от числа рядов цепи. Материал звездочек должен быть износостойким, способным сопротив­ляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 40, 45, 40Х и других с закалкой до твердости HRC 40...50 или цементируемой стали 15, 20, 20Х и других с закалкой до твердости HRC 50...60. Для звездочек тихоходных передач применяют серый или модифицированный чугун СЧ 15, СЧ 20 и др. В настоящее время применяют звездочки с зубчатым венцом, изготов­ленным из пластмасс. Эти звездочки характеризуются пониженным изно­сом цепи и малым шумом при работе передачи. Цепи. Цепи изготовляют на специальных заводах, а их конструкция, размеры, материалы и другие показатели регламентированы стандартами. По своему назначению цепи разделяют на следующие типы: · грузовые цепи, (рис. 192,I) служащие для подвески, подъема и опу­скания грузов. Применяются главным образом в грузоподъемных машинах; · тяговые цепи (рис. 192, II), служащие для перемещения грузов в транспортирующих машинах; · приводные цепи, служащие для передачи механической энергии от одного вала к другому. Рис. 192 Рассмотрим несколько подробнее приводные цепи, применяемые в цеп­ных передачах. Различают следующие виды приводных цепей: роликовые, втулочные, зубчатые и крючковые. Роликовые цепи (рис. 192, III) состоят из чередующихся наружных и внутренних звеньев, которые имеют относительную подвижность. Звенья выполнены из двух пластин, напрессованных на оси (наружные звенья) или на втулки (внутренние звенья). Втулки надеты на оси сопряженных звень­ев и образуют шарниры. Чтобы уменьшить износ звездочек при набегании на них цепей, на втулки надевают ролики, которые заменяют трение сколь­жения трением качения (рис. 191, II и III). Оси (валики) цепей расклепывают и звенья становятся неразъемными. Соединение концов цепи производят: при четном числе звеньев — соедини­тельным звеном, а при нечетном — переходным. При больших нагрузках и скоростях с целью уменьшения шага и диаме­тра звездочек применяют многорядные роликовые цепи. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами (рис. 192, IV) состоят из одинаковых звеньев, подобных переходному звену. Эти цепи применяются тогда, когда передача работает с ударной нагруз­кой (реверсирование, толчки). Деформирование пластин способствует га­шению ударов, которые возникают при входе цепи в зацепление со звез­дочкой. Втулочные цепи (рис. 192, V) по своей конструкции не отличаются от предыдущих, но не имеют роликов, что приводит к усилению износа зу­бьев. Отсутствие роликов удешевляет цепь и уменьшает ее массу. Втулочные цепи, так же как и роликовые, могут быть однорядными и многорядными. Зубчатые (бесшумные) цепи (рис. 192, VI) состоят из набора пла­стин с зубьями, шарнирно соединенных в определенной последователь­ности. Эти цепи обеспечивают плавность и бесшумность работы. Их применяют при значительных скоростях. Зубчатые цепи сложнее и до­роже роликовых и требуют особого ухода. Рабочими гранями пластин, воспринимающих давление от зубьев звездочки, служат плоскости зу­бьев, расположенные под углом 60°. Чтобы обеспечить достаточную из­носостойкость, рабочие поверхности пластин закаливают до твердости Н RC 40...45. Для того чтобы исключить соскальзывание зубчатых цепей со звездочек при работе, их снабжают направляющими пластинами (боковыми или вну­тренними). Крючковые цепи (рис. 192, VII) состоят из одинаковых звеньев специ­альной формы и не имеют никаких дополнительных деталей. Соединенней разъединение звеньев осуществляются при взаимном наклоне на угол при­близительно 60°. Втулочно-штыревые цепи (рис. 192, VIII) собирают из звеньев с помощью штырей, изготовляемых из стали СтЗ. Штифты расклепывают, а в соединительных звеньях их фиксируют шплинтами. Эти цепи находят большое применение в сельскохозяйственном машиностроении. Для обеспечения хорошей работоспособности цепи материалы ее элемен­тов должны быть износостойкими и прочными. Для пластин используют сталь 50 и 40Х и закалкой до твердости HRC35...45, для осей, валиков и втулок — сталь 20Г, 20Х и др. при твердости HRC54...62-, для роликов — сталь 60Г при твердости HRС48...55. В связи с износом шарниров цепь постепенно вытягивается. Регулирова­ние натяжения цепи обеспечивается перемещением оси одной из звездочек, применением регулирующих звездочек или роликов. Обычно натяжные ус­тройства позволяют компенсировать удлинение цепи в пределах двух зве­ньев, при большей вытяжке цепи для звена ее удаляют. Долговечность цепи во многом зависит от правильного применения смазки. При скорости цепи (v) равной или менее 4 м/с применяют пери­одическую смазку, которая осуществляется ручной масленкой через каждые 6...8 ч. При v s 10 м/с применяют смазку масленками-капельницами. Более совершенна смазка окунанием цепи в масляную ванну. При этом погружение цепи в масло не должно превышать ширины пластины. В мощных быстроходных передачах применяют циркуляционную струй­ную смазку от насоса.   21.Проверочный расчет зубчатых передач. См. билет 20, 22. Расчет долговечности подшипника Под долговечностью работы подшипника подразумевается максимально возможное количество оборотов, которое выполнят тела качения вокруг оси подшипника до момента появления признаков усталости материала на кольцах или непосредственно на телах качения с сопутствующими изменениями в его работе (шум, избыточный перегрев и, в конечном счете, разрушение изделия). Два совершненно одинаковых по маркировке подшипника могут существенно отличаться по показателю долговечности, поэтому применяется расчет этого параметра по ISO 281, а в качестве базы берется основная долговечность (представляемая сроком работы, которую достигнет группа подшипников при надежности в 90%. Обзорная статья про долговечность подшипников. Уравнение расчета основной долговечности выглядит следующим образом: Где L10 - основная долговечность (10^6 оборотов); C — динамическая грузоподъемность, указываемая в каталогах, в килоньютонах kN; P — эквивалентная динамическая нагрузка, kN; p — индекс, в зависимости от конструкции, для шариковых подшипников p = 3, для роликовых p = 10/3 В таблице ниже приведена зависимость долговечности в миллионах оборотов и соответствующее ей соотношение C|P. При неизменной частоте вращения возможно использование упрощенное уравнение расчета долговечности, определяющее долговечность в часах работы. Где n — частота вращения (мин^-1). Корректированная долговечность Под этим терминов подразумевается основная долговечность с коррекцией — при расчете, кроме нагрузки учитывается влияние материала деталей подшипника, температурный режим эксплуатации, механические и физико-химические свойства смазки. Формула для расчета: Где а1 — коэффициент надежности для другой чем 90% надежности (см. ниже); а23 — коэффициент надежности смазки и технологии; L10 — долговечность основная. Следует однако учитывать, что все теоретические расчеты имеют смысл только в том случае, если Вы используете качественные и проверенные марки подшипников. На сегоднящний день рынок заполонили всевозможные подделки, неликвиды, «восстановленные» изделия, продукция сомнительного происхождения и качества. Для такой не действую никакие расчеты — в некоторых случаях подшипники выходят из строя сразу же после первого применения. Поэтому настоятельно рекомендуется не гнаться за дешевизной подшипниковой продукции, а покупать у надежных поставщиков, лучше официальных представителей той или иной марки подшипников (все они указаны на нашем сайте).

 

 

23) Подшипники качения

· Назначение и состав опор качения:

Опорами называют устройства, поддерживающие вращающиеся валы и оси в требуемом положении. Они воспринимают и передают нагрузки от подвижных звеньев на корпус или плату. Точность и надежность механизма во многом определяются конструкцией опор.

Опора качения состоит из корпуса, подшипника качения, устройств для закрепления подшипника на валу и в корпусе, защитных и смазочных устройств.

· Устройство подшипника качения

В подшипниках качения нагрузку принимают на себя элементы качения, это могут быть шарики или ролики. Доступны роликовые подшипники для работы с радиальной и осевой нагрузками или их комбинации. Эти подшипники состоят из одного или двух колец шариков или роликов, расположенных между внутренним и наружным кольцами, таким образом, мы получим однорядные или двухрядные подшипники. Дорожки качения на внутреннем и наружном кольце направляют тела качения. Сепаратор используется, чтобы элементы качения держались на равных расстояниях друг от друга. Между телами качения и дорожками качения может быть зазор, чтобы компенсировать расширение материала при нагревании.

· Классификация подшипников качения

o по направлению воспринимаемой нагрузки относительно вала (радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные, упорные)

o по форме тел качения – шариковые, роликовые и комбинированные, причем роликовые могут быть с различными роликами: цилиндрическими короткими, длинными и игольчатыми, а так же бочкообразными, коническими и витыми.

o по числу рядов тел качения (однорядные, двурядные, трехрядные, четырехрядные, многорядные);

o по способности устанавливаться на опоре (самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся);

o по наличию защиты внутренней полости подшипника (открытые, с защитными шайбами, с уплотнениями)

 

· Достоинства и недостатки подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения.

Преимущества подшипников трения качения:

1) Коэффициент трения качения:

2) Незначительный расход смазки по сравнению с подшипниками скольжения

3) Малое сопротивление при разгоне, малый статистический момент трения

4) Меньшие габариты в длину по сравнению с подшипниками скольжения

5) Снижение стоимости производства за счёт массового изготовления стандартных типов подшипников.

6) Простота монтажа, демонтажа и обслуживания.

7) Большая надёжность против заедания.

Недостатки подшипников качения:

1) Ограниченная способность восприятия ударных и динамических нагрузок.

2) Ограничение срока службы подшипников усталостным выкрашиванием поверхности качения.

3) Меньшая долговечность при больших перегрузках больших угловых скоростях.

4) Большие габариты по диаметру при больших нагрузках.

· Конструкция спроектированного подшипникового узла.

В ряде отраслей машиностроения получают распространение подшипниковые узлы, в которых роль наружного или внутреннего колец выполняет деталь механизма. Это позволяет существенно уменьшить габаритные размеры узла. Для облегчения предварительного проектирования таких узлов из справочника-каталога можно получить сведения о работе подшипников, методику их проектирования, о механических свойствах подшипниковых сталей и методах оценки контактной долговечности новых материалов. Следует иметь в виду, что окончательную оценку работоспособности спроектированного узла может дать только специалист по подшипникам.