Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Зубчатые цилиндрические и конические колесаСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Цилиндрические передачи нашли широкое применение в конструкции всех ступеней многоступенчатых авиационных редукторов. В большинстве выполненных конструкций это прямозубые передачи. Высоконагруженные передачи имеют угол зацепления atw, превышающий 20°, что увеличивает толщину масляной пленки в зоне контакта зубьев, изгибную и контактную прочность, стойкость против заедания зубьев. Изготовление зубчатых колес таких передач идет с применением исходного производящего контура (ИПК) с профильными углами = 23; 25; 28°, а также смещения инструмента при нарезании зубчатых колес. Применение ИПК с = 18° и специально подобранного смещения режущего инструмента позволяет получить передачи с коэффициентом перекрытия еа = 2,05 в широком диапазоне изменения числа зубьев 25 < z < 65. Такие передачи испытывают небольшие вибрационные нагрузки, что значительно увеличивает их работоспособность. Передаточное отношение цилиндрических передач обычно не превышает 4. При этом в выполненных конструкциях до 50 % зубчатых колес внешнего зацепления имеет число зубьев z = = 25... 45. У колес внутреннего зацепления z = 81... 127. Величина модуля т варьируется в пределах 2,25... 8, но чаще всего m = 3... 5. Наиболее нагруженными являются зубчатые колеса последних ступеней редукторов вертолетных ГТД, работающие при окружных скоростях = 3... 20 м/с, с наработкой за ресурс 5 (107... 108) циклов нагружения. Наименее нагруженными являются зубчатые колеса высокоскоростных передач редукторов ТВД и вертолетных ГТД, работающие при окружных скоростях 40... 90 м/с, с наработкой за ресурс 109... 1010 циклов нагружения. Многие конструктивные особенности зубчатых колес связаны с необходимостью, обеспечить равномерное распределение нагрузки по ширине зубчатого венца. Так, например, величина относительной ширины зубчатого венца, оцениваемая коэффициентом (рис.8.14), определяет величину закручивания зубчатого венца под действием усилия в зацеплении.
Рис.8.14. Зубчатое колесо цилиндрической передачи Как показывают исследования, при большой ширине зубчатого венца его закручивание приводит к значительному снижению нагрузки на зуб в сечениях венца, удаленных от полотна зубчатого колеса, и росту нагрузки в сечениях венца, примыкающих к полотну. Поэтому зубчатые колеса авиационных редукторов имеют узкий венец, и в выполненных конструкциях = 0,08... 0,88, а отношение , определяющее величину контактных напряжений, лежит в пределах 0,08... 0,45. Толщина обода зубчатого колеса, влияющая на изгибную жесткость зубьев и жесткость венца, оценивается коэффициентом , величина которого меняется в пределах (2,3... 6,8). Жесткость зубчатого венца зависит также и от толщины полотна . Обычно относительная толщина полотна оценивается коэффициентом , равным 0,1... 0,5. Размеры ступицы колеса определяются коэффициентом , величина которого в выполненных конструкциях меняется в пределах 0,1... 2,3. Способ размещения зубчатых венцов относительно опор влияет на величину перекоса зубчатых венцов сопряженных колес и на равномерность распределения нагрузки. В этом смысле расположение сопряженных колес посередине между опорами наиболее благоприятно. Большая неравномерность нагрузки связана со схемой консольного расположения зубчатых колес при одностороннем подводе крутящего момента.Гораздо меньшая неравномерность получается в конструкции с консольным расположением зубчатых колес и приложением крутящего момента с разных сторон. Все сказанное не относится к центральным колесам внешнего зацепления планетарных передач, так как при числе сателлитов >3 даже консольное расположение этих колес не приводит к перекосу зубчатого венца. Если нет технологических ограничений, то зубчатые колеса предпочтительнее изготовлять как единое целое с полотном, ступицей и валом, так как составное колесо нуждается в элементах центровки и соединения составляющих его частей (рис.8.15.). Рис.8.15. Конструкция зубчатых колес: а — составное колесо с полотном коробчатой конструкции; б — центрирование колеса с помощью кольца и центрирующего пояска; д — центрирование колеса с помощью конических разрезных колец; г и в — передача крутящего момента штифтами и призонными болтами; е — фиксация плавающего зубчатого венца разрезными упругими кольцами; / — кольцо; 2 — центрирующий поясок; 3 — штифт; 4 — призонный болт; 5 — плавающий зубчатый венец; 6 — сателлит: 7 — водило: 8 — ось сателлита
Все это утяжеляет и усложняет конструкцию колес. При небольших размерах зубчатого колеса оно имеет плоское полотно постоянной толщины. В колесах большого размера полотно обычно представляет собой коническую оболочку переменной толщины с утонением к ободу. Это требуется для увеличения осевой жесткости колеса (в особенности косозубого) и увеличения частоты собственных колебаний для предотвращения опасных низкочастотных резонансов при колебаниях колес. Иногда такие колеса делают с полотном коробчатого сечения, т.е., из двух конических оболочек (см. рис.8.15, а). Сопряжение обода с полотном делают с плавным переходом радиусом, соизмеримым с шириной обода колеса. Широкий обод колеса обычно выполняется с утолщениями по торцам, служащими для уменьшения поводки зубчатого венца при химико-термической обработке и уменьшения деформации зуба при нагружении (см. рис.8.15, д). В случае необходимости зубчатые колеса делают составными. При этом особое внимание уделяется оформлению фланцевых соединений составного колеса. Для косозубых колес стык фланцев осуществляется так, чтобы осевая нагрузка, возникающая в зацеплении, поджимала фланцы друг к другу. Взаимное центрирование колеса и вала обычно осуществляется по цилиндрическим посадочным пояскам (см. рис.8.15, б) или по двум конусным разрезным втулкам (см. рис.8.15, д). Крутящий момент во фланцевом соединении может быть передан за счет трения, возникающего в стыке при затяжке болтов. Болтовое соединение часто дополняется штифтами или полыми призонными втулками, посаженными в отверстия с натягом. В этом случае крутящий момент во фланцевом соединении передается за счет среза и смятия штифтов или втулок (рис.8.15, в). Применяются фланцевые соединения с призонными болтами. Посадочная поверхность болта и опорная поверхность его головки шлифуются, место перехода тела болта в головку имеет поднутрение, исключающее ослабление этого места из-за возможных дефектов шлифовки (рис.8.15, г). Затяжка гаек в болтовом соединении производится с определенным крутящим моментом или сопровождается замером вытяжки болтов для исключения возможности появления больших растягивающих нагрузок, а также для создания определенной силы в стыке фланцев. В планетарных передачах часто используются зубчатые колеса внутреннего зацепления с плавающими венцами, т. е. венцами, не имеющими жесткой связи с полотном колеса. Передача крутящего момента и осевая фиксация между зубчатым венцом и остальными элементами составного колеса осуществляется шлицами и разрезными упругими кольцами (рис.8.15, е). Такое соединение благодаря наличию зазоров в шлицах позволяет зубчатому венцу самоустанавливаться и центрироваться по сателлитам, что приводит к более равномерному распределению нагрузки по зубьям сателлитов. Сателлиты планетарных ступеней редуктора могут иметь форму обычного зубчатого колеса с ободом, полотном и валом. При малых размерах сателлитов их конструкция может быть упрощена: они состоят из зубчатого венца и цилиндрического тела колеса с центральной расточкой, служащей беговой дорожкой для роликов подшипника качения. В этом случае удается в ограниченном объеме разместить подшипники большей грузоподъемности. Сателлиты такой конструкции цементируются кругом, зубья и беговые дорожки подшипников шлифуются (рис. 8.15, е). Поскольку напряженность зубьев центральных колес внешнего и внутреннего зацепления, находящихся в контакте с сателлитами, различна, это должно учитываться при выборе ширины зубчатых венцов. Зубья колес внутреннего зацепления, при прочих равных условиях, испытывают меньшие контактные и изгибные напряжения, чем зубья колес внешнего зацепления из-за большего приведенного радиуса кривизны рабочих поверхностей зуба. Поэтому ширина зубчатого венца центрального колеса внутреннего зацепления может быть уменьшена при условии, что это не ухудшит работоспособности зубьев сателлита (рис.8.15, б,е). Конические зубчатые передачи получили применение в высокоскоростных ступенях редукторов вертолетных ГТД, а также в приводах агрегатов этих редукторов и агрегатов двигателя. Силовые передачи обычно имеют конические колеса с криволинейными (так называемыми круговыми) зубьями и работают с окружными скоростями до 100 м/с и выше. Ширина зубчатого венца таких колес лежит в пределах (0,25... 0,37) l, где l — длина образующей делительного конуса колеса. Конические передачи чрезвычайно чувствительны к взаимному положению зубчатых венцов колес. Поэтому важно обеспечить стабильность этого положения, как при сборке, так и в процессе работы передачи. Основным критерием правильности сборки и эксплуатации конической передачи является правильное расположение и форма пятна контакта в зацеплении. Такое пятно овальной формы, удаленное от торцов, вершины и корневого сечения зуба, означает равномерное распределение нагрузки по длине и высоте зуба. В связи с этим особое внимание уделяется выбору местоположения опор конической передачи. При размещении зубчатого венца между опорами влияние прогиба вала и деформация опор будут оказывать минимальное влияние на перекос зубьев и поэтому такая схема является предпочтительной. При необходимости консольного расположения зубчатого венца стараются уменьшить величину вылета консоли, увеличить жесткость вала и опор. Обычно размер вылета консоли составляет около трети расстояния между опорами. Упорные подшипники размещают как можно ближе к зубчатому колесу для уменьшения влияния тепловых деформаций на точность зацепления. Образующая полотна конической формы обычно направляется под углом к оси колеса, определяемым направлением результирующей осевой и радиальной составляющих силы в зацеплении. В этом случае можно избежать изгиба полотна колеса и уменьшить осевое смещение зубчатого венца под нагрузкой. Высоконагруженные цилиндрические и конические зубчатые колеса имеют поднутренное основание зуба, полученное за счет применения сложного исходного производящего контура (рис.8.16). Рис.8.16. Профиль зуба с поднутренным основанием: а и б — величины, характеризующие модификацию зуба; в — место указания на чертеже толщины и твердости цементированного слоя; г — место испытания твердости цементированного слоя; Rз — радиус поднутрения
Такое поднутрение используется для увеличения прочности и надежности зубьев, так как в этом случае шлифованию подвергается только рабочий эвольвентный участок профиля. Это исключает возможность прижога в корневой части зуба. Поднутрение выполняется с достаточно большим радиусом (Rmin = 0,25m), что существенно снижает концентрацию напряжений в корне зуба. Толщина вершины зуба Sa = (0,3... 0,4)m. Высоконагруженные передачи изготовляются по 4-й степени точности по нормам плавности и контакта (ГОСТ 1643—81), а средненагруженные — со степенью точности 6—5—5 В и 7— 6—6 В. Дальнейшее увеличение точности изготовления зубчатых колес часто оказывается нецелесообразным, так как контакт сопряженных зубьев обеспечивается за счет деформации зубьев, выбирающей погрешности изготовления.
8.5.2. Водила планетарных передач Водило, представляет собой вращающийся корпус сателлитов. Оно воспринимает значительные инерционные нагрузки от сателлитов и усилия в их зацеплениях. От жесткости водила во многом зависит правильность зацепления сателлитов с центральными колесами передачи. Поэтому часто используются составные водила коробчатого сечения. Они состоят из двух крышек, в стенках которых разделаны отверстия под опоры сателлитов, каналы для подвода масла, а также многочисленные отверстия для размещения стяжных болтов или шпилек (рис. 8.17). Стык крышек осуществляется по перемычкам, выполненным как единое целое со стенкой одной из крышек. Перемычки разделяют полости К, в которых размещаются сателлиты.
Рис.8.17. Составное водило коробчатой конструкции: / — фланец вала; 2 — шлицы; 3 — крышки водила; 4 — перемычка С валом водило соединяется с помощью фланца, причем крутящий момент передается за счет шлиц 2 или за счет призонных болтов 5 (штифтов). В водиле такой конструкции оси сателлитов имеют две опоры, и зубчатые венцы расположены между ними. Получила распространение конструкция водила, отличающаяся консольным закреплением осей сателлитов. Такое водило представляет собой круглую пластину сложного меридионального сечения. Оси сателлитов выполняются заодно со стенкой водила. Для увеличения изгибной жесткости водило усиливается кольцевым утолщением Т- образного сечения (рис.8.18).
Рис.8.18. Водило с консольным расположением осей сателлитов: / — фланец вала; 2 — корпус водила; 3 — кольцо Т- образного сечения; 4 — оси сателлитов Корпусы редукторов
В массе авиационного редуктора масса корпуса составляет значительную часть (15... 18 %) несмотря на применение легких конструкционных материалов (сплавов алюминия и магния). Поэтому при конструировании должна обеспечиваться потребная жесткость силовых элементов корпуса при минимальной их массе. Из-за сложной формы корпусы изготовляются литьем и состоят из нескольких секций, объединенных фланцевыми соединениями со шпильками. Взаимная центровка секций корпуса осуществляется по цилиндрическим посадочным пояскам или центрирующими штифтами. Из-за недостаточной твердости материала корпуса в отверстия под подшипники опор зубчатых колес запрессовываются стальные тонкостенные втулки. Посадка втулок определяется из условия сохранения взаимного контакта деталей при их неодинаковой термической деформации. Толщина стенок корпуса редуктора и его фланцев невелика. Необходимая прочность и жесткость достигается за счет применения местных утолщений, бобышек, ребер и силовых перегородок. Наряду с равномерно распределенными ребрами, подкрепляющими фланцы разъемов корпуса, используются ребра, назначение которых заключается в восприятии некоторых локальных нагрузок. Часто такие ребра используются для размещения каналов системы смазки редуктора. Уплотнение стыков корпуса производится плоскими паронитовыми прокладками или резиновыми кольцами круглого сечения, уложенными в канавки фланцев корпуса. Валы и их опоры Валы авиационных редукторов составляют значительную долю массы редукторов. Так, только на валы винтов приходится до 9... 16 % массы редукторов. Валы под действием усилий в зацеплении закрепленных на них зубчатых колес обычно нагружены крутящим и изгибающим моментами и (в случае конических или косозубых колес) осевой силой. На валы винтов действуют также гироскопический момент винта, инерционная нагрузка от массы винта, вызванная наличием перегрузок, инерционная нагрузка вследствие неуравновешенности и тяга (подъемная сила) винта. Валы обычно полые, ступенчатые, с фланцами для соединения с винтом или зубчатыми колесами. Для уменьшения концентрации напряжений в местах изменения диаметра или толщины вала предусматриваются плавные переходы. Посадочные поверхности под подшипники и торцы упорных буртов обычно цементируются или азотируются для сохранения размеров при заменах подшипников. Для увеличения выносливости валов при изгибе их наружная поверхность подвергается наклепку и тщательно обрабатывается (Rz < 2,5). Опорами валов авиационных редукторов являются шариковые и роликовые подшипники со сплошными сепараторами из бронзы или сплавов алюминия. Опорами цилиндрических передач с прямым зубом обычно служат роликовые подшипники, а осевая фиксация обеспечивается упорными буртами на внешней обойме и упорными шайбами у внутренней обоймы этих подшипников (рис.8.19, а). Рис. 8.19. Конструкция опор зубчатых колес: а — опоры цилиндрического прямозубого колеса; б — опоры конического колеса; в - фиксация обойм подшипника гайкой и крышкой; 1 — упорный бурт; 2 — упорная шайба; 3 — зазор; 4 — гайка; 5 - кольцо разрезное; 6 - фланец В конических передачах опорами колес также являются роликовые подшипники, а осевая фиксация вала осуществляется упорным шариковым подшипником, посаженным в гнездо с гарантированным зазором и размещенным в едином подшипниковом узле с роликовым подшипником (рис.8.19, 6). В этом случае шариковый подшипник воспринимает только осевую нагрузку. Такое решение позволяет существенно снизить диаметр применяемых подшипников по сравнению с вариантом использования подшипника. Внутренние обоймы подшипников устанавливаются на вал с натягом, соответствующим посадкам п5, п6, т5 и m 6. Внешние обоймы в корпус устанавливаются по посадкам J s6 и К7, обоймы подшипников цилиндрических прямозубых передач — с меньшим натягом по k 6, m 6 и Js6, H7, соответственно. Внутренние обоймы подшипников закрепляются на валу гайкой, а внешние обоймы — с помощью упругих разрезных колец, специальных крышек, крепящихся к корпусу подшипника шпильками или винтами (рис.8.19, в).
Применяемые материалы
Корпусы редукторов изготовляются литьем из магниевых (реже алюминиевых) сплавов, например МЛ5, обладающих хорошими литейными качествами. Зубчатые колеса изготовляются из цементируемых высококачественных сталей электрошлакового или вакуумного переплава и подвергаются сложной химико-термической обработке (цементация, закалка, отпуск и т. д.). В результате такой обработки рабочая поверхность зубьев имеет твердость 60 НRСЭ при твердости сердцевины зуба 31... 41 HRCЭ. Наиболее употребляемая сталь 12Х2Н4А, однако при рабочих температурах, превышающих 170°С, происходит снижение твердости цементированного слоя в зоне контакта зубьев. Стали 14ХГСН2МА и 20ХЗМВФА обеспечивают сохранение твердости цементированного слоя HRC д > 58 до температуры 220... 400 °С и применяются для изготовления теплонапряженных зубчатых колес. Азотируемая сталь 38ХМЮА применяется для изготовления большеразмерных колес внутреннего зацепления планетарных передач. Водило, таких передач, изготовляется из стали 40ХНМА. Валы, рессоры изготавливаются из высококачественных легированных сталей 12Х2Н4А, 18ХН2ВА, 40ХН2МА, термообработанных до твердости 32... 38 HRCЭ.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; просмотров: 922; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.171.164.77 (0.012 с.) |