Общие сведения о зубчатых передачах. Виды зубчатых передач

Колеса зубчатых передач в зависимости от расположения их геометрических осей могут быть ци­линдрическими, коническими или винтовыми.

Передача цилиндрическими колесами применяется при параллельном распо­ложении осей, коническими при пересекающихся осях и винтовыми — при перекрещивающихся. Передачи цилиндрическими колесами могут быть внешнего и внутреннего зацепления В первом случае зубчатые колеса вращаются в противоположные стороны, а во втором — в одну и ту же. Во всех случаях вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого зубча­того колеса через нажатие зубьев первого на зубья второго.

Червячная передача представляет собой зубчато-винтовую передачу и состоит из червяка — винта с трапецеидальной резьбой и червячного колеса — косозубого колеса с зубьями специ­альной формы. При вращении червяка его витки, находящиеся в контакте с зубьями колеса, давят на них и заставляют поворачиваться. Для обеспечения постоянного и равномерного движения не­обходимо, чтобы осевой шаг червяка был равен торцевому шагу червячного колеса. В этих передачах за каждый оборот червяка колесо поворачивается на один зуб при однозаходной резьбе, на два зуба — при двухзаходной и т.д. С помощью таких передач можно получить переда­точное число больше 200 (обычно 50...60). Постоянно работающая червячная пара потребляет зна­чительную мощность, выделяет большое количество теплоты и требует обязательного интенсив­ного охлаждения. Этим объясняется сравнительно редкое применение червячных передач, особен­но в механизмах, передающих значительные мощности. Червячные передачи обычно отличаются свойством самоторможения.

Это свойство используется в грузоподъемных устройствах. Если необходимо получить большие передаточные чис­ла, обычно прибегают к многоступенчатым зубчатым передачам, в основном с цилиндрическими зубчатыми парами. Такие многоступенчатые передачи называются редукторами. Редукторы вы­пускаются промышленностью как самостоятельные изделия. Они стандартизированы и могут быть установлены в любой машине в соответствии со своими параметрами. Редукторы выпуска­ются одно-, двух-, трех- и многоступенчатыми с различными зубчатыми передачами (цилиндриче­скими, червячными, коническо-цилиндрическими и т.д.). Основными параметрами редукторов яв­ляются передаваемая мощность, передаточное число и частота вращения ведущего вала. В редукторах передачи располагаются внутри корпусов специальной конструкции. Нижняя часть корпуса обычно заполняется маслом, уровень которого контролируется. При вращении колес часть из них, окунаясь в масляную ванну редуктора, поднимает масло и разбрызгивает его, обес­печивая смазывание трущихся поверхностей.

Корпусы редукторов снабжаются опорными лапами для крепления к фундаментам или рамам, или рым-болтами для монтажа, а также ребрами для увеличения теплоотдачи.

Общие сведения о цепных передачах. Основные части цепных передач. При сравнительно больших межосевых расстояниях, когда нецелесообразно использовать зубча­тые передачи из-за их громоздкости и ременные — в связи с требованиями компактности или по­стоянства передаточного числа, применяются цепные передачи. Цепная передача состоит из расположенных на некотором расстоянии друг от друга двух колес. называемых звездочками, и охватывающей их цепи. Вращение ведущей звездочки пре­образуется во вращение ведомой при сцеплении их со звеньями цепи и передаче окружного уси­лия через натянутую цепь.

Цепные передачи, работающие при больших нагрузках и скоростях, помещают в специальные ко­жухи (картеры), в которых они постоянно и обильно смазываются и защищаются от загрязнения.

В качестве приводных цепей обычно применяются роликовые, втулочные, зубчатые и крюч­ковые цепи.

Все цепные передачи требуют постоянного ухода (смазывание, регулировка) и выходят из строя в основном из-за износа шарниров цепей, который приводит к увеличению шага и удлинению самой цепи.

К достоинствам цепных передач относятся применимость в широком диапазоне межцентро- вых расстояний, малые габариты и масса, простота замены и высокий КПД.

К недостаткам — возможность внезапного обрыва, удлинение вследствие износа и необходимость натяжных устройств, неравномерность скорости, особенно при малом числе зубьев звездочки.

 

Тема 4: Детали передач

Вопросы:

1. Назначение осей и валов. Виды.

2. Назначение подшипников. Типы подшипников.

3. Назначение муфт. Виды муфт.

4. Назначение постоянных муфт. Основные части.

5. Назначение сцепных муфт.

6. Назначение фрикционных и дисковых муфт. Схемы фрикционных дисковых муфт.

Оси и валы

Для поддержания вращающихся деталей (шкивы, зубчатые колеса, звездочки, блоки, катки, барабаны и т.д.) служат оси. Они могут быть вращающимися (вместе с установленными на них дета­лями) или невращающимися (относительно которых вращаются установленные на них детали) Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб. Детали, которые, в отличие от осей, в основном предназначены для передачи моментов, называ­ются валами. Валы, несущие на себе детали, через которые передается крутящий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки, и поэтому работают одновременно на кручение и изгиб. Оси представляют собой прямые (в большинстве случаев переменного сечения) стержни, а валы могут быть как прямыми, так и коленчатыми и гибкими.

Оси и валы вращаются относительно опор, называющихся подшипниками. Те части валов или осей, которыми они непосредственно опираются на опоры, называются цапфами. Цапфы, вос­принимающие осевую нагрузку, называются пятами.

Изготавливаются оси обычно из конструкционных или качественных углеродистых сталей, а раз­меры поперечного сечения осей задаются из условий расчета на прочность по максимальному из­гибающему моменту. Ось рассматривают при этом как балку на шарнирных опорах. При расчете валы и оси рассматриваются как балки на шарнирных опорах и рассчитываются на прочность. Определяют величины изгибающих и крутящих моментов в опасных сечениях. Если нагрузки действуют в разных плоскостях, то их обычно раскладывают на две взаимно перпендикулярных плоскости.

Установлено, что максимальные прогибы осей и валов не должна быть больше 0,0003 от расстоя­ния между опорами вала, а в местах установки зубчатых колес — не более 0,03 от модуля зацеп­ления. Если валы и оси не отвечают таким требованиям, тоих проверяют на жесткость.

Гибкие валы.

Для передачи движения между деталями, расположенными так, что жесткую связь нельзя осуще­ствить (например, для привода вибраторов, механизированных инструментов и других ме­ханизмов), применяются гибкие валы.

Эти валы изготавливают из нескольких слоев проволоки, плотно намотанных на сердечник, при­чем каждый слой имеет противоположное направление навивки. Направление навивки наружного слоя противоположно тому, которое должен иметь вал при работе, чтобы проволока не раскручи­валась. а также, чтобы при вращении вала внутренние слои уплотнялись. Броня, покрывающая гибкий вал, вместе с ним не вращается. Она обеспечивает заданное направление, защищает вал от повреждений, удерживает на нем консистенцию смазки и предохраняет рабочих от захвата валом.

Подшипники

Подшипниками называются детали, которые воспринимают и передают на раму, корпус или станину опорные реакции, возникающие на цапфах валов и вращающихся осей. Различают под­шипники скольжения и качения.

Подшипники скольжения. По своей конструкции подшипники скольжения делятся на не­разъемные (глухие) и разъемные. Неразъемные относятся к простейшим подшипникам, приме­няемым при небольших угловых скоростях вращения валов и осей. Выполняются они (рис. 1.17) в виде втулок 1 из антифрикционных материалов, запрессованных непосредственно в корпусную деталь (раму или станину) или в отдельную деталь, прикрепляемую к раме. Главный недостаток этих подшипников состоит в том, что устранить увеличенный зазор, образуемый в результате из­носа втулки и цапфы, можно только заменой втулки.

Более современными являются разъемные подшипники. Он состоит из корпуса 1 и крышки 2, между ними болтами зажаты нижний 4 и верх­ний 3 вкладыши. Вкладыши изготавливаются из антифрикционных материалов или покрываются ими по внутренней поверхности. В разъем между вкладышами перед их расточкой устанавлива­ются металлические прокладки 5, которые затем, по мере износа трущихся частей, удаляются, по­зволяя уменьшить зазор между цапфой и вкладышем.

Существует множество и других конструкций подшипников скольжения. Однако, все они облада­ют рядом недостатков: большие потери энергии на трение; необходимость использования дорогих антифрикционных материалов; большие размеры в осевом направлении; сложность в эксплуата­ции. Вместе с тем подшипники скольжения имеют и некоторые неоспоримые преимущества: ма­лые размеры подшипника в радиальном направлении; работоспособность при очень высокую ско­ростях; бесшумность; разъемность; работоспособность в химически активных средах. Значительные потери на трение приводят к нагреву подшипников, вследствие чего ухудшаются условия смазывания и повышается их износ.

Смазка подшипников скольжения может быть местной и централизованной, а по характеру дейст­вия — периодической и непрерывной. При местном смазывании каждый подшипник смазывается отдельным смазочным устройством (масленкой), а при централизованном — одно устройство рас­пределяет смазку между рядом подшипников.

В современных сложных машинах с быстроходными валами основной является централизованная смазка, при которой масло с помощью масляного насоса под давлением нагнетается через мас­ляные фильтры в подшипники. По такой схеме осуществляется, например, смазывания двигателей внутреннего сгорания. Более простым способом является смазывание разбрызгиванием широко применяемое в различного рода редукторах.

Подшипники качения.

По форме тела каче­ния подшипники делятся на шариковые, роликовые и игольчатые. Роликоподшипники по сравнению с шарикоподшипниками обладают большей нагрузочной способностью. По направлению действия воспринимаемой нагрузки, они делятся на радиальные, упорные и радиально-утюрные. По количеству рядов тел вращения подшипники могут быть одно- и двухрядными. Чтобы ролики или шарики находились на одинаковом расстоянии один от другого, в подшипни­ках предусмотрены сепараторы, представляющие собой штампованные кольца с отверстиями для роликов или шариков.

Шариковые подшипники применяют в передачах с малыми и средними нагрузками. Роликовые подшипники устанавливают в передачах со значительными нагрузками, которые могут быть почти в 2 раза больше, чем допускаемые для шариковых.

Радиальные подшипники предназначены для передачи радиальных усилий при точной установке вала, а радиальные сферические — для тех случаев, когда нельзя гарантировать строгую соосность опор. Роликовые подшипники не допускают нагружения даже незначительными осевыми уси­лиями.

Основным преимуществом подшипников качения является значительно меньшей, чем у подшип­ников скольжения, коэффициент трения.

Так, для шарикоподшипников приведенный коэффициент трения = 0,001...0,003, для роликоподшипников он примерно вдвое больше, а для подшипников скольжения = 0,02...0,04. Кроме того, подшипники качения просты в монтаже и обслуживании, расходуют малое количество смазки, имеют сравнительно низкую стоимость и малые габариты в осевом направлении.

Основными недостатками подшипников качения являются значительные габариты в радиальном направлении, невозможность разъема в осевой плоскости и плохое восприятие ударных нагрузок. Номинальный размер, определяющий подшипник, — диаметр отверстия внутреннего кольца. Подшипники разных серий при одном и том же внутреннем диаметре имеют различные наружные размеры.

Подшипники качения очень чувствительны к абразивному изнашиванию. Поэтому они должны быть хорошо изолированы от проникновения пыли. для этой цели их закрывают крышками или специальными уплотнительными деталями, которые носят название сальников и монтажных уп­лотнителей.

Для смазывания подшипников качения применяются консистентные смазки и жидкие минераль­ные масла.

Подшипники обычно имеют условные обозначения. Порядок расположения знаков условных обозначений подшипников с внутренним диаметром от 10 до 495 мм следующий:

 

ХХХХХХХ

внутренний диаметр подшипника

серия диаметров

тип подшипника

конструктивная разновидность

серия ширин

Муфты

Устройства, предназначенные для соединения валов между собой и передающие крутящие момен­ты от одного вала к другому называются муфтами.

Муфты, осуществляющие постоянные соединения, носят название постоянных (неуправляемых), а те, что позволяют в процессе работы машины разъединять соединяемые детали — сцепных (управляемых).

Применение постоянных муфт определяется технологическими требованиями изготовления ма­шины, а сцепных — ее кинематикой.

Муфты в строительных машинах достаточно разнообразны по своей конструкции, поэтому рас­смотрим лишь основные, наиболее распространенные из них.

Постоянные муфты.

Могут быть глухими, предназначенными для соединения строго соосных валов, и компенсирующими — ими соединяются валы, имеющие некоторую подвижность или несооеность. Наиболее распространенными глухими муфтами являются втулочные.

Наиболее просты втулочные муфты. Крутящий момент от ведущего вала 1 на втулку 2 и от нее ведомому валу 4 передается с помощью шпонок 3 или штифтов, а сама муфта в осевом направлении фиксируется установочными винтами 5. Недостаток таких муфт заключается в необ­ходимости большого осевого смещения валов при монтаже и демонтаже. К наиболее распространенным компенсирующим муфтам относятся упругая втулочно-пальцевая и плавающая, или крестовая.

Сцепные муфты.

Применяемые в строительно-дорожных машинах сцепные муфты по способу передачи крутящего момента могут быть кулачковыми, зубчатыми, фрикционными и гидрав­лическими.

Кулачковые муфты обеспечивают постоянную жесткую связь ведущего и ведомого вала, но не допускают их включения на ходу под нагрузкой и при значительной разнице в угловых скоростях между ними.

Разновидностью кулачковой является зубчатая муфта, в которой передача крутящего момента производится с помощью большого количества кулачков-зубьев, выполненных на одной по­лумуфте в виде внутреннего зацепления, а на второй — в виде внешнего с равным первой муфте числом зубьев. Такие муфты применяются в коробках передач автомобилей, тракторов и других самодвижущихся машин. Бо­ковые поверхности зубьев в этом случае выполняются обычно, как и в зубчатых колесах, по эвольвентному профилю, удобному с технологической точки зрения.

Фрикционные муфты

Наибольшее применение в качестве сцепных получили фрикционные муфты, в которых крутя­щий момент передается за счет сил трения. В зависимости от формы поверхностей трения разли­чают следующие фрикционные муфты: дисковые, конусные, ленточные и пневмокамерные.

В зависимости от назначения усилие прижатия поверхностей трения в муфте может быть посто­янным. если выключение муфты производится лишь на короткие промежутки времени, или пе­риодическим, если муфта включается на короткие промежутки времени. Для создания постоянно­го усилия применяются предварительно затянутые пружины. Выключаться к включаться перио­дически работающая муфта может рычажной системой с воздействием на нее мускульной силы человека или, что теперь является основным, с помощью гидравлической или пневматической систем управления. В некоторых машинах с электрическим приводом включение или выключение муфт производится электромагнитными устройствами. На быстроходных валах, у которых про­скальзывание поверхностей трения муфты при включении больше, чем у тихоходных, обычно применяются дисковые муфты с несколькими поверхностями трения.

Контрольные вопросы тематической проверки.

1.Что называется деталью?

2. Какие соединения называются разъемными, какие неразъемными?

3. Объясните разницу между болтом, пиитом и шпилькой?

4. Какое соединение называется шпоночным, а какое шлицевым

5. Какими способами и видами можно получить сварное соединение?

6. Приведите примеры механических передачи?

7. Каковы преимущества и недостатки передач трением.

8. Что называется передаточным числом передач?

9. Объясните разницу между осью и валом.

10. Где и какие муфты применяются в машина