18.Конические зубчатые передачи.

Геометрия конического зацепления



d_e – внешний делительный диаметр

d_ae – внешний диаметр вершин зубьев

d_fe – внешний диаметр впадин зубьев

d_m – средний делительный деаметр

R_m – среднее конусное расстояние

R_e – внешнее конусное расстояние

b – высота зуба  

h – ширина зуба

δ₁, δ₂ – углы начальных конусов

Конические передачи применяют, когда оси валов пересекаются под прямым углом, профиль зубьев может быть эвольвентным или круговым:

–        Прямозубые передачи применяются при окружных скоростях до 5 м/с

–        Передача с круговыми зубьями обладает большой нагрузочной способностью, обеспечивает плавное зацепление и менее шумное в работе. Более технологичны в изготовлении.

Угол наклона зубьев на длительном диаметре β=35˚

;  

Основные размеры зубчатых колес.

1.    Внешний делительный диаметр

d_e1 = m_e·z₁ 

      d_e2 = m_e·z₂
2.    Внешний диаметр вершин зубьев

     d_a1 = d_e1 + 2m_e·cosδ₁

     d_a2 = d_e2 + 2m_e· cosδ₂

3.    Внешнее конусное расстояние

    

4.    Среднее конусное расстояние

     R_m = R_e – 0,5b

5.    Средний окружной модуль

     , где

m_e – внешний торцевой окружной модуль

Для зубчатых колес с круговым зубом его обозначают, как m_te. Округляются до стандартного числа.  

6.    Средний делительный диаметр

d_m1 = m·z₁

d_m2 = m·z₂

7.    Передаточное отклонение передачи

     ;

     ; –  передаточное число





19.Силы в зацеплении конических колес.


F_n – нормальная сила в зацеплении

F_e – окружная сила

F_r – радиальная сила

F_a – осевая сила

При определении усилии в зацеплении нагрузку распределенную по ширине зубчатого венца это заменяют сосредоточенной силой F_n     

    

Радиальная сила:











20.Червячные передачи

Червячная передача – это передача с перекрещивающимися осями.

Состоит из винта червяка и червячного колеса
Преимущества:

1.Плавность и бесшумность работы

2.Возможность получения больших передаточных отношений (особенно вне силовых передач u=1000)

3.Возможность самоторможения передачи за счет сил трения в червячной паре
Недостатки:

1.Низкий КПД

2.Значительное выделение тепла в зоне передач

3.Интенсивное изнашивание и склонность к заеданию

4.Необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов

5. Повышенные требования к точности сборки
Применение:

При небольших и средних мощностях (50-150кВт)

При окружных скоростях до 25 м/с
Классификация червячных передач.

1.По форме внешней поверхности червяка

а) цилиндрический

б) глобоидальный


Глобоидальные червяки сложнее в изготовлении, имеют высокий КПД, более надежны и долговечны.
2.По расположению червяка различают с верхним, нижним и боковым расположением.



С нижним расположением применяется при м/с (это обусловлено тем, что при большей скорости масло будет вытекать, пенится и не поступать в трущиеся пары)
3.По числу витков червяка

Резьба червяка может быть одно и многозаходной, правой и левой.

 z₁=1,2,4(с кол-вом витков)

4.По профилю резьбы

В зависимости от способа нарезания червяка:

a)   архимедов червяк;

б) конвалютный червяк;

в)эвольвентный червяк;

г)спираидальный червяк;

д)тороидальный червяк.

Изготовление червяков

Червяки могут быть нарезаны на

токарно-винторезном станке



или модульной фрезой.



Червячные колеса чаще всего нарезают червячными фрезами с более высоким профилем и острыми кромками.
21.Геометрия червячных передач


 - угол профиля червяка равен 20˚
 Шаг резьбы червяка связан с числом заходов по формуле

,

где z₁-число заходов

 

Угол подъема винтовой линии червяка на делительной окружности:

, где q-коэффициент делительного диаметра

d₁=m·q , где d₁-делительный диаметр
1.Делительный диаметр

d₁=q·m

d₂=m·z₂
2.d_a1=d₁+z_m=m(q+2)

   d_a2=d₂+2m=m(z₂+2)
3.d_f1=d₁-2,4m=m(q-2,4)

   d_f2=d₂-2,4m=m(z₂-2,4)

4.a_ω=m(q+z₂)

5.Ширина нарезанной части червяка

при z₁=1;2

       b₁≥(11+0,06·z₂)m+Δ

при z₁=3;4

            b₁≥(12+0,09·z₂)m+Δ

при m<10            Δ=25мм

       m=10…16    Δ=35…40мм

       m>16           Δ=45…50мм
6.Ширина венца колеса

z₁=1;2;3       b₂≤0,75·d_a1

z₂=4             b₂≤0,67·d_a1

 

     7.Условный угол обхвата червячного колеса на диаметре d'=d
_a1-0,5
m


     8.Наибольший диаметр червячного колеса

;

     9.Передаточное отношение

;

;



Т.к. углы подъема винтовой линии червяка равны 5-15˚, то в червячных передачах при тех же габаритах, как и цилиндрических передаточное число больше в 6-12 раз.


22.Скольжение в червячных передачах.

Во время работы червячной передачи витки червяка скользят по зубьям червячного колеса, причем скорость скольжения направлена по касательной к винтовой линии червяка.


-окружная скорость червяка

-окружная скорость червячного колеса

      -скорость скольжения



; (находится по формуле, через угол наклона по винтовой линии)


Из соотношения видно, что  большое скольжение в червячных передачах приводит к быстрому изнашиванию зубьев червячного колеса, увеличивает склонность передачи к заеданию для предотвращения заедания передачи венцы червячных колес изготавливают из антифрикционных материалов.



23.Усилия в зацеплении червячных передач

 ;

;

(направление данных сил такое же как в конических передачах)
Т.к. осевая сила на червяке может иметь большие значения, а вал червяка имеет небольшой диаметр, то опору червяка воспринимающую осевую силу достаточно часто конструируют из двух подшипников.


Формула проектного расчета:

      k_н
=1


     k_н=1,1…1,4

24.Зубчатые редукторы.

Зубчатый редуктор – механизм предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов, обычно выполняется в виде отдельных агрегатов и передает мощность от двигателя к машине при u£6,3

применяют одноступенчатые цилиндрические редукторы.



u=

Редуктор состоит из корпуса литого чугунного или сварного стального, в котором расположены элементы передачи.

Наибольшее распространение получили двухступенчатые редукторы с передаточным числом от 8 до 40.
Двухступенчатый цилиндрический редуктор по развернутой схеме.


u_общ = u_Б·u_т=

                                    

Преимущества:

Передача больших моментов, относительная простота конструкции.

Недостатки:

Из-за несимметричного расположения зубчатых колес на валах редуктора имеет место повышенная неравномерность распределения нагрузки по длине зуба
Для улучшения условий работы зубчатых колес применяются редукторы с раздвоенной ступенью.



u_p = u_Б·u_т

u_p = 8...40
Недостаток: увеличение габаритов и металлоемкости.

Преимущество: передает большие моменты, большие передаточные числа; равномерное распределение нагрузки на опоры валов.              
Соосная схема




u = 8...40
Преимущество:

Возможность передачи моментов на одной оси Б и Т валов. 

Недостаток:

Увеличение длины промежуточного вала за счет, чего увеличиваются изгибающие моменты.
При взаимно перпендикулярном расположении валов применяются конические редукторы.



u£6,3


Преимущество:

Возможность передачи моментов под прямым углом.

 

 В случае если необходимо передавать большие моменты применяют коническо – цилиндрический редуктор.



Передаточные числа редукторов Б и Т  ступени Гостированы для обеспечения минемального веса и габоритов редуктора; при этом должно  соблюдаться условие u_Б>u_т 

Форму корпуса и крышки редуктора определяют по размерам колес и схеме редуктора.

Для увеличения жесткости корпуса в местах передачи усилия от подшипников на корпус предусматривают ребра жесткости или утолщения стенок.

Для возможности осмотра зацепления зубчатых колес и заливки масла в крышке редуктора предусматривают смотровое окно.