Проверочный расчёт на изгиб конической передачи с круговыми зубьями

Изгибное напряжение для кругового зуба конического колеса дадим здесь без вывода. Оно вычисляется по формуле:

Коэффициент 2.72 указывает на то, что в конической передаче расчётные напряжения принимаются увеличенными по сравнению с аналогичной передачей цилиндрической, так как в конической передаче эти напряжения опаснее. Очевидно, это происходит оттого, что сечение конического зуба переменно, следовательно, в его расчётах есть большая неопределённость. Чтобы компенсировать эту неопределённость, которая следует из невозможности точного расчёта зуба на изгиб и вводят этот коэффициент. Он найден экспериментальным путём.

Y_F2 – коэффициент прочности или формы зуба колеса (для шестерни - Y_F1). Эти коэффициенты выбираются также как и для прямозубых колёс, но по так называемому биэквивалентному числу зубьев. Биэквивалентное число зубьев зависит от угла конуса и угла закругления зуба и вычисляется соответственно для шестерни и колеса по формулам:

K_F – коэффициент нагрузки, зависящий от степени точности, окружной скорости и т.д., аналогично коэффициенту, который вычисляли для прямозубых передач.

m_te – внешний окружной модуль, d_e2 – внешний делительный диаметр колеса, b – ширина зуба.

υ_F - коэффициент, зависящий от термообработки и передаточного числа. Этот коэффициент вычисляют также, как соответствующий коэффициент для расчёта конической передачи на изгиб, но по другим формулам.

1. Если твёрдость рабочих поверхностей шестерни и колеса HB ≤ 350, то:

.

2. Если твёрдость шестерни выше 45HRC, а твёрдость колеса ниже 350HB, то:

.

3. Если твёрдость шестерни и колеса выше 45HRC, то:

Если выше было определено напряжение изгиба для конического колеса, то для конической шестерни изгибное напряжение можно будет вычислить через коэффициент формы зуба:

Допускаемые напряжения вычисляются аналогично допускаемым напряжениям цилиндрических передач. Тоже самое относится и к расчёту по кратковременным нагрузкам, только соответствующие коэффициенты немного отличаются, но мы их здесь не приводим, так как этот расчёт может быть изучен самостоятельно.

Смазка зубчатых передач.

Самый простой и широко распространённый способ смазки закрытых передач – смазка окунанием в масляную ванну. Применяется для окружных скоростей до 15 м/с. Обычно масло заливают в картер и так создают масляную ванну. Объём такой ванны 0.35…0.7 л на 1 кВт передаваемой мощности (большие значение при большей вязкости масла). Глубина погружения до 3…4 модулей. Обычно погружают тихоходные колёса второй и третьей ступеней. Быстроходную передачу не погружают. Если тихоходная передача погружена на 1/3 радиуса колеса, то быстроходная при этом погружается на высоту зуба. В трёхступенчатых редукторах промежуточную ступень принято погружать обязательно.

Проточная картерная смазка применяется для скорости до 12.5 м/с. Масло непрерывно или периодически прокачивается через картер.

Смазка поливанием или струйная смазка применяется при скоростях свыше 12.5 м/с. Основное назначение такой смазки – охлаждение самого горячего места в редукторе. Обычно это шестерня на выходе из зацепления. В вертикальных редукторах смазка подаётся сбоку, а в горизонтальных сверху. В реверсивных передачах смазка подаётся с двух сторон. Масло прокачивается через фильтр и при необходимости через охладитель. Обычно масло подводится через сопло, а для широких колёс через распределительные трубки для равномерного распределения масла по ширине зуба.

Пластичная смазка применяется при скорости меньшей 4 м/с и сравнительно небольших нагрузках, когда сложно выполнить конструктивно жидкостную смазку. Часто так бывает в открытых передачах. Пластичные смазки бывают с примесью графита. Если же передача работает в слишком пыльной среде, то применять густые смазки не рекомендуется, так как образующаяся при этом паста приводит к быстрому износу.

Общие рекомендации по смазке. Вязкость масла выбирают тем выше, чем больше нагрузки и меньше окружная скорость. Смазку выбирают по более нагруженной ступени. Срок службы смазки обычно 10000…15000 часов, если масло защищено от попадания влаги и пыли. Масло приходит в негодность в результате старения (окисления). Особенно при повышенной температуре и при контакте со свежим воздухом и металлом.

Редукторы.

Зубчатые редукторы – механизмы, служащие для понижения угловых скоростей и увеличения вращающих моментов и выполняемые в виде отдельных агрегатов. Редукторы бывают одноступенчатые и многоступенчатые. Как правило, число ступеней в многоступенчатых редукторах не более 3, так как увеличение числа ступеней, а следовательно, элементов системы, ведёт к снижению надёжности этой системы. Исключение составляет коробка передач, так как основное требование к ней – регулирование скорости в большом диапазоне. Передаточные числа редукторов не должны превышать 6.3 (максимум 10) в одной ступени. Передаточные числа подчиняются нормальному ряду чисел Ra5. Из следующего ряда Ra10 выбирать числа не рекомендуется, разве что при крайней необходимости.

Межосевые расстояние редукторов выбирают последовательно из рядов Ra5, Ra10, Ra20.

Одноступенчатые редукторы вы разрабатываете в вашем курсовом проекте. Они бывают (см. рис.):

1. цилиндрические,
2. конические,
3. червячные.

Из двухступенчатых редукторов наиболее распространены цилиндрические. Такие редукторы выпускаются промышленностью серийно. Основные схемы таких редукторов (см.рис.):

1. развёрнутые
2. соосные.

Соосный редуктор отличается от редуктора развёрнутой схемы тем, что оси быстроходного и тихоходного колёс совпадают. Но тихоходное и быстроходное колёса редуктора вращаются с разной скоростью и располагаются в разных опорах, поэтому в таком редукторе предусмотрен центральный подшипниковый узел. Такой редуктор получается шире, но короче аналогичного развёрнутого, поэтому в целом его габарит получается меньше. Иногда такие редукторы могут выполняться с внутренним зацеплением по тихоходной ступени (см. рис.).

Чтобы уменьшить размеры редуктора можно разбить какую-нибудь ступень на две части и тогда получится двухпоточный редуктор (см. рис.). Поток мощности может раздваиваться как для тихоходной, так и для быстроходной ступени (см. рис.). Может быть, также и двухпоточный соосный редуктор (см. рис.) и даже трёхпоточный (см. рис.).

Трёхступенчатые редукторы (см. рис.) также могут выполняться с раздвоением потока мощности. Причём это раздвоение может быть по любой из ступеней: быстроходной, промежуточной, тихоходной. Здесь мы эти рисунки приводить не будем, так как зная схемы двухступенчатых редукторов, можно легко нарисовать и любой трёхступенчатый двух поточный редуктор.

Если с цилиндрической ступенью объединена коническая ступень, то такой редуктор называется коническо-цилиндрическим. Причём, коническая ступень является быстроходной ступенью редуктора и её передаточное отношение должно быть больше, чтобы коническое колесо не задевало бы за тихоходный вал цилиндрической передачи (см. рис.). Такие редукторы также могут быть трёхступенчатыми, но здесь мы их изображений также помещать не будем, ибо, зная схемы двухступенчатых редукторов, трёхступенчатый можно изобразить вполне непринуждённо.

Червячные редукторы изготавливаются, как правило, одноступенчатыми, так как из-за повышенного скольжения их к.п.д. и так весьма низок. Однако, если есть необходимость сосредоточить в малом объёме большое передаточное число, такой редуктор может оказаться полезным (см. рис.). Зная, что к.п.д. цилиндрической передачи выше, чем червячной, можно объединить эти две ступени и тогда получится зубчато-червячный редуктор, если червячная ступень тихоходная (см. рис.). Если червячная ступень является быстроходной, то такой редуктор будет называться червячно-цилиндрическим (см. рис.).

Дата добавления: 2014-01-03