Сили в зачепленні

Приведення прямозубого конічного колеса до еквівалентного прямозубого циліндричного колеса

Сили в зачепленні прямозубої конічної передачі

Геометричні параметри

Загальні відомості та характеристики

Конічні передачі

Передачі з зачепленням Новикова

Сили в зачепленні

Багатопарність і плавність зачеплення

На відміну від прямих, косі зубці входять у зачеплення не відразу по всій довжині, а поступово. Зачеплення поширюється у напрямку від точки 1 до точки 2 (рисунок 3.5, а).

На відміну від прямозубого зачеплення, косозубе не має зони однопарного зачеплення. У прямозубій передачі навантаження на зубець прикладається миттєво. У косозубих передачах зубці навантажуються поступово в міру заходу їх у зону зачеплення , і в зачепленні завжди знаходиться як мінімум дві пари (рисунок 3.5, б). Зазначене означає плавність роботи косозубого зачеплення, зниження шуму і додаткових динамічних навантажень у порівнянні з прямозубим зачепленням.

e_a – коефіцієнт торцевого перекриття,

g_a – зона зачеплення однієї пари зубців

У косозубій передачі нормальну силу розкладають на три складові (рисунок 3.6):

колову силу

; (3.16)

осьову силу

; (3.17)

радіальну силу

; (3.18)

у свою чергу

. (3.19)

Наявність у косозубій передачі осьових сил, що додатково навантажують опори, є недоліком. Цей недолік усунутий у шевронній передачі (рисунок 3.7)

У високонавантажених редукторах для передачі крутного моменту з вала на вал використовують подвоєний ступінь з рознесеними на валах шестернях та колесах.

При збільшенні b зростає осьова сила F_a (додаткове навантаження на вали), тому b = 8...20⁰, у шевронних – b = 30...40.

Розрахунок міцності косозубої передачі по контактних напруження наведено в роботі [6].

У 1954 р. М.Л. Новиковим було розроблено зубчасте зачеплення з коловим профілем зубців.

Переваги:

- підвищена навантажувальна спроможність;

- контактна міцність у 1,5...1,7 рази вище, ніж в евольвентної косозубої передачі.

Недоліки:

- чутливість до зміни міжосьової відстані;

- складний вихідний контур нарізуючого інструменту;

- низька ізломна міцність.

Оскільки прямозубі колеса з круговим профілем зубців є несполученими, то така передача працювати не може. Для зберігання безперервності зачеплення передачі Новикова виконують косозубими з осьовим коефіцієнтом перекриття .

При обертанні коліс косі зубці перекочуються у площині n-n як циліндри (рисунок 3.8). Точка контакту a переміщується вздовж зубців від одного кінця до другого. Лінія дотику циліндрів – полюсна лінія. Лінія, по якій переміщується точка контакту a,– лінія зачеплення.

Якщо лінія зачеплення розташована за полюсною лінією (у напрямку обертання ведучого колеса), то зачеплення має назву заполюсне. Якщо до полюса – дополюсне. Одна й та сама пара коліс може мати заполюсне і дополюсне зачеплення в залежності від того, яке колесо є ведучим.

Ознакою заполюсного зачеплення є випуклий профіль ведучого зуба та увігнутий веденого. Дополюсного –увігнутий профіль у ведучого та випуклий у веденого.

Очевидно, можливо виконувати колеса таким чином, що одна частина профілю буде випуклою, а друга – увігнутою. Такі колеса зможуть зачіплюватись і за полюсом, і перед полюсом (дозаполюсне зачеплення) (рисунок 3.9). Дозаполюсне зачеплення має дві лінії зачеплення, відповідно у два рази більше і число точок контакту зубців. У таких передачах зубці шестерні і колеса мають однаковий профіль: випуклий біля голівки й увігнутий біля ніжки.

Дозаполюсне зачеплення має такі переваги:

1) використовується один інструмент для нарізування зубців шестерні і колеса;

2) навантажувальна спроможність вище.

Конічні зубчасті передачі застосовують у тих випадках, коли вісі валів перетинаються під деяким кутом S (як правило, S= 90⁰) (рисунок 3.10) [1].

Конічні передачі більш складні, ніж циліндричні у виготовленні та монтажі:

1 Для нарізування конічних коліс потребуються спеціальні верстати.

2 Необхідно витримувати допуски на кути d ₁ та d ₂.

3 При монтажі треба забезпечувати збіг вершин конусів.

4 Складніше виконувати колеса тієї самої точності, що й циліндричні.

5 Перетинання валів ускладнює розташування опор (одне з конічних коліс розташовується, як правило, консольно, при цьому збільшується нерівномірність розподілення навантаження по довжині зубця).

6 У конічному зачепленні діють осьові сили, що ускладнює конструкцію опор.

Навантажувальна спроможність конічної прямозубої передачі складає» 0,85 циліндричної.

Конічні передачі отримали широке розповсюдження внаслідок того, що за умови компонування необхідно розташовувати вали під кутом.

Аналогом початкових та ділильних циліндрів є початкові та ділильні конуси.

Конуси, утворюючі яких перпендикулярні до утворюючих ділильних конусів, мають назву додаткові конуси.

Переріз зубця додатковим конусом має назву торцевий переріз (зовнішній – e, внутрішній, середній – m). Розміри по зовнішньому торцю зручніші для замірів, їх вказують на кресленнях. Розміри у середньому перерізі використовують у силових розрахунках.

Залежності розмірів у середньому та торцевому перерізах (для прямозубих коліс нормальний (n) та торцевий (t) перерізи збігаються):

, (3.20)

, (3.21)

. (3.22)

Передаточне число

, (3.23)

, (3.24)

. (3.25)

Для шестерні:

– колова сила

; (3.26)

– нормальна сила

; (3.27)

– радіальна сила

; (3.28)

– осьова сила

. (3.29)

Для колеса напрямок сил протилежний, при цьому

,

.

Еквівалентне циліндричне колесо можна отримати як розгортку додаткового конуса, яка обмежена кутом j ₂.

Діаметри еквівалентних коліс

, . (3.30)

Число зубців

, . (3.31)

Розрахунок прямозубої конічної передачі по напруженнях згину наведено в роботі [6].

Конічні передачі з непрямими зубцями:

– з тангенціальними (рисунок 3.11, а), які напрямлені по дотичній до деякого уявленого кола радіусом е та складають з утворюючими конуса кут b_n =25..30⁰;

– з круговими (рисунок 3.11, б), що розташовуються по дузі кола а, по якій рухається інструмент при нарізуванні зубців (кут нахилу змінний, за розрахунковий приймають кут на колі середнього діаметра колеса, як кут між дотичною до кола та утворюючою конуса в даній точці b_n =35⁰).

Переваги коліс з круговими зубцями:

1

Менш чуттєві до порушення точності взаємного розташування коліс.

2 Простіші у виготовленні (виготовлення на спеціальних верстатах для нарізування та шліфування цих коліс в умовах як масового, так і дрібносерійного виробництва).

Навантажувальна спроможність коліс з непрямими зубцями вище в 1,4...1,5 рази у порівнянні з прямими.

Окружна сила

, (3.32)

радіальна сила

, (3.33)

осьова сила

. (3.34)

„+” – збіг напрямку крутного моменту (при спостеріганні з зовнішнього торця) та гвинтової лінії зубця;

„–” – не збіг.

Дата добавления: 2014-01-07