Несущая способность и подбор цепных передач

Материал цепей

Критерии работоспособности и расчета цепных передач.

Цепные передачи выходят из строя из – за:

1) износа шарниров(дополнительный износ 1,5-2,5% от длины цепи);

2) усталостного разрушения пластин по; характерно для быстроходных тяжелонагруженных цепей, работающих в закрытых картерах с хорошей смазкой;

3) проворачивания осей и втулок в местах запрессовки; связано с недостаточно высоким качеством изготовления;

4) выкрашивания и раскалывания роликов;

5) износа зубьев звездочек.

Пластины выполняют из холоднокатаной ленты из сталей 45, 50, 40Х, 40ХН, 30ХН3 и закаливают до твердости HRC 40…50.

Детали шарниров, оси, втулки, вкладыши изготавливают из цементуемых сталей 12ХН3, 15ХФ, 18ХГТ, 18ХНВА, 20ХН3, 20Х2Н4А и другие. HRC 58…63.

В настоящее время оси, втулки, вкладыши подвергают газовой нитроцементации, изготавливают из углеродистых сталей, HRC 56…63(50Г, 50Г2Н).

Долговечность цепей в стационарных машинах должна быть в пределах 2000-3000 часов.

Цепи подбирают из условия, чтобы удельное давление в шарнире не превышало допускаемого. Окружное усилие, которое может передаваться цепью, равняется

;

, Р – передаваемая мощность; V – скорость;

дополнительное удельное давление в шарнире звена цепи для средних эксплуатационных условий(нагрузка постоянная и равномерная; расположение передачи горизонтальное, натяжение поддерживается в пределах нормы, смазка и защита от загрязнений удовлетворительное, значения z, a, u, p, а также качество цепи в пределах рекомендуемых норм, долговечность цепей по износу 2 – 3 тысячи часов);

А – проекция опорной поверхности шарнира звена цепи,

,

с_в – расстояние между внутренними пластинами;

S – толщина пластин.

Для зубчатой цепи , b – ширина цепи.

F₀ – допустимая полезная сила, которая может передаваться цепью в средних эксплуатационных условиях.

Влияние различия в условиях работы рассматриваемой и типовой передачи учитывают коэффициентом эксплуатации К_Э: .

,

К_дин - коэффициент, учитывающий динамичность действующей нагрузки;

К_а - коэффициент, учитывающий величину межосевого расстояния;

К_н - коэффициент, учитывающий наклон передачи к горизонту(чем больше наклон, тем меньше суммарный износ);

К_рег - коэффициент, учитывающий регулирование

К_см - коэффициент, учитывающий условия смазки;

К_реж - коэффициент, учитывающий режим работы передачи.

Если К_Э >3, нужно принять конструктивные меры для улучшения работы передачи.

61. Передачи винт – гайка. Общие сведения, применение, расчет

Передача винт — гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное.

В винтовых механизмах вращение винта или гайки осуществляют обычно с помощью маховика, шестерни и т. п. При этом передаточное отношениеусловно можно выразить отношением окружного перемещения маховичка S_М к перемещению гайки (винта) S_r: ,

где d_M — диаметр маховичка (шестерни и т. п.): p₁ — ход винта. При малом p_l и сравнительно большом d_M можно получить очень большое u. Например, при p₁ = 1 мм, d_M=200 мм, i=628.

Зависимость между окружной силой F_t на маховичке и осевой силой F_a на гайке (винте) запишем в виде: , где h - КПД винтовой пары.

Таким образом, при простой и компактной конструкции передача винт — гайка позволяет получать большой выигрыш в силе или осуществлять медленные и точные перемещения.

Основной недостаток передачи — низкий к. п. д. В соответствии с этим передачу винт — гайка применяют в механизмах, где необходимо создавать большие усилия (домкраты, прессы и т. п.), а также в механизмах точных перемещений (механизмы подачи станков, измерительные, установочные и регулировочные механизмы).

Разработано много конструкций специальных винтовых пар, которые позволяют компенсировать ошибки изготовления, зазоров и износа; обеспечивают очень большие передаточные отношения (дифференциальная двойная резьба с разным шагом); повышают к. п. д. путем замены трения скольжения трением качения (шариковые винтовые пары) и т. п.

Распределение осевой силы между витками резьбы было бы равномерным, если бы резьба была изготовлена абсолютно точно и податливость резьбы была бы значительно выше податливости винта и тела гайки. В действительности ни то, ни другое не имеет места.

Влияние податливости винта на распределение сил между витками показано для случая ввинчивания винта в массивную условно недеформируемую деталь. Сила между каждой парой контактирующих витков по закону Гука пропорциональна упругим смещениям этих витков. Но упругие смещения по высоте гайки не одинаковы. Перемещение витков по концам гайки разнится на удлинение винта по концам гайки.

Изобразим каждую пару витков в виде палочек, защемленных между телом гайки и телом винта.

А – соединение в ненагруженном состоянии, палочки недеформированы.

Б – податливость резьбы значительно выше податливости тела гайки и стержня винта. Все витки имеют одинаковые перемещения и одинаково нагружены.

В – податливость стержня винта соизмерима с податливостью резьбы, поэтому нижние витки резьбы получили большее упругое перемещение, чем верхние.

Неравномерность распределения сил по виткам резьбы усугубляется тем, что витки наиболее растянутой части винта соприкасаются с витками, расположенными в наиболее сжатой части гайки.

Задача о распределении сил между витками статически неопределима. Она решена Жуковским для гайки с 10 витками.

При резкой неравномерности сил по виткам большое увеличение высоты гайки бесполезно в связи с опасностью последовательного цепного разрушения резьбы, поэтому высота гайки принимается 0,8d(диаметра винта).

Это явление можно несколько смягчить.

А) висячие гайки;

Б) гайки с кольцевой проточкой(разновидность висячих);

В) срезанные вершины нижних витков резьбы гайки под углом 15…20⁰.

Специальные гайки применяются при переменных нагрузках.

Разрушение винтов в этих соединениях происходят около нижнего витка гайки от усталости.

Применение специальных гаек позволяет повысить усталостную прочность винтов на 20 – 30%.

Основным критерием работоспособности этих резьб является износостойкость. В целях уменьшения износа применяют антифрикционные пары материалов (сталь — чугун, сталь — бронза и др.), смазку трущихся поверхностей, малые допускаемые напряжения смятия [s_см]. Значение s_см в ходовой резьбе выражается такой же формулой, как и в крепежной,а именно:

Для проектного расчета заменяют

Обозначают y_Н=Н/d₂ - коэффициент высоты гайки, y_h=h/d₂ - коэффициент высоты резьбы.

При этом получим d₂=Ö(F_A/(py_Нy_h[s_см])).

После расчета значение d₂ согласуют со стандартом.

В ходовых винтовых парах неравномерность распределения нагрузки по виткам выравнивается вследствие приработки резьбы. Поэтому здесь допускают более высокие гайки, чем в крепежных изделиях.

После расчета резьбы винты, работающие на сжатие, например винты домкратов, проверяют на прочность и устойчивость.

Дата добавления: 2014-01-06