Применение в строительстве зубчатых передач

Разрушение начинается вблизи полюсной линии 1 (рис. 4.3, а), где имеют место наибольшие нагрузка Fn (зона однопарного зацепления) и сила трения Ff. Поверхность зуба покрывается «раковинами», «оспинами» 2. Глубина раковин около 0,2 мм. В мягких передачах (Н0 350 НВ) – выкрашивание прогрессирующее.

Рис.4.3

2. Заедание зубьев наблюдается в высоконагруженных и высокоскоростных зубчатых, а также червячных передачах.

В местах контакта из-за трения развивается высокая температура, способствующая снижению вязкости масла, разрыву масляной пленки и образованию металлического контакта зубьев. Происходит молекулярное сцепление (микросварка) частиц металла. Растет сопротивление вращению, наросты металла на зубьях задирают рабочие поверхности сопряженных зубьев.

3. Поломка зубьев. Причина – напряжение изгиба σ_F. Это основной вид разрушения высокотвердых (Н₀ ≥ 56 HRC) и открытых передач.

В открытых передачах в результате плохой смазки и абразивного истирания поверхностей зубьев от грязи выкрашивание не успевает развиться, но уменьшаются размеры сечений зубьев, растут напряжения изгиба σ_F. Возрастают зазоры, удары, шум. Усталостная поломка в этом случае связана с развитием трещин 3 на растянутой стороне ножки зуба (рис.4.3, б). В высокотвердых передачах зубья хрупкие, поверхность их имеет хорошее сопротивление выкрашиванию, но хуже противостоит прогрессирующему трещинообразованию в основании зуба.

4. Смятие рабочих поверхностей (пластические сдвиги) или хрупкое разрушение (Н₀ ≥ 56 HRC) зубьев при кратковременных значительных перегрузках или ударном приложении нагрузки.

5. Отслаивание твердого поверхностного слоя при значительных контактных напряжениях и зарождении усталостных трещин в глубине под упрочненным слоем.

Источник

Область применения зубчатых передач

Лекция 4 (2часа)

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Общие сведения о зубчатых передачах

В зубчатой передаче движение передают с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Термин «зубчатое колесо» относят как к шестерне, так и к колесу.

Достоинства зубчатых передач:

1.Относительно малые размеры и масса зубчатых колес.

2. Возможность использования зубчатых передач в большом диапазоне нагрузок (окружные силы от близких к нулю в приборных механизмах до 1000 кН в приводах прокатных станов).

3. Широкий диапазон окружных скоростей (от близких к нулю в системах перемещения телескопов и до 250 м/с в приводе несущего винта вертолета).

4. Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники.

5. Постоянство среднего значения передаточного числа.

6. Простота обслуживания.

7 Возможность передачи крутящего момента между параллельными, пересекающимися и скрещивающимися осями

8. Высокий коэффициент полезного действия.

9 Высокая долговечность.

1. Повышенные требования к точности изготовления и монтажа.

2. Шум при работе передачи. Шум обусловлен переменным значением
мгновенного передаточного числа в пределах одного оборота.

3 высокая жесткость передачи

Зубчатые передачи применяют в широком диапазоне областей и условий работы: в часах, приборах, коробках передач автомобилей, тракторов, других транспортных машин, механизмах подъема и поворота кранов, коробках скоростей станков, приводах прокатных станов, конвейеров и др. Способы изготовления зубчатых колес: фрезерование, долбление, обкатка.

Нарезание червячной фрезой Нарезание долбяком Методом обкатки

Метод обкатки основан на зацеплении и согласованных движениях зубчатой пары, состоящей из заготовки и инструмента.

Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи можно классифицировать по многим признакам.

по расположению осей валов :с параллельными (цилиндрическая передача), пересекающимися (коническая передача), скрещивающимися осями (винтовая передача или червячная) и соосные (цилиндрическая внутреннего зацепления);

по условиям работы: закрытые и открытые;

Закрытые передачи помещены в пыле- и влагонепроницаемые корпуса и работают в масляной ванне (зубчатое колесо погружают в масло на глубину до 1/3 радиуса). В открытых передачах зубья колес работают всухую или при периодическом смазывании пластичным смазочным материалом и не защищены от влияния внешней среды.

по числу ступеней: одноступенчатые, многоступенчатые;

по взаимному расположению колес : с внешним и внутренним зацеплением;

по изменению частоты вращения валов: понижающие, повышающие;

по форме поверхности, на которой нарезаны зубья: цилиндрические, конические;

по окружной скорости колес :тихоходные при скорости до 3 м/с; среднескоростные при скорости до 15 м/с, быстроходные при скорости выше 15 м/с;

по расположению зубьев относительно образующей колеса: прямозубые, косозубые, шевронные, с криволинейными зубьями;

по форме профиля зуба: эвольвентные, круговые, циклоидальные.

образующая профиля: эвольвента дуга окружности циклоида

Область применения зубчатых передач

Наиболее распространен эвольвентный профиль зуба, предложенный Эйлером в 1760 г. Он обладает рядом существенных технологических и эксплуатационных преимуществ. Круговой профиль зуба предложен М.Л.Новиковым в 1954 г. Используются в высоконагруженных передачах, которые по конструктивным соображениям должны иметь малые габариты. По сравнению с эвольвентным он позволяет повысить нагрузку передач, однако он требователен к смазке и весьма чувствителен к колебаниям межцентрового расстояния. Также существуют передачи с гибкими зубчатыми колесами – волновые. Циклоидальное зацепление, при котором возможна работа шестерен с очень малым числом зубьев (2–3), не может быть, к сожалению, изготовлено современным высокопроизводительным методом обкатки, поэтому шестерни этого зацепления трудоемки в изготовлении и дороги. Существует реечное зацепление (реечная передача) для преобразования вращающегося движения в поступательное и наоборот.

Косозубые колёса имеют большую плавность хода и применяются для ответственных механизмов при средних и высоких скоростях. Шевронные колёса имеют достоинства косозубых колёс плюс уравновешенные осевые силы и используются в высоконагруженных передачах.

Колёса внутреннего зацепления вращаются в одинаковых направлениях и применяются обычно в планетарных передачах.

Источник

Роль и значение зубчатых передач в машиностроении

Зубчатые передачи являются наиболее распространёнными типами механических передач. Они находят широкое применение во всех отраслях машиностроения, в частности в металлорежущих станках, автомобилях, тракторах, сельхозмашинах и т.д., в приборостроении, часовой промышленности и др. Их применяют для передачи мощностей от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 150 м/с и передаточных числах до нескольких сотен и даже тысяч, с диаметром колёс от долей миллиметра до 6 м и более.

Зубчатая передача относиться к передачам зацеплением с непосредственным контактом пары зубчатых колёс. Меньшее из колёс передачи принято называть шестерней, а большее – колесом. Зубчатая передача предназначена в основном для передачи вращательного движения.

4.1.2 Достоинства зубчатых передач

1) высокая нагрузочная способность;

3) большая надёжность и долговечность (40000 ч);

4) постоянство передаточного числа;

5) высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени);

6) простота в эксплуатации.

4.1.3 Недостатки зубчатых передач

1) повышенные требования к точности изготовления и монтажа;

2) шум при больших скоростях;

3) высокая жёсткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.

4.1.4. Классификация зубчатых передач

— с пересекающимися осями – конические (рис.2.3.1.д; е);

— со скрещивающимися осями – цилиндрические винтовые (рис.2.3.1.ж);

— конические гипоидные и червячные (рис. 2.3.1.з);

— реечная передача (рис. 2.3.1.и). применяется для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение и наоборот.

2. В зависимости от взаимного расположения зубчатых колёс:

— с внешним зацеплением (колёса передач вращаются в противоположных направлениях);

— с внутренним зацеплением (направление вращения колёс совпадают).

3. По расположению зубьев на поверхности колёс различают передачи:

— прямозубые; косозубые; шевронные; с круговым зубом.

4. По форме профиля зуба различают передачи:

— с зацеплением М. Л. Новикова;

5. По окружной скорости различают передачи:

6. По конструктивному исполнению передачи могут быть открытые (не защищены от влияния внешней среды) и закрытые (изолированные от внешней среды).

7. В зависимости от числа ступеней одно- и многоступенчатые.

8. В зависимости от относительного характера движения валов различают рядовые и планетарные.

Планетарные передачи.

4.7.2 Устройство и принцип работы

Планетарная передача (рис. 2.3.21) состоит из неподвижного центрального колеса 1с наружными зубьями, сателлитов 2, неподвижного центрального колеса 3 с внутренними зубьями и водила Н, на котором укреплены оси сателлитов.

Рисунок 2.3.21 Простейшая планетарная передача

Сателлиты обкатываются по центральным колесам и вращаются вокруг своих осей, то есть совершают движение, подобное движению планет. Водило вместе с сателлитами вращается вокруг центральной оси.

При неподвижном центральном колесе 3 движение может передаваться от центрального колеса 1 к водилу Н или от водила к колесу 1. В случае неподвижного водила движение может передаваться от колеса 1 к колесу 3 или от колеса 3 к колесу 1.

Планетарную передачу, в которой одно из центральных колёс неподвижно, называют простейшей. В отличие от простейшей планетарную передачу, в которой все зубчатые колёса и водило подвижны (свободны), называют дифференциальной. В дифференциальной передаче одно движение можно раскладывать на два или два движения сложить в одно. Например, движение колеса 3 можно передавать одновременно колесу 1 и водилу Н или от колес 1 и 3 водилу Н.

4.7.3 Достоинства планетарных передач

1) Большое передаточное число в одной ступени;

2) Малые габариты и масса. Это объясняется следующим: мощность передается по нескольким потокам, число которых равно числу сателлитов;

3) Повышенная нагрузочная способность, так как широко применяются зубчатые колёса с внутренним зацеплением (большой радиус кривизны);

4) Малая нагрузка на опоры, так как сателлиты расположены симметрично, и поэтому силы в передаче взаимно уравновешивают друг друга;

5) Планетарные передачи работают с меньшим шумом, что связанно с повышенной плавностью внутреннего зацепления и меньшими размерами колёс.

4.7.4. Недостатки планетарных передач

1) Повышенные требования к точности изготовления и монтажа;

2) Резкое снижение КПД передачи с увеличением передаточного числа (увеличение количества трущихся поверхностей).

4.7.5. Разновидности планетарных передач

Существует большое количество планетарных передач. Выбор типа передач определяется ее назначением. Наиболее широко в машиностроении применяется однорядная передача (рис.2.3.21). Эта передача имеет минимальные габариты. Она применяется в силовых и вспомогательных приводах. К.п.д. = 0,96-0,98 при и = 3,15-12,5. Для получения больших передаточных чисел применяют многоступенчатые планетарные передачи (рис.2.3.22).

Рисунок 2.3.22 Многоступенчатые планетарные передачи

4.7.6. Конструктивные особенности планетарных передач

Вследствие неизбежной неточности изготовления и сборки зубчатых колес планетарной передачи нагрузка между сателлитами распределяется неравномерно. Для выравнивания нагрузки по потокам одно из центральных колес делают самоустанавливающимся, то есть не имеющим радиальных опор.

Водила планетарных передач должны быть прочными и жесткими при малой массе. Их изготавливают литыми из высокопрочного чугуна.

Подбор чисел зубьев планетарной передачи основывается на трех условиях:

1) Условие соосности, по которому межосевые расстояния зубчатых пар с внешним и внутренним зацеплением должны быть равны. При этом число зубьев центральной шестерни задают из условия неподрезания ножки зуба, а число зубьев внешнего колеса – по заданному передаточному отношению.

3) Условие соседства – сателлиты при вращении не должны задевать друг друга зубьями.

Дата добавления: 2016-05-25 ; просмотров: 1994 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник