Допускаемые напряжения для венцов червячных колес

Допускаемые напряжения для червячных пар вычисляют по эмпирическим формулам в зависимости от материала зубьев колеса, твердости витков червяка, скорости скольжения и требуемого (заданного) ресурса передачи.

Допускаемые контактные напряжения.
Для оловянных бронз допускаемые контактные напряжения [σ_н] определяют из условия сопротивления контактному усталостному выкрашиванию рабочих поверхностей зубьев колеса с учетом износа и ресурса передачи:

[σ_н] = K_HLC_vσ_H0,

где: К_HL – коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность (при базовом числе 10⁷ циклов перемены напряжений):

K_HL = ⁸√(10⁷/N_HE) при условии K_HL ≤ 1,15.

Здесь N_HE = K_HEN_k – эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи.
Коэффициент К_HE эквивалентности принимают в зависимости от типового режима нагружения;
коэффициент С_v учитывает интенсивность изнашивания зуба колеса в зависимости от скорости скольжения.
σ_H0 - предел контактной выносливости при базовом числе 10⁷ циклов нагружений.
При расчетах эти коэффициенты определяются по справочным таблицам.

Для безоловянных бронз и латуней допускаемые контактные напряжения определяют из условия сопротивления заеданию в зависимосит от скорости скольжения (ресурс передачи при этом значения не имеет):

[σ_н] = (250…300) – 25v_ск,

где: [σ_н] – в Н/мм²; v_ск – в м/сек.
Более высокие значения [σ_н] принимают для червяков с твердостью витков Н ≥ 45 HRC.

Для чугунных зубчатых венцов колес допускаемые контактные напряжения определяют из условия сопротивления заеданию:

[σ_н] = (175…200) – 35v_ск.

Для всех червячных передач (независимо от материала зуба колеса) при расположении червяка вне масляной ванны значения [σ_н] уменьшаются на 15%.

Допускаемые напряжения изгиба.
Изгибная прочность зубьев червячного колеса зависит от материала, заданного ресурса и характера нагрузки. При этом учитывается коэффициент К_FL долговечности при расчете на изгиб (при базовом числе 10⁶ циклов):

К_FL = ⁹√(10⁶/N_FE),

где N_FE = K_FEN_k – эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи.
Коэффициент эквивалентности K_FE при расчете на изгиб принимается по справочным таблицам в зависимости от типового режима нагружения.

13. Планетарные зубчатые передачи. Краткие сведения о волновых передачах.

Планетарные зубчатые передачи

Общие сведения

Планетарным называется механизм, состоящий из зубчатых колес, в котором геометрическая ось хотя бы одного из колес подвижна.

Простая планетарная передача (рис. 1, а) включает: za - центральные колеса с внешними и внутренними зубьями, zg - сателлиты с внешними зубьями, которые зацепляются одновременно с za и zb , где z - числа зубьев колес, nw – число сателлитов, здесь nw =3, h - водило, на котором расположены оси сателлитов (здесь водило соединено с тихоходным валом).

Принцип работы планетарных передач: при закрепленном колесе zb (ωb = 0) вращение колеса a z (ωа) вызывает вращение сателлита zg относительно собственной оси со скоростью ωg. Качение сателлита по zb перемещает его ось и вращает водило со скоростью ωh. Сателлит совершает вращение относительно водила со скоростью ω

= ωg −ωh и вместе с водилом (переносное движение). Его движения напоминают движения планет, поэтому передача называется планетарной.

Основными звеньями планетарной передачи называют такие, которые воспринимают внешние моменты. Любое основное звено планетарной передачи может быть остановлено.

Дифференциальной называют передачу, в которой все основные звенья подвижны. При этом можно суммировать движение двух звеньев на одном или раскладывать движение одного звена на два остальных.

Рис. 1. Планетарные передачи:

а – конструктивная схема; б – кинематическая схема передачи;

в, г – дифференциальные передачи (суммирующая и раскладывающая

скорости вращения)

1.2 Преимущества планетарных передач над обычными

• Меньшие габариты и массу, так как вращающий момент передается по нескольким потокам (сателлитам).

• В некоторых схемах можно получить большие передаточные отношения при малом числе колес.

Нужно помнить, что с увеличением передаточного числа в одной передаче КПД уменьшается.

1.3 Недостатки планетарных передач

• Повышенная точность изготовления.

• Большое количество подшипников качения,

• Наличие долбяка для нарезания колес с внутренними зубьями (долбяк меняет параметры при переточках).

Область применения

Планетарные передачи применяются в тех случаях, когда параметр веса является определяющим. Особенно часто их можно встретить в конструкциях авиационной и другой транспортной техники, робототехники и станкостроения. Включение планетарных передач в современные конструкции улучшает их технические характеристики и эстетические свойства.

В современных устройствах могут использоваться каскады из нескольких планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел. На этом принципе работают многие автоматические коробки передач.

Во время Второй мировой войны, например, была разработана особая конструкция планетарной передачи, которая использовалась для привода небольших радаров. Кольцевая шестерня изготавливалась из двух частей, каждая толщиной в половину толщины других компонентов. Одна из этих половинок фиксировалась неподвижно и имела на 1 зуб меньше, чем вторая. В такой конструкции при полном обороте планетарных шестерён и нескольких оборотах солнечной шестерни, подвижное кольцо поворачивалось всего на 1 зуб. Таким образом, получалось очень высокое передаточное отношение при небольших габаритах.

Таким образом, можно заключить, что планетарные редукторы применяются в самых различных отраслях машиностроения. Это объясняется тем, что масса и габаритные размеры планетарных редукторов значительно меньше массы и габаритных размеров редукторов с неподвижными осями.

14. Конические зубчатые передачи. Общая характеристика. Усилия в зацеплении.

Конические зубчатые колёса применяют в передачах, оси валов которых пересекаются под некоторым межосевым углом . Обычно рис.2.3.17.

Рисунок 2.3.17 Коническая прямозубая передача а), передача с круговым зубом б)

Применяют во всех отраслях машиностроения, где по условиям компоновки машины необходимо передать движение между пересекающимися осями валов. Конические передачи сложнее цилиндрических, требуют периодической регулировки. Для нарезания зубчатых конических колес необходим специальный инструмент. В сравнении с цилиндрическими конические передачи имеют большую массу и габарит, сложнее в монтаже. Кроме того, одно из конических колёс, как правило шестерня, располагается консольно. При этом, вследствие повышенной деформации консольного вала, увеличиваются неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца и шум.

Конические колёса бывают с прямыми и круговыми зубьями.

Передаточное числа при межосевом угле

(2.3.44)

Для конической прямозубой передачи рекомендуется u = 2, 2,5; 3,15; 4, для передачи с круговыми зубьями возможны более высокие значения u; наибольшее значение u = 6,3.