Достоинства и недостатки червячных зубчатых передач
Достоинства:
- благодаря малому числу заходов червяка (z1= 1...4) червячная передача позволяет реализовывать в одной ступени большие передаточные отношения;
- обладает высокой плавностью, низким уровнем вибраций и шума;
- позволяет обеспечить самоторможение червячного колеса ( при малых углах подъема витка передача движения от вала червячного колеса к червяку становится невозможной)
Недостатки:
- высокая скорость скольжения вдоль линии зуба, что ведет к повышенной склонности к заеданию ( необходимы специальные смазки и материалы для зубчатого венца червячного колеса ), снижению КПД и более высокому тепловыделению .
Ременные передачи
Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Состоит из ведущего и ведомого шкивов, огибаемых ремнем рис.2.1. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего.
рис2.1
Область применения ременных передач
Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число и не строго постоянным (в приводах станков, транспортеров, дорожных и строительных машин и т. п.).
Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 кВт и в редких случаях достигает 1500 кВт. Скорость ремня u = 5...50 м/с, a в сверхскоростных передачах может доходить до 100 м/с.
Ограничение мощности и нижнего предела скорости вызвано большими габаритами передачи. В сочетании с другими передачами ременную передачу применяют на быстроходных ступенях привода.
Классификация ремённых передач
В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи (рис.2.6.2) бывают:
1) плоскоременные (рис.2.2.а),
2) клиноременные (рис.2.2.б),
3) круглоременные (рис.2.2.в),
4) поликлиноременные (рис.2.2.г).
В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передача с круглым ремнем имеет ограниченное применение (швейные машины, настольные станки, приборы).
Рисунок 2.2 Формы поперечного сечения ремня
По расположению валов в пространстве:
1) передачи с параллельными валами: открытые рис.2.3.а, перекрёстные рис.2.3.б;
2) передачи со скрещивающимися валами – полуперекрёстные рис.2.3.в;
3) передачи с пересекающимися осями валов – угловые рис.2.3.г.
Разновидностью ременной передачи является зубчатоременная, передающая нагрузку путем зацепления ремня со шкивами.
Рисунок 2.3 Схемы расположения валов ременных передач
Достоинства ремённых передач
1. Простота конструкции и малая стоимость.
2. Возможность передачи мощности на значительные расстояния (до 15 м).
3. Плавность и бесшумность работы.
4. Смягчение вибрации и толчков вследствие упругой вытяжки ремня.
7.5. Недостатки ремённых передач
1.Большие габаритные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей.
2. Малая долговечность ремня в быстроходных передачах.
3. Большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня.
4. Непостоянное передаточное число из-за неизбежного упругого проскальзывания ремня.
5. Неприменимость во взрывоопасных местах вследствие электризации ремня.
Типы ремней
Материалы ремней должны обладать достаточной прочностью, износостойкостью, эластичностью, долговечностью и иметь низкую стоимость. Плоскоременная передача имеет простую конструкцию и вследствие большой гибкости ремня обладает повышенной долговечностью. Эта передача рекомендуется при больших межосевых расстояниях до 15м и высоких скоростях до 100 м/с. Для плоскоременной передачи применяют следующие ремни:
1) кордошнуровые прорезиненные (рис.2.4) – большой диапазон мощностей и ;
рис2.4
2) синтетические тканые (рис.2.5) (из капроновой ткани, покрытой полиамидной пленкой с высоким коэффициентом трения) – в быстроходных и сверхбыстроходных передачах из-за малой массы при
рис2.5
4) текстильные ремни - хлопчатобумажные и шерстяные – обладают низкой тяговой способностью и долговечностью, поэтому не находят широкого применения;
5) кожаные - обладают высокой тяговой способностью и долговечностью. Их применяют для передачи переменных и ударных нагрузках, дефицитны. Концы ремней соединяют путем склеивания, сшивания, скрепления.
Клиноременная передача благодаря повышенному сцеплению ремня и шкива передает большую мощность, допускает меньший угол обхвата на малом шкиве, следовательно, может иметь по сравнению с плоскоременной передачей меньшее межосевое расстояние. Долговечность клиновых ремней меньше. Из-за их высоты большие потери на трение и деформации изгиба. Клиновые ремни бывают двух типов:
1) кордтканевые (рис.2.6.а);
2) кордшнуровые (рис.2.6.б).
Рис2.6
ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
| Применение: |
сельскохозяйственных, подъемно-транспортных,текстильных и
| полиграфических машинах, мотоциклах, велосипедах, автомобилях. Достоинства: •возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний; •меньшие, чем у ременных передач, габариты; •отсутствие проскальзывания; •высокий КПД; •относительно малые силы, действующие на валы; •возможность передачи движения нескольким звездочкам; •возможность легкой замены цепи. Недостатки: •неизбежность износа шарниров цепи из-заотсутствия условий для жидкостного трения; •непостоянство скорости движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек; •необходимость более точной установки валов, чем для клиноременной передачи; •необходимость смазывания и регулировки. Классификация цепей:
Параметры цепных передач (приводные цепи) шаг P – расстояние между осями соседних шарниров. Большинство цепей имеют шаг, кратный 1 дюйму (25,4 мм). Наиболее широко применяют роликовые цепи, которые образуются из 1- внутренняя пластина; 2– запрессованные гладкие втулки; 3– ролики; 4- наружные пластины; 5– валик с расклепанными концами; Для повышения сопротивления усталости значения натягов принимают значительн большими, чем предусмотрено стандартными посадками. Пластическое деформировани пластин в зоне отверстий, неизбежное при столь больших натягах, существенно повыша
2.Усталостное разрушение пластин по проушинам, характерное для закрытых быстроходных тяжелонагруженных передач, работающих при хорошем смазывании, когда износ шарниров не является определяющим. 3. Проворачивание валиков и втулок в пластинах в местах запрессовки, связанное с низким качеством изготовления. 4. Усталостное выкрашивание и разрушение роликов. 5.Недопустимое провисание ведомой ветви цепи, характерное для передач с нерегулируемым межосевым расстоянием при отсутствии натяжных устройств. 6. Износ зубьев звездочек. |
Передаточное отношение определяют из условия равенства средней скорости цепи на звездочках
U= Z1/Z2
Валы и оси
Вал— деталь машин, предназначенная для передачи крутящего момента вдоль своей осевой линии.В большинстве случаев валы поддерживают вращающиеся вместе с ними детали (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и др.).
Некоторые валы (например, гибкие, карданные, торсионные) не поддерживают вращающиеся детали. Валы машин, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вал станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющий механическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмиссионным. В отдельных случаях валы изготовляют как одно целое с цилиндрической или конической шестерней (вал—шестерня) или с червяком (вал — червяк).
По форме геометрической оси валы бывают прямые, коленчатые и гибкие (с изменяемой формой оси). Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. На рисунке показаны гладкий (а) и ступенчатый (б) прямые валы. Ступенчатые валы, являются наиболее распространенными. Для уменьшения массы или для размещения внутри других деталей валы иногда делают с каналом по оси; в отличие от сплошных такие валы называют полыми.
Ось — деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент. Оси бывают вращающиеся (а) и неподвижные (б). Вращающаяся ось устанавливается в подшипниках. Примером вращающихся осей могут служить оси железнодорожного подвижного состава, примером невращающихся – оси передних колес автомобиля. Из определений видно, что при работе валы всегда вращаются и испытывают деформации кручения или изгиба и кручения, а оси — только деформацию изгиба (возникающими в отдельных случаях деформациями растяжения и сжатия чаще всего пренебрегают).
Опорная часть вала или оси называется цапфой. Концевая цапфа называется шипом, а промежуточная — шейкой. Концевая цапфа, предназначенная нести преимущественную осевую нагрузку, называется пятой. Шипы и шейки вала опираются на подшипники, опорной частью для пяты является подпятник. По форме цапфы могут быть цилиндрическими, коническими, шаровыми и плоскими (пяты). Кольцевое утолщение вала, составляющее с ним одно целое, называется буртиком. Переходная поверхность от одного сечения к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей, называется заплечиком. Для уменьшения концентрации напряжений и повышения прочности переходы в местах изменения диаметра вала или оси делают плавными. Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью. Галтели бывают постоянной и переменной кривизны. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечика, называют поднутрением.
Для уменьшения концентрации напряжений и повышения прочности переходы в местах изменения диаметра вала или оси делают плавными. Криволинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к большему называют галтелью. Галтели бывают постоянной и переменной кривизны. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечика, называют поднутрением.
Форма вала по длине определяется распределением нагрузок, т. е. эпюрами изгибающих и крутящих моментов, условиями сборки, и технологией изготовления. Переходные участки валов между соседними ступенями разных диаметров нередко выполняют с полукруглой канавкой для выхода шлифовального круга.
Материалы валов и осей. Требованиям работоспособности валов и осей наиболее полно удовлетворяют углеродистые и легированные стали, а в ряде случаев — высокопрочные чугуны. Выбор материала, термической и химико-термической обработки определяется конструкцией вала и опор, техническими условиями на изделие и условиями его эксплуатации. Для большинства валов применяют термически обработанные стали 45 и 40Х, а для ответственных конструкций — сталь 40ХН, ЗОХГТ и др. Валы из этих сталей подвергают улучшению или поверхностной закалке ТВЧ. Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют высокой твердости цапф, поэтому их изготовляют из цементируемых сталей 20Х, 12Х2Н4А, 18ХГТ или азотируемых сталей типа 38Х2МЮА и др. Наибольшую износостойкость имеют хромированные валы. Обычно валы подвергают токарной обработке с последующим шлифованием посадочных поверхностей и цапф. Иногда посадочные поверхности и галтели полируют или упрочняют поверхностным наклепом (обработка шариками или роликами).
Подшипники качения
Применение подшипников качения позволяет заменить трение скольжения трением качения, которое менее существенно зависит от смазки (условный коэффициент трения качения близок к коэффициенту жидкостного трения f 0,0015...0,006). При этом упрощается система смазки и обслуживание подшипника.
Конструкция подшипников качения позволяет изготовлять их в массовых количествах как стандартную продукцию, которая значительно уменьшает стоимость производства.
Подшипники качения состоят с внутреннего-2 и внешнего-1 колец с дорожками качения, тел качения-3 (шариков или роликов), сепараторов-4, которые разделяют и направляют тела качения.
Недостатки подшипников качения:
1.сложность разъемных конструкций,
2. сравнительно большие радиальные габариты,
3. ограниченная быстроходность,
4. низкая работоспособность при вибрационных и ударных нагрузках и в агрессивных средах.