Шпаргалка: Детали приборов

Все рассмотренные методы используются для нарезания цилиндрических колёс как с прямыми, так и с косыми зубьями.

Конические зубчатые колеса нарезают по методу копирования дисковыми модульным фрезами, фасонными зубострогальными резцами и круговыми протяжками.

15.  Ременные передачи. Виды передач. Достоинства и недостатки. Форма ремней. Напряжения в ремнях

Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью и может применяться для передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии один от другого. Она состоит (рис.1) из двух шкивов (ведущего, ведомого) и охватывающего их ремня. Ведущий шкив силами трения, возникающими на поверхности контакта шкива с ремнем вследствие его натяжения, приводит ремень в движение. Ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив. Таким образом, мощность передается с ведущего шкива на ведомый.

Рис.1. Виды ременных передач: а — открытая передача; б — перекрестная передача; в — полуперекрестная передача (со скрещивающимися валами); г — угловая передача (с направляющим роликом); д — передача с нажимным роликом; е — передача со ступенчатым шкивом

Классификация ременных передач

Форма ремней:

- плоскоременные (б);

- клиноременные (в);

- круглоременные (д);

Типы ремней ременных передач: — плоский ремень; — клиновый ремень; — круглый ремень; — поликлиновый ремень; — зубчатый ремень

Достоинства:

- возможность расположения ведущего и ведомого шкивов на больших расстояниях (более 15 метров) (что важно, например, для сельскохозяйственного машиностроения);

- плавность хода, бесшумность работы передачи, обусловленные эластичностью ремня;

 - малая чувствительность к толчкам и ударам, а также к перегрузкам, способность пробуксовывать;

- возможность работы с большими угловыми скоростями;

- предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;

- возможность работы при высоких оборотах;

- простота конструкции и низкая стоимость.

Недостатки:

- непостоянство передаточного числа вследствие проскальзывания ремней;

- постепенное вытягивание ремней, их недолговечность;

- необходимость постоянного ухода (установка и натяжение ремней, их перешивка и замена при обрыве);

- сравнительно большие габаритные размеры передачи;

- высокие нагрузки на валы и опоры из-за натяжения ремня;

- опасность попадания масла на ремень;

- малая долговечность при больших скоростях (в пределах от 1000 до 5000 ч);

Клиноременная передача.

Ременную передачу с параллельными осями, приводной ремень которой имеет клиновую форму поперечного сечения, называют клиноременной. Клиноременную передачу выполняют только открытой. Клиновые ремни стандартизованы по сечению и длине.

 Клиновые ремни применяют по несколько штук, чтобы варьировать нагрузочную способность и несколько повысить надёжность передачи. Кроме того, один толстый ремень, поставленный вместо нескольких тонких будет иметь гораздо большие напряжения изгиба при огибании шкива. Клиноременные передачи в машиностроении применяют чаще, чем плоскоременные. скорость не должна превышать 30 м/с, так как при v > 30 м/с клиновые ремни начинают вибрировать. Оптимальная окружная скорость, при которой передача работает устойчиво, v = 5-25 м/с.

Различают следующие виды напряжений в ремне.

1. Предварительное напряжение  , определяемое в зависимости от силы начального натяжения:

σ0=F0/A (1) где А — площадь поперечного сечения ремня.

Для стандартных ремней:  = 1,76 МПа — для плоских ремней;  = 1,18 - 1,47 МПа — для клиновых.

2. Удельная окружная сила (полезное напряжение) Кп. Это напряжение зависит от передаваемой ремнем окружной силы F;. Kn=Ft/A (2)

Полезное напряжений можно определить и как разность напряжений  и : Кп =  -  (3) где  и  — напряжения в ведущей и ведомой ветвях. По значению КП оценивается тяговая способность ременной передачи.

3. Напряжение изгиба , возникающее в сечениях ремня при огибании шкивов (см. рис.13) и изменяющееся по пульсирующему циклу. В плоском ремне нейтральный слой проходит посередине толщины ремня. Наружные слои ремня при огибании шкива растягиваются, а внутренние — сжимаются. Приближенно примем, что закон Гука справедлив и для материалов ремней, тогда для растянутой стороны ремня , где s = утт/р — относительное удлинение волокон.

4. Напряжение от центробежных сил. Это напряжение зависит от силы Fv  Fv (5)

На рис.13 показано, что по всей длине ремня напряжение  распределяется равномерно.

5. Наибольшее суммарное напряжение  определяется как сумма полезного напряжения, напряжения изгиба в ведущей ветви (и ) и напряжения от центробежных сил ():

 (36)

(возникает в ремне, в месте его набегания на малый шкив (см. рис.13)).

16. Контактные напряжения во фрикционных передачах. Передаваемый момент.

условие прочности ,

где  — допустимое контактное напряжение для материала катков. На основании опытов допускаемые напряжения рекомендуют принимать в этом случае при 107циклов и постоянной работе  = 1000...1200 МПа.

Рис. 6. Усилия и напряжения в контакте цилиндрических колес:

1— ведущее колесо; 2 — ведомое колесо; 3 — смазочное масло

Наибольшие контактные напряжения определяют по формуле Герца:

где q — нормальная нагрузка на единицу длины контактных линий (для цилиндрических катков

-  приведенный модуль упругости; Е1 и Е2 — модули упругости материалов ведущего и ведомого катков;

-   — приведенный радиус кривизны цилиндрических катков; R1 и R2 — радиусы катков (равны  

-   При перекатывании катка, имеющего радиус R, внутри катка (кольца) радиуса R2 приведенный радиус кривизны  (внутреннее зацепление).

Передаваемый момент

17.  Силы во фрикционных передачах. Необходимая сила нажатия роликов. Вариаторы

Фрикционные передачи состоят из двух катков (роликов) (рис.1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой Fr (на рисунке — пружиной), так что сила трения  в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы Ft.

Рис.1. Цилиндрическая фрикционная передача:

1 — ведущий каток; 2 — ведомый каток

Условие работоспособности передачи:

 (1)

Нарушение условия (1) приводит к буксованию и быстрому износу катков. Для того чтобы передать заданное окружное усилие Ft., фрикционные катки надо прижать друг к другу усилием Fr так, чтобы возникающая при этом сила трения  была бы больше силы Ft. на величину коэффициента запаса сцепления , который принимают равным  = 1,25...2,0.

Силы в передаче.

Для обеспечения работоспособности фрикционных передач необходимо прижать катки (см. рис.5) силой нажатия  таким образом, чтобы соблюдалось условие (1), т. е.

 (11)

где — максимальная сила трения;  — передаваемая окружная сила; — коэффициент трения (выбирается по табл.1). Отсюда сила нажатия  или

, (12)

где — коэффициент запаса сцепления; вводится для предупреждения пробуксовки от перегрузок в период пуска передачи (для силовых передач  = 1,25 ÷ 1,5; для передач приборов  = 3 ÷ 5).

По схеме, показанной на рис.5,

. (13)

Подставив формулу (13) в формулу (12), определим силу нажатия

. (14)

На практике применяют два способа прижатия катков (роликов): постоянной силой и автоматическое. Постоянная по значению прижимная сила катков допустима при передаче постоянной нагрузки. При переменной нагрузке прижатие катков должно изменяться автоматически — пропорционально изменению передаваемого вращающего момента. В этом случае снижаются потери на трение, повышается долговечность передачи.

В первом случае сила прижатия, осуществляемая обычно с помощью пружин, в процессе paботы изменена быть не может; во втором случае сила прижатия изменяется с изменением нагрузки, что положительно, сказывается на качественных характеристиках передачи.

Вариаторы — передачи, посредством которых можно плавно, бесступенчато изменять передаточное число. По форме тел вращения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и др.

Вариатор позволяет бесступенчато изменять передаточное отношение между двигателем и трансмиссией. А это значит, что для каждого режима работы автомобиля (т.е. скорости и сопротивления движению) удается подобрать наиболее эффективное значение передаточного отношения, а не усредненное, как в любой другой коробке передач. Главный недостаток вариаторов состоит в том, что они фрикционные (работают за счет трения, а не зубчатого зацепления), и поэтому могут передавать ограниченный крутящий момент, при превышении которого рабочие поверхности начинают проскальзывать и интенсивно изнашиваться. А это означает, что их нельзя использовать в паре с мощными двигателями.

Вариаторы имеют КПД ниже чем простые передачи с постоянным передаточным отношением.

В передачах с одним регулируемым шкивом (рис. 18, а) шкив подпружинен и, как правило, насажен на вал электродвигателя, ведомый шкив постоянного диаметра — на вал рабочей машины. Перемещением двигателя изменяется натяжение ремня, заставляющее перемещаться диски подпружиненного шкива и изменяющее его рабочий диаметр. В качестве тягового органа в ременных вариаторах применяют как стандартные клиновые ремни, так и специальные широкие вариаторные ремни. Скорость регулируют изменением диаметра одного шкивов посредством осевого перемещения конических дисков, образующих шкив.

В настоящее время на автомобилях применяют два типа вариатора: клиноременной и торовый. Клиноременной состоит из двух раздвижных шкивов и натянутого между ними ремня. Один шкив соединен с двигателем, и является ведущим, второй, ведомый, - с ведущими колесами. Шкивы, как уже говорилось, раздвижные, то есть, состоят из двух половинок. Если половинки шкива сближаются, ремень выталкивается наружу, если раздвигаются, ремень проваливается внутрь. Изменение радиусов, по которым вращается ремень, происходит синхронно - когда один шкив увеличивает радиус, другой его уменьшает. В итоге плавно изменяется передаточное отношение: пока радиус ведущего шкива меньше, чем ведомого, имеем пониженную передачу; если радиусы равны - передача прямая; если же ремень на ведущем шкиве вращается по большему радиусу, чем на ведомом — получаем повышенную передачу.

18.  Конструирование валов и осей. Передача крутящего момента и осевой силы

Валом называют деталь (как правило, гладкой или ступенчатой цилиндрической формы), предназначенную для передачи крутящего момента и для поддержания установленных на ней шкивов, зубчатых колес, звездочек, катков и т. д. Опорами служат подшипники и подпятники

Осью называют деталь, предназначенную только для поддержания установленных на ней деталей. Оси обеспечивают вращающее движение звеньев, нагружены поперечными силами и изгибающими моментами, как и валы, но не передают крутящий момент

Рис.1. Прямой вал: 1 — вал; 2 — опоры вала; 3 — цапфы; 4 — шейка

Вал 1 (рис.1) имеет опоры 2, называемые подшипниками. Часть вала, охватываемую опорой, называют цапфой. Концевые цапфы именуют шипами 3, а промежуточные — шейками 4.

Цапфой называется участок вала или оси, которыми они соприкасаются с опорами. Цапфа, расположенная на конце вала или оси – шип., а посередине – шейка.

Валы и оси следует конструировать по возможности гладкими с минимальным числом уступов. Каждая насаживаемая на вал или ось деталь должна свободно проходить до своей посадочной поверхности. Торцы валов и осей и их уступы выполняют с фасками (рис.3.1.2, 3.1.4) для удобства насадки деталей. Для увеличения изгибной жесткости валов и осей насаживаемые детали располагают ближе к опорам. Для повышения несущей способности валов и осей их поверхность подвергают упрочнению.

В схеме (см. рис.9, а) Мк — крутящий момент, возникающий в поперечных сечениях вала; FB и FT — силы, действующие на вал в вертикальной и в горизонтальной плоскостях.

Рис.9. Расчетная схема валов: а — схема нагружения; б — эпюра изгибающего момента вертикальной плоскости; в — эпюра изгибающего момента в горизонтальной плоскости; г — эпюра крутящего момента; д — эскиз вала

1. По чертежу узла составляют расчетную схему (рис.9, а).

2. Определяют действующие на вал силы; если они действуют не в одной плоскости, то их необходимо разложить по двум взаимно перпендикулярным плоскостям. При угле между плоскостями менее 30° все силы можно рассматривать как действующие в одной плоскости.

3. Определяют опорные реакции:

в вертикальной плоскости  

в горизонтальной плоскости .

4. Изгибающие моменты Ми и их эпюры:

в вертикальной плоскости — в сечении А и С Ми.в = 0;

в сечении В  (рис.9, б);

в горизонтальной плоскости — в сечении А и С Ми.г = 0;

в сечении В  (рис.9, в).

5. Суммарный изгибающий момент в сечении В

 (9)

6. Определяют крутящий момент и строят эпюру (см. рис.9, г):

 (10)

где Р — мощность, Вт;  — угловая скорость, рад/с.

7. По формуле (6) определяют эквивалентный момент, диаметр вала между опорами определяют по формуле

 (11)

Полученное значение d округляют до ближайшего большего стандартного.

8. Определяют диаметры под подшипниками don (рис.9, д) и округляют до большего стандартного значения.

19. Расчет валов на жесткость при изгибе и кручении

Критериями жесткости валов являются: прогибы валов f, углы поворота θ, углы закручивания. Прогибы валов усиливают неравномерность распределения нагрузки (вдоль контактных линий) в зубчатом зацеплении, в подшипниках скольжения. Недостаточная жесткость явл 1 из причин повыш интенсивности колебания валов.

Различают изгибную и крутильную жесткость.

Изгибная жёсткость обеспечивается при выполнении условий:

f≤[f] где [f] (=0,02 мм ) – допустимый прогиб вала.

Прогиб в месте воздействия силы: ,мм.

Расчет валов и осей на крутильную жесткость.

Максимальный угол закручивания определяется

Где М - действующий момент при кручении;

l – длина вала;

Jρ = – полярный момент при кручении;

G – модуль сдвига.

Допускаемый угол закрутки [φ] в градусах на метр длины можно принимать равным: .

20. Расчет валов редуктора на изгиб и кручение

Расчетный крутящий момент на валу:

 или ,        (4.6)

где η – КПД участка кинематической цепи от двигателя до рассчитываемого вала;

TД – крутящий момент на валу двигателя, Н·м;

U= w0 /w – передаточное отношение от двигателя до выходного вала;

w – расчетная частота вращения вала, рад/сек;

w0 – частота вращения вала двигателя, рад/сек;

Рд – мощность на валу двигателя, Вт.

Суммарная сила, действующая на вал со стороны зубчатых колес (сумма окружной и радиальной сил):

 (4.8)

где d – делительный диаметр зубчатого колеса или цепной звездочки, мм;

Ткр – крутящий момент на колесе, Н·мм.

21. Муфты. Типы муфт. Соединительные муфты

Муфта – устройство, предназначенное для соединения валов и осей от одного к другому и передачи крутящего момента.

муфты постоянные, осуществляющие постоянное соединение валов, – глухие, компенсирующие, упругие, жесткие;

муфты управляемые, обеспечивающие режим «включено-выключено» с помощью ручного (механического) управления – зубчатые, кулачковые, фрикционные;

муфты самоуправляемые, осуществляющие автоматическое разъединение или соединение валов: по величине передаваемого момента – предохранительные; по скорости вращения – центробежные; по направлению вращения – обгонные.

Сединительные муфты. Особенности:

+ простота изготовления;

- ограничение сдвигу валов;

- сборка соединений вдоль осей.

22. Сцепные муфты. Подвижные муфты

Подвижные муфты бывают шарнирные, упругие и компенсирующие.

К примеру упругие муфты применяют для амортизации ударных и динамических нагрузок при частых пусках и реверсах механизма. Особенности упругих муфт:

Страницы: 1, 2, 3, 4