Силы в зацеплении:
; ;
;
;
α – угол зацепления
γ – угол подъёма витка.
Расчёт на прочность на изгиб:
Зубья червячных колес на 20-40% прочнее косозубых.
Где YH – коэффициент прочности зубьев.
Контактные напряжения:
Где Е – приведенный модуль упругости материала,
Ρv – приведенный радиус кривизны.
Фрикционные передачи и вариаторы, достоинства и недостатки. Применение в швейном оборудовании.
Это механизм, в котором движение от одного жесткого звена к другому передаётся за счёт сил трения в одной или нескольких зонах контакта.
Ft ≥ Ft – условие вращения.
В зависимости от назначения:
-с нерегулируемым передаточным числом,
- с бесступенчатым плавным регулированием. Вариаторы.
Делятся на открытые и закрытые.
"+" – просты в изготовлении, бесшумные, возможность регулирования на ходу, предохранение от перегрузок.
"-" – быстро изнашиваются, большие нагрузки на валы и подшипники, непостоянство передаточного числа.
Передачи: силовые (прессы), кинематические (магнитофоны, швейные машины).
Проскальзывание.
Цилиндрическая фрикционная передача. Передаточное число. Геометрический расчёт. Усилия в передаче. Расчёт на прочность.
U ≤ 6
Геометрический расчёт:
Усилие в передаче:
;
→
Для силовых передач К= 1.25…1.5
Для кинематических К= 3…5
Расчёт на прочность:
Тела качения нужно проверять по контактным напряжениям на площадке касания.
При начальных касаниях по линии:
; где
; b – ширина контактной полоски. Е - приведенный модуль упругости.
[σн]= (2…3)HB в масле;
[σн]= (1.2….1.5)HB в сухую;
[σн]= (80…100)МПа текстолит б\масла.
Ременная передача: виды, достоинства, недостатки. Применение в швейном оборудовании.
Её можно назвать фрикционной передачей с гибкой связью. Это передача за счёт трения между шкивами и ремнем. Виды ремней: плоский, клиновый, поликлиновый, круглый. Передача может быть скрещивающейся: на вертикальный вал.
"+" – простые в конструкции; малая стоимость; плавность, бесшумность хода; возможность передачи мощности на большое расстояние (до 15м.); смягчает толчки.
"-" – непостоянное передаточное число; большие габаритные размеры; нагрузки на опоры и валы; невысокая долговечность ремня; нельзя использовать во взрывоопасных производствах из-за электризации.
Передаваемая мощность до 50 КВт, скорость до 40м\с
Основные геометрические соотношения ременных передач.
плоскоременный α ≥ 150
а ≥ 1.5….2(d1 + d2)
клиноременный α ≥ 120
а ≥ 0.55(d1 + d2)+h
где h – толщина ремня.
Конуидальный вариатор
Для скрепляемого ремня ∆= 100…400 мм
а = (l- lрасч)/2
Силы в ременной передаче. Нагрузка на валы и опоры.
,
→ Ft=F1-F2
В ведущей ветви напряжение возрастает, а в ведомой убывает.
Пуансоле.
Действуют центробежные силы:
Не вызывают изменения напряжения в ремне. Изменяется при ∆l, ремень не может удлиняться, может уменьшаться возможность передачи мощности при увеличении скорости, уменьш. давление на валы.
Fv – уменьшает полезное действие F0, уменьшая нагрузочную способность передачи. Существует предельная скорость передачи.
Нагрузка на валы и опоры:
по направлению аω
Обычно в 2-3 раза больше Ft, это относится к недостаткам ременной передачи.
Скольжение ремня в ременной передаче. Передаточное число.
Ремень проскальзывает по шкиву (на ветви 2 сжимается, на ветви 1 растягивается).
коэффициент скольжения, относительная потеря (0.01 – 0.02), нестабильно.
Передаточное число нестабильно:
Плоскоременная: u ≤ 5
Клиноременная: u ≤ 7
Поликлиновая: u ≤ 8
Напряжения в ременной передаче.
Удельная окружная сила.
Значением Кн оценивается тяговая способность передачи.
Наибольшие напряжения на малом шкиве, и они могут превышать все остальные напряжения, поэтому диаметр шкива ограничивается.
Для плоских ремней: d ≥ 70σ
Для синтет. ремней: d ≥ 100σ
Модуль упругости, Е=200-300 МПа
Для капроновых ремней, Е=600МПа
Для клиновых, Е=500-600МПа
в точке набегания на малый шкив, до точки сбегания.
σизгиба – доминирующая.
Тяговая способность ременных передач.
Критерии:
Тяговая способность, которая зависит от величины сил трения между ремнями и шкивом;
Долговечность ремня: способность противостоять усталостному повреждению.
коэффициент тяги надо принимать ближе к φ0 при этом КПД передачи будет максимальным.
Плоскоременные, клиноременные:
F1+F2=2F0 const
Коэффициент тяги:
при значении
φ0 → Ft достигает максимальной силы трения, дуга покоя сокращается до нуля, дуга скольжения распределяется на всю дугу охвата.
Значением Кн оценивается тяговая способность передачи.
Долговечность ремня ременных передач. Быстроходность передачи.
Долговечность ремня: способность противостоять усталостному повреждению.
Главная причина усталостного разрушения – напряжения изгиба.
Снижение долговечности при увеличении частоты пробегов связано не только с усталостью, но и с термостойкостью ремня. Перегрев ремня приводит к снижению прочности.
Быстроходность передачи:
;для капроновых ремней
σ0=50 МПа, [υ]=150м/с
если повышать скорость ремня, то при критической скорости центробежные силы уравновесят давление на шкивы от натяжения ремня, и оно будет равно нулю.
Расчёт клиноременных передач.
Z – число зубьев ремней;
А1– площадь сечения одного ремня;
[Кп]– допустимая предельная удельная сила;
Cz – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения Кп по ремням.
Z = 1 C = 1
Z = 3-4 C = 0.9
Z > 6 C = 0.85
[P] – допускаемая мощность на одном ремне;
P – мощность на всех ремнях.
Конструкции ремней ременных передач.
нарисовать
Зубчато-ременная передача. Достоинства. Применение в швейном оборудовании.
Назначение:
Служит для передачи вращающего момента между валами, расположенными на небольшом расстоянии, при необходимости сохранения постоянства передаточного числа.
Для мощности до 100 КВт, скорость около 50 м/с и передаточных чисел до 12 (иногда до 20).
Бывают:
· По типу ремней: односторонние, двусторонние;
· По скорости ведомого вала: повышающие, понижающие;
· По числу ступеней: одно- и многоступенчатые, с одним или несколькими ведомыми шкивами.
"+" компактнее, плавнее, чем цепная, бесшумна. Не проскальзывает, обходится без смазки.
"-" более сложная конструкция, чем у ременной, сложнее технология изготовления ремней и шкивов, меньшая передаваемая мощность и долговечность.
Расчёт зубчато-ременной передачи.
Критерии: тяговая способность ремня, износостойкость зубьев, долговечность.
Параметры передачи:
Модуль выбирают по моменту на быстроходном валу.
Число зубьев большего шкива:
Расчётная длина ремня:
L = mπZр
d = mZ, где Z – число зубьев шкива;
межосевое расстояние:
где dб – диаметр большего шкива;
dм – диаметр меньшего шкива.
Расчётные диаметры шкивов:
d = mz, где z – число зубьев шкива.
Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с малым шкивом:
, где α – угол обхвата на малом шкиве.
Передачу рассчитывают по удельной окружной силе, p0
Для надёжной работы передачи должно быть выполнено условие:
, при меньшем несущая способность передачи падает.
Допустимая удельная окружная сила:
, где Сp – коэффициент режима работы;
C0 – коэф., учитывающий влияние роликов;
Cz – 1, 0.8, 0.6 при числе зубьев в зацеплении соответственно, z0 = 6, 5, 4
Валы и оси. Их виды. Конструктивные элементы. Посадочные поверхности валов. Критерии работоспособности.
Валы и оси служат для поддерживания деталей.
Вал – передаёт крутящий момент, поддерживает детали (шкивы);
Ось – не передаёт крутящего момента, может быть неподвижной и вращающейся.
При работе валы испытывают: изгиб, кручение, осевую нагрузку, растяжение, сжатие.
Оси испытывают изгиб.
Валы бывают прямые, коленчатые, гибкие, прямые цельные, прямые полые.
Конструктивные элементы:
Место сопряжения двух участков разных диаметров называют галтелью, опорные участки – цапфы, концевые цапфы, воспринимающие радиальные нагрузки – шипы, промежуточные – шейки, цапфы, воспринимающие реакции, направленные вдоль оси, называются пятами.
Основным критерием работоспособности являются сопротивление усталости, жесткость.
υ – величина прогиба,
γ– угол поворота сечения
На валы действуют: крутящий момент, Т; изгибающий момент, Миз
Проектный расчет производится на статическую прочность с учётом Т.
Чтобы учесть действие изгибающих нагрузок: допускаемые значения [τ]
Диаметр выходного конца вала:
Значение диаметра округляется до ближайшего значения из госта.
Диаметры посадочных поверхностей (под ступицы зубчатых колёс, звездочек, шкивов и др.) выбирают из стандартного ряда посадочных размеров, диаметры под подшипники – из стандартного ряда внутренних диаметров подшипников. Перепад диаметров должен быть минимальным.
Проектный и проверочный расчёт валов.
Проводится при уже известной конструктивной схеме: на сопротивление усталости, статическую прочность, жесткость и колебания.
Основной расчётной нагрузкой являются моменты, вызывающие кручение и изгиб.
Порядок расчёта:
1.Предварительная оценка среднего диаметра вала из расчета на кручение при пониженных допускаемых напряжениях.
Или ориентируясь на диаметр того вала, с которым он соединяется.
2.Разработка конструкции вала (диаметр под подшипники, под зубчатое колесо и др.)
3.Проверочный расчёт конструкции, внесение исправлений.
