Компенсирующая и демпфирующая способность муфт

20. КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ. Геометрические и эксплуатационные особенности. Специфика расчета.

Конические передачи передают вращающийся момент между валами, оси которых пересекаются. Передачи с межосевым углом 90° называют ортогональными.

Наибольшее распространение получили передачи с прямыми и круговыми зубьями.

По опытным данным нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет лишь 85% цилиндрической, но ее применяют поскольку по условиям компоновки механизмов необходимо располагать валы под углом. Одно из колес, как правило, располагают консольно. При этом увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. В коническом зацеплении действуют осевые силы, наличие которых усложняет конструкцию опор. Геометрические и эксплуатационные особенности. Аналогами начальных и делительных цилиндров цилиндрических передач в конических передачах являются начальные и делительные конусы с углами d₁ и d₂. Конусы, образующие которых перпендикулярны образующим делительных конусов называют дополнительными конусами.

Сечение зубьев дополнительным конусом называют торцовым сечением. Различают внешнее, среднее и внутреннее торцовое сечение. Размеры относящиеся к внешнему торцовому сечению сопровождаются индексом е. Например d_e, R_e и др. Размеры в среднем торцовым сечении сопровождают индексом m — d_m, R_m, и др.

Специфика расчета. Профили зубьев конических колес теоретически представляют собой сложные неэвольвентные (октоидальные) поверхности. Однако с достаточной для практических расчетов точностью профили зубьев реальных колес можно заменить профилями зубьев эвольвентных колес, полученных разверткой дополнительных конусов. Чаще всего расчетный дополнительный конус относят к среднему сечению по длине зуба определяемому средним конусным расстоянием: R=R_e-0,5b и соответствующим ему расчетным средним окружным модулем: где d₁=2sind₁; d₂=2sind₂. Эвольвентное колесо, замещающее реальное коническое по профилю зубьев, называют эквивалентным. Число зубьев эквивалентного колеса равно: , .Для конической прямозубой передачи формула расчета по напряжениям изгиба: , где - опытный коэффициент, - модуль в среднем сечении, - коэффициент формы зуба, - коэффициент нагрузки.

При расчете прямозубой конической передачи по контактным напряжениям r приведенное в формуле Герца определяют по диаметру эквивалентного колеса: .(Эта формула выведена на основе тригонометрических преобразований). Для проверочного расчета прямозубой конической зубчатой передачи по контактным напряжениям формула запишется в виде: , где n_Н - опытный коэффициент. Для проектного расчета эту формулу преобразуют, учитывая, что основные габаритными размерами для конических передач являются d_e2 и R_e, а нагрузка характеризуется моментом Т₂ на ведомом валу передачи: , где — коэффициент ширины зубчатого венца относительно конусного расстояния. Рекомендуют , наиболее распространено , при этом: , в этих формулах a = 20°, K_Hv = 1,5;

Силы, действующие в зубчатых передачах и их расчет.

1. Цилиндрической: — окружная, — радиальная, — осевая.

2. Конической: а) прямозубой передачи: — окружная, — радиальная, — осевая.

Для колеса направление сил F_r и F_a противоположно F_r2 = F_a1 и F_r1 = F_a2;

б) не прямозубой (круговыми и косыми зубьями): — окружная, — радиальная, — осевая. Знак в формулах зависит от направления внешнего момента (при совпадении направления момента и винтовой линии зуба — плюс, не совпадении — минус).

Расчет прочности конических колес с не прямыми зубьями выполняют по параметрам биэквивалентного колеса (двойное приведение). Диаметр и число зубьев биэквивалентного колеса: ,

21. КОНСТРУИРОВАНИЕ ВАЛОВ И ОСЕЙ.

Форма и размеры валов. Обычно валы выполняют ступенчатыми. Это связано с тем, что детали должны быть закреплены на валах или сами валы - зафиксированы в осевом направлении. Кроме того, при сборке детали должны свободно продвигаться вдоль вала до места их посадок.

Диаметры валов в местах посадок сопряженных с валом деталей должны быть взяты из стандартного ряда размеров.

При назначений диаметров цапф под подшипники следует помнить, что диаметры внутренних колец подшипников качения более 20 мм кратны 5.

Для фиксации деталей в осевом направлении на валах преду­сматривают буртики. Высоту заплечиков h этих буртиков и высоту фасок с можно принимать ориентировочно по табл.

Фаски (с х 45°) на концах валов служат для удобства посадки деталей при монтаже. В местах перехода от одного диаметра d вала к другому D, где нет насаженных деталей, следует предусматривать галтели радиусом R. Если детали насаживаются на валы неподвижно (шкивы, зубчатые колеса, муфты и др.), у валов выполняют галтели, а у насаженных деталей - фаски; катет С фаски должен быть несколько больше радиуса галтели R, что обеспечивает плотное прилегание ступицы к буртику. Радиус закругления (фаски) внутреннего кольца подшипника также должен быть больше радиуса галтели вала (R1>R).

Расстояния между опорами валов. Для определения реакции опор и построения эпюр моментов необходимо знать расстояния между опорами, а также расстояния между находящимися на валу деталями (зубчатыми колесами, шкивами, звездочками, муфтами и т.д.) и опорами.

1. Цилиндрический одноступенчатый редуктор

Расстояние между опорами вала , где L ст,-—длина ступицы шестерни, которая может быть равна ши­рине шестерни или ; x - зазор между зубчатыми колесами и внутренними стенками корпуса редуктора: x = 8...15 мм: ω —ширина стенки корпуса в месте установки подшипников. Знак приближенного равентсва в формулах означает, что в случае необходимости расстояние может быть принято меньшим или большим. Для второго вала расстояние между опорами следует принимать как и для первого.

2. Цилиндрический двухступенчатый редуктор

Расстояние между опорами промежуточного вала, на котором сходятся зубчатое колесо первой ступени и шестерня второй ступени, , – длина ступицы колоса первой ступени; -длина ступицы шестерни второй ступени. Расстояния между опорами ведущего и ведомого валов принимают такими же, как и для промежуточного вала.

3. Конический одноступенчатый редуктор. Расстояние е, и (мм) для ведущего вала, а также f и ω можно принимать по табл. Если ведомое колесо закреплено на валу консольно)в зависимости от предаваемого момента Т. Расстояние между опорами ведомого вала , – длина ступицы колеса, которую ориентировочно можно принимать , b – длина зуба.

4. Коническо-цилиндрический двухступенчатый редуктор

Расстояние между опорами промежуточного вала на котором находятся конические колеса первой ступени и цилиндрическая шестерня второй ступени, , где —длина ступицы конического колеса первой ступени: , — длина зуба конического колеса; — ширина цилиндрической шестерни второй ступени. Расстояние между опорами ведомого вала, на котором находится цилиндрическое колесо, следует принимать таким же, как и для промежуточного вала.

Расстояния e, u и f для ведущего вала принимать по рекомендациям табл.

5. Червячный редуктор.

Расстояние между опорами червяка , - наружный диаметр червячного колеса.

Расстояние между опорами вала червячного колеса

Где —длина ступицы червячного колеса, которую можно принимать , b— ширина червячного колеса.

Если червячного колеса закреплено на вал консольно, то расстояние между опорами следует определять так же, как это делалось для ведущего вала конического редуктора.