Классификация механизмов, узлов и деталей. Требования, предъявляемые к машинам, механизмам и их деталям

 

Расчёт  прямозубых цилиндрических передач  на прочность при изгибе

 

Наибольшие напряжения изгиба образуются у корня зуба. Здесь же наивысшая концентрация напряжений.

Разложим  силу Fn на составляющие Q, N.

 

Q = ; N =

Mu =

 

, где σ_н – суммарное номинальное напряжение на растянутой стороне.

, где σ_F – максимальное напряжение в опасном сечении.

 

 

Исследования  показывают, что при переменных напряжениях (σ_сж ≥ σ_и) материал зуба хуже сопротивляется растяжению, поэтому наиболее опасным оказывается напряжение на растянутой стороне.

 

σ_F = α_σ * σ_н

 

α_σ – коэффициент.

 

Расчёт  на контактную прочность активных поверхностей зубьев

 

Предварительный расчёт передач удобно вести в форме определения межцентрового расстояния, задаваясь значением коэффициента

 

 

, b – ширина контакта.

 

 

Зная  размеры колеса и его линейную скорость вращения, определяется степень точности колеса

 

Коническая  передача. Достоинства и недостатки. Применение в швейном оборудовании. Расчёт конических передач

 

Конические  зубчатые колеса применяют в передачах, у которых оси колес пересекаются под углом. По опытным данным, нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет около 0.85 цилиндрической. Их передаточное число, как и у цилиндрических передач:

 

 

 

Конические  передачи сложнее цилиндрических при  изготовлении и монтаже.

Расчёты:

• На контактную усталость;

 

 

• На усталость при изгибе;

 

 

Силы  в зацеплении: окружная (Ft), радиальная (Fr), осевая (Fa).

По нормали  действует сила Fn, которая раскладывается на Ft и Fr', Fr' раскладывается на Fa и Ft.

 

;

;

 

Где d_m – диаметр колеса в среднем сечении.

 

Материалы зубчатых колёс, их термообработка и  допускаемые напряжения

 

Нагрузка, допускаемая по контактной прочности  зубьев, определяется, в основном твёрдостью материала.

Сталь –  основной материал для изготовления зубчатых колес.

1. ≤ 350 HB. Нормализованные или улучшенные; термообработка до нарезания зубьев.
2. ≥ 350 HB. Объёмная закалка, цементация, азотирование. Термообработка после нарезания зубьев.

Эти группы различны по технологии, нагрузочной  способности, способности к приработке.

Допускаемые контактные напряжения:

 

 

Где S_H – коэффициент безопасности

Z_N – коэффициент долговечности

σ_Нlim – предел выносливости.

Допускаемые напряжения изгиба:

 

 

Y_A – коэффициент, учит.влияние двустороннего приложения нагрузки,

Y_N – коэффициент долговечности.

Допускаемые напряжения прочности при перегрузках.

 

 

Т_пик = КТ_мах

 

Червячная передача. Достоинства и недостатки. Применение в швейном оборудовании

 

Червячные передачи относятся к числу зубчато-винтовых, состоят из червяка и червячного колеса, т.е. зубчатого колеса с зубьями  особой формы.

Червяк  имеет разную заходность, ведомое колесо может иметь разное число зубьев; (до 28 – однозаходный, после 300 – многозаходный).

"+" – возможность большого редуцирования; плавность и бесшумность работы;

"-" – низкий КПД, значительное выделение теплоты в зоне зацепления, необходимость применения дорогих антифрикционных материалов.

Червячные передачи применяют при необходимости  уменьшения скорости и передачи движения между перекрещивающимися валами. Широкое  применение – в подъёмно-транспортных машинах.

Геометрический  расчёт червячной передачи. Кинематика червячных передач.

Формулы аналогичны как для зубчатых колёс. Расчётным является осевой модуль червяка. Геом. размеры – в табл.

 

d₁ = mq,

 

где d₁ – делительный диаметр червяка, m – модуль, q – коэффициент диаметра, характеризующий число модулей в d₁. Р₁ – шаг резьбы.

В червячной  передаче, в отличие от зубчатой, окружные скорости не совпадают. Они  направлены под углом 90 и различны по величине. Поэтому колеса в передаче не обкатываются, а скользят. Скорость скольжения направлена по касательной к винтовой линии червяка.

 

 

2_х – смещение исходного контура при нарезании червяка.

 

.

 

Где Z₁ – число заходов червяка.

Передаточное  число червячной передачи определяется отношением числа зубьев колеса к  числу заходов червяка и не зависит от соотношения диаметров.

 

Усилие  в зацеплении червячной передачи. Расчёт зубьев колёс на прочность

 

Силы  в зацеплении:

 

; ;

;

;

 

α – угол зацепления

γ – угол подъёма витка.

Расчёт  на прочность на изгиб:

Зубья червячных  колес на 20-40% прочнее косозубых.

 

 

Где Y_H – коэффициент прочности зубьев.

Контактные  напряжения:

 

 

Где Е  – приведенный модуль упругости материала,

Ρ_v – 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:

 

 

;

;

 

b – ширина контактной полоски. Е - приведенный модуль упругости.

[σ_н]= (2…3)HB в масле;

[σ_н]= (1.2….1.5)HB в сухую;

[σ_н]= (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- l_расч)/2

 

Силы  в ременной передаче. Нагрузка на валы и опоры.

 

,

 → F_t=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.

F_v – уменьшает полезное действие F₀, уменьшая нагрузочную способность передачи. Существует предельная скорость передачи.

Нагрузка  на валы и опоры:

 

по направлению а_ω

 

Обычно  в 2-3 раза больше F_t, 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.

σ_изгиба – 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 φ_{0 →} F_t 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.