Допускаемые напряжения изгиба зубчатых передач и допускаемые контактные напряжения при расчете зубчатых передач

Допускаемые напряжения определяются как часть от предела усталости (выносливости) материала при симметричном цикле нагружения:

- для нереверсивных передач;

- для реверсивных передач.

n₁ - коэффициент запаса прочности по пределу усталости, К_s - коэффициент концентрации напряжений у ножки зуба, K_рн - коэффициент режима нагрузки по изгибу, можно принимать его равным 1 для большинства передачПри циклических нагрузках допускаемые напряжения зависят не только от материала и термообработки, но также и от числа циклов нагружения (времени работы), которое в формуле фигурирует в виде коэффициента режима нагрузки К_р.

[s]_к = [s]_таб К_р, где [s]_таб - табличное допускаемое напряжение;

[s]_таб = С₁ Н_б - для улучшенных сталей;

[s]_таб = С₂ HR_c - для цементированных и закаленных сталей.

Здесь: С₁ и С₂ - табличные коэффициенты, зависящие от принятого материала и термообработки. При постоянном режиме нагрузки:

N_ц = 60nt – число циклов нагружения.

При переменном режиме нагрузки:

.

где M_i, n_i, t_i - крутящий момент, число оборотов и время работы в часах на каждый ступени усредненного графика нагрузки. Минимальные значения К_p ограничены наступлением длительного предела выносливости. Для улучшенных сталей К_p ³1, для цементированных и закаленных сталей К_p ³ 0,59.

1. Червячные передачи: общие сведения, классификация, геометрия.

Червя́чная переда́ча - механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса

Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвентного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной. На практике применяются однозаходные, двухзаходные и четырёхзаходные червяки.

Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило, изготовляют составленным из двух материалов: венец — из дорогого антифрикционного материала (например из бронзы), а сердечник — из более дешёвых и прочных сталей или чугунов.

Входной и выходной валы передачи скрещиваются, обычно (но не всегда) под прямым углом.

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Передаточные отношения i червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых приложениях — до 1000[

Достоинства: Плавность работы; Бесшумность; Большое передаточное отношение в одной паре; Самоторможение; Повышенная кинематическая точность;

Недостатки: Сравнительно низкий КПД; Большие потери на трение; Повышенный износ и склонность к заеданию; Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки; Необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода.

Червяки различают по следующим признакам:

По форме поверхности, на которой образуется резьба: Цилиндрические; Глобоидные;

По направлению линии витка: правые; левые

По числу заходов резьбы: однозаходные; многозаходные

По форме винтовой поверхности резьбы: с архимедовым профилем; с конволютным профилем; с эвольвентным профилем

Основные геометрические параметры:

p=mπ – шаг червяка – расстояние между двумя одноимёнными точками двух соседних витков

pn=pz1 – ход линии витка – расстояние м/у одноимёнными точками одного витка

z1 – число заходов червяка – число винтовых линий (1, 2, 4)

u=z2/z1 – передаточное отношение

 

u=8..15 η=0.9

u=15..30 η=0.8

u>30 η=0.7

 

при ведущем червяке

при ведущем колесе

γ – угол подъёма линии витка

φ – угол трения

 

γ< φ – самоторможение η=0

23. Валы и оси: классификация валов и осей. Особенности и порядок расчёта валов на прочность.

 

Вал – вращающаяся деталь машины, предназначенная для установки на ней других деталей и передачи вращающего момента

Ось – не передаёт вращающий момент, предназначена только для уст.деталей.

 

Валы и оси бывают: гладкие (пост. диаметра) и ступенчатые.

, где Т1 – вращ. момент на валу; [τ] – допуск. напряжение кручения

для среднеуглеродистых или легированных сталей [τ]=10-20МПа

 

Основный вид разрушения – усталостное разрушение. Статическое происходит редко из-за случайных кратковременных перегрузок. Поэтому для валов расчёт на сопротивление усталости является основным. Расчёт на статическую прочность выполняют как проверочный.

 

Прежде всего устанавливают характер цикла напряжений (берут отнулевой). Неточность компенсируют при выборе запаса прочности.

Затем намечают предварительно опасные сечения и устанавливают характер эпюр изгибающих и крутящих моментов.

Для опвсных сечений определяют запасы сопротивления усталости и сравнивают их с допускаемыми.

Для проверки статической прочности определяют эквивалентное напряжение.

24. Предварительный расчёт валов на прочность. Проверочный расчёт валов на статическую прочность. Уточнённый расчёт валов. Определение коэффициента запаса усталостной прочности.

 

Расчёт на сопротивление усталости:

Проверка статической прочности:

предельное допускаемое напряжение принимают близким к пределу текучести.