О.О. Дереза
ІНЖЕНЕРНА МЕХАНІКА.
ДЕТАЛІ МАШИН
Електронне видання
Навчально-методичний посібник
для самостійної роботи
Механічні передачі
Мелітополь, 2022
ЗМІСТ
Лабораторна робота № 1 .................................................................................. 3
ВИВЧЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ПРИВОДІВ, ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ ОСНОВНИХ
ПАРАМЕТРІВ .................................................................................................. 3
Лабораторна робота № 2 ................................................................................ 13
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ФРИКЦІЙНИХ ПЕРЕДАЧ ........................... 13
Лабораторна робота № 3 ................................................................................ 19
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗУБЧАСТИХ
РЕДУКТОРІВ ................................................................................................. 19
Лабораторна робота № 4 ................................................................................ 28
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ КОНІЧНИХ ЗУБЧАСТИХ РЕДУКТОРІВ ... 28
Лабораторна робота № 5 ................................................................................ 34
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ЧЕРВ’ЯЧНИХ РЕДУКТОРІВ ....................... 34
Лабораторна робота № 6 ................................................................................ 43
МОДИФІКАЦІЯ ЗУБЧАСТИХ ТА ЧЕРВ’ЯЧНИХ ПЕРЕДАЧ .................... 43
Лабораторна робота № 7 ................................................................................ 49
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ КОРОБКИ ПЕРЕМІНИ ПЕРЕДАЧ ............... 49
Лабораторна робота № 8 ................................................................................ 58
ВИВЧЕННЯ КОМПОНУВАЛЬНИХ СХЕМ ПЛАНЕТАРНИХ
РЕДУКТОРІВ ................................................................................................. 58
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ................................................................................. 64
2
Лабораторна робота № 1
ВИВЧЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ПРИВОДІВ, ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ
ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ
МЕТА РОБОТИ: Визначити місце, призначення і область
застосування механічних передач в приводах машин і механізмів.
Дати класифікацію найбільш поширених у техніці передач.
Закріпити знання та навички по правилам виконання схем і умовним
графічним позначенням елементів кінематики в схемах. Скласти
кінематичні схеми за їх текстовим описом.
1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
1.1 Завдання для самостійної підготовки
Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область
використання механічних силових передач, їх місце у приводах
сучасних машин і механізмів, ознайомитись з класифікацією передач
по їх основним ознакам. Вивчити основні правила побудови
кінематичних схем, умовні позначення елементів механічних
передач та деталей, що їх обслуговують на схемах.
1.2 Питання для самопідготовки
1 Поняття про механічний привод, призначення, область
застосування.
2 Основні складові частини механічного приводу.
3 Роль і призначення передач в механічному приводі.
4 Загальна класифікація механічних передач.
5 Порівняльна характеристика механічних передач
обертального руху.
6 Основні кінематичні та силові параметри приводів.
7 Коефіцієнт корисної дії механічної передачі, порівняльна
характеристика ККД різних передач, загальний ККД приводу.
8 Співвідношення між потужністю, кутовою швидкістю
(частотою обертання) і обертаючим моментом на валах приводу.
9 Передаточне відношення, діапазон значень передаточних
відношень для різних типів механічних передач.
3
10 Призначення і основні принципи складання кінематичних
схем механічних приводів.
1.3 Рекомендована література
1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України/ А. В.
Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.
2. ДСТУ EN ISO 3952-2018 (ГОСТ 2.770-68 (2000).
2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ
1 Основні поняття з курсу деталей машин
Механічний привод – пристрій для приведення в дію різних
технологічних машин за допомогою: двигуна, стисненого повітря,
рідини або пружин
Механічна передача – механізм для передавання механічної
енергії від двигуна до робочого органу машини з перетворюванням
параметрів руху (швидкостей, крутних моментів, видів і законів
руху).
Механізмом називають систему твердих тіл, призначену для
перетворення руху одного або кількох тіл у необхідний рух інших
тіл.
Машиною називають механізм або пристрій, що виконує
механічний рух і застосовується для перетворення енергії, матеріалів
або інформації з метою полегшення або заміни фізичної чи
розумової праці людини і підвищення її продуктивності.
У загальному випадку в машині можна виділити три складові
частини: двигун, передачу і виконавчий елемент (знаряддя).
Механізми – знаряддя виконують специфічні для даної машини
функції, які обумовлені технологічним процесом по призначенню
машини (ріжуть, пресують, транспортують, тощо). Двигун
перетворює енергію (електричну, теплову, гідравлічну та ін.) в
механічний рух і для досягнення необхідних на виконавчому
елементі за умовами роботи силових і кінематичних параметрів
застосовують передачі.
Передача – механізм, що служить для передачі механічної
енергії на деяку відстань, як правило зі зміненням силових та
швидкісних параметрів, інколи з перетворенням видів і законів руху.
Тобто приводом машини можна назвати сукупність двигуна і
передачі, основне завдання якого одержання і передача до пристрою
4
знаряддя певного виду механічного руху.
Слід зауважити, що не зважаючи на широке різноманіття
існуючих на даний час передач, кількість їх основних типів, тих, що
вивчаються у курсі “Інженерна механіка (ДМ)” досить невелика. В
загальній класифікації механічні передачі поділяють на передачі
обертального і поступального руху.
Передачі обертального руху в свою чергу поділяють на:
зачепленням, таких, що передають енергію за рахунок взаємного
зачеплення зубів (зубчасті, зубчасто-гвинтові, черв’ячні, ланцюгові),
передачі тертям – за рахунок зусиль тертя між поверхнями
елементів передачі (фрикційні і пасові). Передачі ланцюгова і пасова
утворюють окрему групу класифікації – передачі гнучким зв’язком.
До передач поступального руху відносять гвинтові передачі і
передачі зубчасте колесо – рейка.
Вивчення основних закономірностей функціонування,
розрахунку і проектування даних передач має дуже важливе
значення і створює вагоме підґрунтя для опанування іншими видами
передач.
2 Зображення умовних позначень елементів кінематичних
схем
Всі деталі (ланки) на кінематичних схемах зображають
умовно у вигляді графічних символів (ДСТУ EN ISO 3952-2018
(ГОСТ 2.770-68 (2000))), що лише розкривають принцип їх роботи
(табл. 1).
Умовні позначення на кінематичних схемах виконують
суцільними товстими основними лініями. Контур виробу, в який
вписують схему, обводять суцільною тонкою лінією. Всім елементам
кінематичних схем надають порядкові номери, починаючи від
джерела руху. Вали і осі нумерують римськими цифрами, решту
елементів – арабськими.
Вали нумерують римськими цифрами в порядку передачі руху,
починаючи від двигуна. Для зубчастих коліс задають модуль і число
зубців, для шківів – діаметр і ширину тощо. Біля електродвигуна
зазначають його потужність і кількість обертів за хвилину.
5
Таблиця 1 – умовні графічні позначення елементів
кінематичних схем
6
Продовження табл. 1
7
Продовження табл. 1
8
Рис. 1 – Кінематична схема багатоступінчастого циліндричного
редуктора
3 Функції механічних передач
При передачі механічної енергії передачі можуть одночасно
виконувати одну чи кілька таких функцій:
а) Зниження (або ж підвищення) частоти обертання (кутової
швидкості) від вала двигуна до вала виконавчого елемента.
Рис. 2 – Основні параметри передачі
Важливою характеристикою механічної передачі є її
передаточне відношення U, обумовлене як відношення частот
обертання n1 ведучого і n2 веденого валів або (без урахування
ковзання в контакті), або, дуже часто, як відношення діаметрів d2,
веденого і d1 ведучого елементів передачі:
U = n1/n2 = d2/d1
При цьому U > 1. Отже, частота обертання веденого вала
менша частоти обертання ведучого вала в передаточне число разів:
n2= n1/U.
9
б) Зміна напрямку потоку потужності. Прикладом може
служити зубчаста передача заднього моста автомобіля (рис. 2). Вісь
обертання вала двигуна більшості автомобілів складає з віссю
обертання коліс кут 90°. Для передачі механічної енергії між валами
з осями, що пересікаються, застосовують конічну передачу, за
допомогою якої крім зміни напрямку потоку потужності звичайно
реалізують і зменшення частоти обертання с підвищенням моменту
частоти обертання с підвищенням моменту.
Рис. 2 – Схема роботи конічного симетричного диференціалу
в) Регулювання частоти веденого вала. Зі зміною частоти
обертання змінюють і значення обертаючого моменту: меншій
частоті відповідає більший момент. Для регулювання частоти
обертання веденого вала застосовують коробки передач і варіатори
(рис. 3). Коробки передач забезпечують ступінчасту зміну частоти
обертання веденого вала в залежності від числа ступіней і включеній
ступіні. Варіатори забезпечують безступінчасту в деякому діапазоні
зміну частоти обертання веденого вала.
Рис. 3 – 4-ступінчаста коробка передач
10
г) Перетворення одного виду руху в інший (обертального в
поступальний, рівномірного в переривчастий і т.д.).
Рис. 4 – Механізми перетворення руху: а – рейковий;
б – гвинтовий; в – кривошипно-шатунний
Рейкова передача перетворює обертальний рух колеса на
поступальний рух рейки, і навпаки.
Гвинтова передача перетворює обертальний рух гвинта на
поступальний рух гайки, і навпаки.
Кривошипно-шатунний механізм перетворює зворотно-
поступальний рух на обертальний, і навпаки.
д) Реверсування руху (прямий й зворотний хід) – зміна напряму
основного руху робочих частин машини (або самої машини) на
зворотний. Механічний реверс здійснюється за допомогою
перемикання шестерних зв'язків, що з'єднують ведучий вал з
веденим, домагаються обертання останнього у зворотний бік. За
таким принципом працюють всі коробки передач (рис. 5).
Рис. 5 – Коробка передач
11
е) Розподіл енергії двигуна між кількома виконавчими
елементами машини (рис. 6).
Прикладом є роздавач кормів. У кузов роздавача
завантажувальними засобами завантажують попередньо підготовлені
корми, грубі корми завчасно подрібнюють. Після доставки до місця
годівлі тварин тракторист включає ВВП трактора і роздавач,
рухаючись вздовж годівниць, видає корм на один або два боки.
При цьому поздовжній транспортер переміщує корм, що
знаходиться на ньому, до бітерів. Останні зчісують, розпушують і
скидають корм на поперечні транспортери, які подають його до
годівниць.
Рис. 6 – Кормороздавач
12
Лабораторна робота № 2
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ФРИКЦІЙНИХ ПЕРЕДАЧ
МЕТА РОБОТИ: Вивчити основні конструктивні схеми
фрикційних передач з постійним передаточним відношенням та
варіаторів з безпосереднім контактом тіл кочення. Провести
випробування фрикційної передачі на тягову спроможність.
1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
1.1 Завдання для самостійної підготовки
Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область
застосування фрикційних передач з безпосереднім контактом тіл
кочення, ознайомитись з конструкціями фрикційних передач з
постійним передаточним відношенням і варіаторів.
1.2 Питання для самопідготовки
1 Поняття про фрикційні передачі, призначення фрикційних
передач, сфера застосування.
2 Класифікація фрикційних передач за формою елементів, що
передають обертальний рух.
3 Переваги і недоліки фрикційних передач у порівнянні з
передачами інших типів.
4 Ступінчасте та безступінчасте регулювання передаточного
відношення передачі. Поняття про варіатори.
5 Класифікація фрикційних варіаторів.
6 Пружне і геометричне ковзання в передачі, поняття
буксування, ККД фрикційних передач.
7 Залежність між зусиллям притискання котків і силою тертя.
Способи притискання і види притискних пристроїв.
8 Поняття про діапазон регулювання кутової швидкості
(частоти обертання) фрикційних варіаторів.
9 Поняття про контактні напруження на криволінійних
поверхнях, їх вплив на втомну міцність деталей, що контактують.
10 Критерії працездатності, причини виходу з ладу, розрахунки
фрикційних передач.
13
11 Матеріали для виготовлення елементів фрикційних передач.
Основні вимоги до них.
1.3 Рекомендована література
1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В.
Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.
2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ
1 Конструкції фрикційних передач
Фрикційна передача забезпечує передачу обертаючого моменту
за рахунок тертя між елементами передачі при їх безпосередньому
контакті.
По конструкції фрикційні передачі (ФП) можуть бути:
циліндричні, конічні, торові, сферичні.
Рис. 1 – Фрикційні передачі: а – циліндрична; б – конічна;
в – торовий варіатор
По умовах роботи: без змащення або із змащенням.
По способах притискання елементів передачі: з постійним
зусиллям і з перемінним зусиллям (у залежності від навантаження).
По передаточному відношенню: з постійним U = const і з
перемінним U = var – варіатори.
2 Переваги й недоліки фрикційних передач
Переваги ФП: простота, рівномірність обертання, можливість
безступінчастого регулювання передаточного числа.
Недоліки ФП: великі навантаження на вали, непостійність
передаточного відношення, необхідність застосування притискних
пристроїв, загроза руйнування при буксуванні.
Внаслідок відмічених недоліків, у сучасному машинобудуванні в
14
якості силових механізмів фрикційні передачі застосовують рідко.
3 Основні кінематичні та силові співвідношення
Основна кінематична характеристика – передаточне
відношення:
i = ω1/ω2,
де ω1/ω2 – кутові швидкості ведучого та веденого котка
відповідно.
Рис. 2 – Кінематичні характеристики фрикційної передачі
Основні силові співвідношення в циліндричній та конічній
передачах показані на рисунку 3.
Рис. 3 – Геометрія і сили фрикційних передач
15
Передаточне відношення циліндричної передачі
U d2 d2
,
1
d 1 d 1
де ε - коефіцієнт пружного ковзання, ε = 0.02…0.03
Для конічної передачі з кутом між осями 90° передаточне
відношення зв’язане з кутами конусів: U = tgδ2 = ctgδ1, з урахуванням
пружного ковзання
U= tgδ2/(1-ε) = ctgδ1 /(1−ε)
Колове зусилля у передачі залежить від сили тертя Ft < Fтр, а
сила тертя, у свою чергу, від сили, що притискає тіла тертя і
коефіцієнту тертя, тобто Fтр = FN⋅ f, якщо ж Ft = 2T1/d1, то зусилля
притискання циліндричних роликів дорівнює:
FN = 2T1 ⋅β/(f ⋅ d1)
де β – коефіцієнт запасу зчеплення,
f – коефіцієнт тертя.
Для конічної передачі характерні такі співвідношення
F t = F N⋅f = F N1⋅f/sinδ 1 F t = F N⋅f = F N2⋅f/sinδ 2
Тобто при збільшенні передаточного відношення зменшується
FN1 і збільшується FN2 , тому у понижуючих передачах притискний
пристрій доцільно встановлювати на ведучому валу.
4 Варіатори
Особливе місце в системі механічних передач займають
варіатори – пристрої, що дозволяють змінювати передаточне
відношення плавно і безперервно (безступінчасте регулювання). Як
правило, варіатори використовують принцип дії фрикційних передач.
Ця група охоплює велику кількість передач, що різняться по
конструкції і призначенню. Можна умовно класифікувати варіатори по
таких ознаках:
- по розташуванню осей: передачі з паралельними і осями, що
пересікаються;
- принципом дії: із безпосереднім контактом катків і з передачами
гнучким зв'язком;
- за формою робочої поверхні: із циліндричною, конічною,
кульовою або торовою поверхнею робочих катків;
- по способу притискання робочих елементів: із постійним або
автоматично регульованим притисненням катків;
16
Крім класифікаційних ознак існує велика кількість
конструктивних особливостей, наприклад із проміжним (паразитним)
фрикційним елементом, із ручним або автоматичним керуванням, тощо.
На рисунку 4 показані схеми найбільш поширених видів варіаторів.
Рис. 4 – Основні схеми фрикційних варіаторів: а - лобовий;
б - конусний; в - сферично-конічний; г, д - торові; е, ж - кульові;
з - дисковий (багатодисковий); и - клинопасовий; к - лобовий
дводисковий
5 Застосування фрикційних варіаторів
Застосування фрикційних варіаторів на практиці обмежується
діапазоном потужностей до 10, рідше до 20 кВт. У цьому діапазоні
вони конкурують з гідравлічними й електричними варіаторами за
рахунок простоти конструкції, малих габаритів, ККД. При великих
потужностях важко забезпечувати силу притискання катків. Ця сила,
а також відповідні навантаження на вали й опори стають занадто
великими, конструкція варіатора і притискного пристрою
ускладнюється.
ФП з і=const використовують рідко, переважно в кінематичних
ланках приладів, де потрібна плавність рухів, безшумність,
безударність включення на ходу та ін., в ковальсько-пресувальному
обладнанні. Варіатори використовують як в кінематичних, так і в
силових передачах
На рисунку 5 показана схема лобового варіатора. Ведучий
ролик радіусом r можна переміщати вздовж вала. Передаточне
17
відношення плавно змінюється відповідно до змінення діаметра d2
веденого диска. Якщо перевести ролик через центр на ліву сторону
диска, то можна одержати зміну напрямку обертання веденого вала -
варіатор має властивість реверсивності.
Рис. 5 – Лобовий варіатор
Притискання тіл обертання забезпечується зусиллям пружини.
18
Лабораторна робота № 3
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗУБЧАСТИХ
РЕДУКТОРІВ
МЕТА РОБОТИ: Вивчити основні конструкції циліндричних
зубчастих редукторів, з’ясувати порядок складання, розбирання та
регулювання їх вузлів. Скласти кінематичну схему редуктора та схему
евольвентного зубчастого зачеплення, на яких показати основні
параметри редуктора і зачеплення. Виконати заміри і розрахунки, що
характеризують геометрію та кінематику циліндричних зачеплень.
1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
1.1 Завдання для самостійної підготовки
Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область
застосування циліндричних зубчастих передач, ознайомитись з
класифікацією циліндричних редукторів по розташуванню осей валів та
розміщенню зубчастих коліс на валах, вивчити основні терміни,
визначення і позначення геометричних, кінематичних та силових
параметрів зубчастих циліндричних передач.
1.2 Питання для самопідготовки
1 Поняття про евольвенту, геометричний спосіб одержання
даної кривої, її застосування в зубчастих передачах.
2 Місце і основне призначення циліндричних передач.
3 Передаточне число зубчастої пари, визначення загального
передаточного числа для двох, трьох пар послідовних зачеплень.
4 Ведуче і ведене зубчасте колесо, терміни “шестерня” і
“колесо”, їх застосування і позначення.
5 Точність зубчатих зачеплень, втрати потужності в передачі,
поняття ККД передачі.
6 Поняття про перекриття зубів, коефіцієнти перекриття.
7 Прямозубі, косозубі і шевронні циліндричні передачі, їх
взаємна оцінка, переважне застосування.
8 Боковий і радіальний зазори у зачепленні, обґрунтування
необхідності в цих зазорах.
9 Кріплення циліндричних зубчастих коліс на валах, випадки
19
необхідності застосування вала-шестерні.
10 Матеріали і способи одержання заготовок для зубчастих
коліс, способи нарізання зубів, фінішні операції.
1.3 Рекомендована література
1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В.
Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.
2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ
1 Опис конструкції редуктора
Зубчасті редуктори – механізми, які складаються з однієї або
більшого числа пар зубчастих зачеплень та призначені для
пониження кутових швидкостей (частот обертання) і одночасного
збільшення обертаючих моментів на веденому валу по відношенню
до ведучого вала. Як правило, зубчасті редуктори виконуються у
виді окремих агрегатів, які виготовлюються централізовано і мають
досить високий ступінь стандартизації та уніфікації.
В залежності від величини, умов і режимів навантаження,
жорсткості валів, виду термообробки зубів коліс використовуються
розгорнуті, роздвоєні або співвісні схеми взаємного розташування
зубчастих коліс і опор редуктора. Кінематичні схеми найбільш
розповсюджених редукторів представлено на рисунку 1.
Рис. 1 – Кінематичні схеми найбільш розповсюджених
циліндричних редукторів
20
2 Основні характеристики редуктора
Основна силова характеристика редуктора це – потужність, що
передається (обертаючий момент) на веденому валу. Основна
кінематична характеристика - передаточне число. Для досягнення
різноманітних значень передаточних чисел промисловість випускає
одно, двох і трьохступінчасті редуктори. Діапазон рекомендованих
передаточних чисел одноступінчастого редуктора складає від 2 до
6,3 (8), двохступінчастого 8...40, трьохступінчастого 31,5...180 і
більше.
Слід відмітити, що серед них, завдяки своїй простоті і
компактності (найменший габарит по ширині), найбільш поширені
двохступінчасті редуктори з розгорнутою схемою (рис. 2). Саме
тому подібні редуктори розглядаються у даній роботі.
Рис. 2 – Двохступінчастий редуктор з розгорнутою схемою
Ступені у двохступінчастих циліндричних редукторах
поділяють на швидкохідну і тихохідну, вали іменують як ведучий
(швидкохідний), проміжний і ведений (тихохідний). У зв’язку з тим,
що вали редуктора розраховані на передачу різних значень
обертаючого моменту, то їх легко відрізнити по діаметрах.
При визначенні геометричних параметрів зубчастих зачеплень
прийнято позначати параметри, що відносяться до шестерні індексом
“1”, а до колеса індексом “2”.
Для діаметрів кіл стандартом встановлені позначення:
ділильний діаметр (кола, яке ділить зуб на головку і ніжку) - d,
діаметр початкового кола (кола, які перекочуються одно по одному
без ковзання) - dw, діаметр основних кіл (кола, які утворюють
евольвенти зубів) - db, діаметри кіл западин і кіл виступів відповідно
df і da.
Для не коригованих зубчастих зачеплень початкові та ділильні
21
кола коліс співпадають.
Міжосьова відстань зубчастої пари найкоротша відстань між
осями обертання коліс являє собою суму початкових (ділильних)
радіусів і, як правило, повинна відповідати стандартному значенню.
Рис. 3 Схема зачеплення зубчастих коліс
Відстань між однойменними точками профілів сусідніх зубів
по дузі кола називають коловим (торцевим) кроком зубів. Для
косозубих і шевронних зубів крім колового розрізняють нормальний
крок зубів – найкоротшу відстань між зубами (рис. 4).
Лінійна величина, що в π разів менша за коловий крок (по
ділильному колу) називається коловим (торцевим) модулем
зачеплення, а лінійна величина, що в π разів менша за нормальний
крок – нормальним модулем.
22
Модуль – основна характеристика розмірів зубчастих коліс.
Для прямозубих коліс значення колового і нормального модулів
співпадають і модуль позначається літерою m.
Рис. 4 Параметри зубчатого колеса
Модулі евольвентних зубчастих зачеплень стандартизовано,
причому для косозубих і шевронних коліс по стандарту вибирають
значення тільки нормального модуля, а величина колового модуля
залежить тільки від кута нахилу зуба. Для косозубих коліс кут
нахилу зуба рекомендують приймати в межах 8...22°, для роздвоєних
схем і шевронних зачеплень він може бути 30° і більшим.
Висота головки і ніжки зуба приймається в залежності від
модуля зачеплення mha = 1,25 hm тобто між вершиною зуба одного
зубчастого колеса і западиною другого існує зазор.
Важливим параметром зубчастих коліс є ширина зубчастого
вінця, для різних видів розрахунків застосовуються коефіцієнти
відносної ширини колеса b. Слід також відмітити що коефіцієнт baψ
приймається по стандарту.
3 Порядок збирання, розбирання та регулювання
циліндричного редуктора
Горизонтальний одноступінчастий циліндричний редуктор
(рис. 5) складається з корпуса, кришки редуктора, зубчастих коліс
23
(швидкохідного, проміжного і тихохідного валів), що монтуються на
підшипниках та закриваються кришками. Кришка 4 центруються при
складанні штифтами і з'єднується з корпусом болтами 16 і 18. Болти
бажано розміщувати як найближче до осей валів. Щоб мати таку
можливість у виливках корпусу і кришки передбачають спеціальні
приливи 6 для головок болтів і гайок. Болти входять в отвори
кришки та корпусу з зазором.
У площині розняття кришки і корпусу прокладку не ставлять,
щоб не порушити посадок підшипників. Площини розняття часто
пришабрують або змащують густим мастилом чи лаком. Щоб
можна було відокремлювати кришку від корпусу при розбиранні
редуктора, у кришці передбачено два різьбових отвори для
відтискних гвинтів 15.
Для точного фіксування кришки корпусу на основі редуктора
передбачено два конічних штифти 17. Для заливання масла в корпус
та для огляду в кришці редуктора передбачено оглядовий отвір,
закритий кришкою 8. Масла в корпусі має бути не менш як 0,3 … 0,8
літра на кожен кіловат потужності, що передається. Рівень масла
контролюється масловказівником 11. Для випускання масла з
корпусу передбачено пробку 12. У кришці корпусу або оглядовому
вікні встановлюють душник 9, що має ряд отворів для сполучення з
зовнішнім повітрям внутрішньої порожнини редуктора. Душник
виконує роль запобіжника проти підвищення тиску в корпусі
внаслідок розширення повітря при нагріванні під час роботи
редуктора. Злив мастила здійснюється через різьбовий отвір, що
закривається пробкою.
У верхній частині кришки редуктора встановлюють вантажні
болти (рим-болти), або роблять вушки 10, якими піднімають кришку
при складанні і розбиранні, а також транспортують весь редуктор.
Крім величини зазорів, при складанні зубчастої передачі
регулюють правильність зачеплення по плямі контакту. Для цього на
зуби шестірні наносять тонким шаром рідкі білила або суміш сурику
з маслом. Після цього провертають кілька разів зубчасте колесо і по
відбитками на його зубах судять про якість зачеплення. При
правильному приляганні відбитки будуть виходити у вигляді рівною
смуги уздовж робочої поверхні зубів по обидва боки їх. У разі
перекосу осей в вертикальній площині відбитки вийдуть не по всій
довжині зубів, а тільки по Їхніх лежачим навхрест кінців. При
24
непаралельності осей зубчастих коліс відбитки на зубах другого
колеса вийдуть тільки з одного кінця зубів.
Рис. 5 Одноступінчастий циліндричний редуктор
4 Типи зубчастих передач редуктора
Зубчаста передача механізм або частина механізму в складі
якого є зубчасті колеса, що використовуються для зміни швидкості й
напряму руху ведучої частини при відповідних змінах обертового
25
моменту, коли необхідне точне відношення швидкостей ведучого і
веденого вала в будь-який момент часу.
Класифікація зубчастих передач:
По формі профілю зубців:
o евольвентні;
o колові (передача Новікова);
o циклоїдні
По типу зубців:
o прямозубі;
o косозубі;
o шевронні;
o криволінійні.
По коловій швидкості коліс:
o тихохідні;
o середньошвидкісні;
o швидкохідні.
За ступенем безпеки:
o відкриті;
o закриті.
По відносному обертанню коліс і розміщенню зубців:
o внутрішнє зачеплення (обертання коліс в одному
напрямку);
o зовнішнє зачеплення (обертання коліс в протилежних
напрямках).
Залежно від форми профілю зубів розрізняють евольвентні
зубчасті передачі та передачі з зачепленням Новікова.
Евольвентне зачеплення в зубчастих передачах має найбільш
широке поширення.
У 1954 році М. Л. Новіков запропонував принципово новий тип
зачеплень в зубчастих колесах, при якому профіль зуба окреслений
дугами кіл. Таке зачеплення можливо лише для косих зубів і носить
назву по імені свого винахідника - зачеплення Новікова або профіль
Новикова .
Шевронні зубчасті колеса можна умовно порівнювати зі
спареними косозубимі колесами, що мають протилежний кут нахилу
зубів. Така конструкція дозволяє уникнути осьових зусиль на вали і
підшипники опор, неминуче з'являються в звичайних косозубих
передачах.
Найбільш поширені передачі із зовнішнім зачепленням.
26
Рис. 6 Типи циліндричних зубчастих коліс
27
Лабораторна робота № 4
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ КОНІЧНИХ ЗУБЧАСТИХ
РЕДУКТОРІВ
МЕТА РОБОТИ: Вивчити основні конструкції конічних
зубчастих редукторів, з’ясувати порядок складання, розбирання та
регулювання їх вузлів. Виконати заміри і розрахунки, що
характеризують геометрію та кінематику конічних зачеплень.
Скласти кінематичну схему редуктора та ескіз конічного зубчастого
колеса, на яких показати основні параметри редуктора і зачеплення.
1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
1.1 Завдання для самостійної підготовки
Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область
застосування конічних зубчастих передач, ознайомитись з
класифікацією передач та класифікацією конічних редукторів по
розташуванню зубчастих коліс відносно опор валів. Вивчити основні
терміни, визначення і позначення геометричних, кінематичних та
силових параметрів зубчастих конічних передач.
1.2 Питання для самопідготовки
1 Дати визначення конічної зубчастої передачі.
2 Класифікація і основне призначення конічних передач.
3 Переваги та недоліки конічних зубчастих передач у
порівнянні з циліндричними.
4 Специфіка геометрії конічної зубчастої передачі.
Необхідність визначення зовнішніх і середніх параметрів.
5 Передаточне число конічної зубчастої пари, залежність кутів
ділильних конусів від передаточного числа.
6 Сили в зачепленні конічної зубчастої передачі.
7 Матеріали, термообробка, заготовки, способи виготовлення
конічних зубчастих коліс.
8 Розташування конічних зубчастих коліс на валах,
обґрунтування необхідності застосування вала-шестерні.
9 Види регулювання, що виконуються в конічних зубчастих
28
редукторах.
10 Як перевірити правильність регулювання конічного
зубчастого зачеплення?
1.3 Рекомендована література
1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В.
Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.
2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ
1 Опис конструкції редуктора
Геометрія конічних зубчастих передач має свою специфіку.
Одна з відмінностей конічних зачеплень від циліндричних полягає в
тому, що замість початкових та ділильних циліндрів введені поняття
початкових і ділильних конусів, як правило ці конуси співпадають,
тому що кутове корегування для конічних коліс практично не
застосовують. Сума кутів δ1 і δ2 складає кут між осями передачі,
який, як правило дорівнює Σ = 90° (ортогональна передача). Слід
відмітити, що прямий кут застосовують для тільки з міркувань
зручності виготовлення корпусних деталей, при нарізанні ж самих
зубчастих коліс значення міжосьового кута не рівне 90° не створює
додаткових труднощів для технології.
Рис. 1 – Параметри конічної зубчастої передачі
Перетини утворені поверхнями додаткових конусів - конусів,
осі яких співпадають з осями коліс, а утворюючі перпендикулярні до
29
утворюючих ділильних конусів називають торцевими перетинами.
Використовують поняття зовнішнього та внутрішнього
додаткових конусів, які обмежують зубчатий вінець (шириною b) і
також середнього додаткового конуса.
Для конічних передач характерне різне використання зовнішніх
та середніх параметрів зачеплення. У зв’язку з тим, що найбільш
зручно вимірювати, а тому й задавати розміри зубів по зовнішнім
конусам, прийняті зовнішні параметри, які звичайно позначають
індексом “е”. Це (див. рис. 1) зовнішня конусна відстань (Rе),
зовнішній ділильний діаметр (dе), а отже і зовнішній модуль
зачеплення (me).
Для силових розрахунків вигідніше оперувати середніми
параметрами (з індексом m), такими як середня конусна відстань
(Rm), середній ділильний діаметр (dm), середній модуль (mm).
Слід пам’ятати,що для косих і кругових зубів розрізняють, крім
того, торцевий (коловий) і нормальний модулі. Звичайно
стандартним приймають зовнішній нормальний модуль. Для зубів,
які виготовляються за допомогою немодульного різального
інструменту допуску модуля. Для ортогональних конічних передач
існує залежність кутів ділильних конусів і передаточного числа.
Для різних видів розрахунків застосовуються коефіцієнти
відносної ширини зубчастого вінця.
Конічні зубчасті передачі використовують як і окремі складові
механізмів машин, так і у виді редукторі механізмів які
виготовлюються централізовано окремими агрегатами і мають
високий ступінь стандартизації та уніфікації.
2 Основні характеристики редуктора
У порівнянні з циліндричними зубчастими редукторами конічні
редуктори, як правило, мають одну ступінь і дуже часто їх
передаточне число дорівнює одиниці, тобто такі редуктори
призначаються лише для змінення напрямку передачі силового
потоку.
Крім того конічні зубчасті передачі входять до складу
комбінованих редукторів, найчастіше конічно-циліндричних
двохступінчастих, за звичай у якості швидкохідної ступені.
Треба зауважити, що граничні передаточні числа конічних
передач не повинні перевищувати 6,3 (рекомендовані числа від 1 до
5), це пов’язане з тим, що зі збільшенням передаточного числа різко
30
зростають габарити передачі. Кінематичні схеми найбільш
розповсюджених редукторів представлено на рисунку 2.
Рис. 2 – Кінематичні схеми конічних редукторів
3 Порядок збирання, розбирання та регулювання конічного
редуктора
Для правильного функціонування зачеплення конічна зубчаста
передача потребує регулювання, виконання якого зводиться до
переміщення одного з зубчастих коліс відносно осі. У зв’язку з
великими значеннями осьових сил, вали коліс часто монтують на
підшипниках, які теж підлягають регулюванню. Дуже важливим
моментом для забезпечення точності зачеплення конічної зубчастої
пари являється раціональна схема компонування зубчастих коліс
відносно опор їх валів.
З рисунку 2 видно, що практично всі схеми компонування
мають консольне розташування опор хоча б одного з валів. Це
потребує підвищеної жорсткості валів і підшипникових опор, але
дещо полегшує умови періодичного регулювання зачеплення. Крім
того при компонуванні консольної опори вала у виді стакана значно
легше вирішується проблема регулювання підшипників вала.
Перед установкою зубчастих коліс перевіряють міжосьовий кут
і зміщення осей. Перпендикулярність осей перевіряють циліндричної
оправкою і оправкою, що має два виступи, площини яких
перпендикулярні осі. Щупом заміряють зазор між виступами.
Поєднання осей перевіряють оправками, аналогічними оправками зі
зрізаними до половини кінцями (рис. 3). При суміщенні оправок
щупом заміряють зазор С між ними.
У конічних коліс величини зазорів також вимірюють щупом
або свинцевими дротами. Перевірку правильності зачеплення
виробляють по плямі контакту, аналогічно перевірці циліндричного
зачеплення. При цьому необхідно, щоб торцеві поверхні конічних
коліс збігалися.
31
Рис. 3 – Перевірка суміщення осей конічного редуктора
Напресованими колеса перевіряють на биття вінця, монтують
передачу і домагаються збігу уявних вершин конусів. Попередню
установку роблять по торцях коліс. Зачеплення регулюють
зміщенням зубчастих коліс в осьовому напрямку, поки не вийдуть
однакові бічній С "і радіальний проміжки по всьому колу. Зміщувати
можна або одне колесо, або обидва. Знайдене правильне положення
коліс фіксують набором прокладок або регулювальними кільцями,
що закладаються між торцем колеса і уступом вала. При наявності
радіально-наполегливих підшипників з регулювальними
прокладками зачеплення регулюють зміщенням валу разом з
колесом. Щоб не порушити при цьому зазорів в підшипниках, для
зміщення коліс з-під одного підшипника прокладки виймають і
перекладають їх до протилежного підшипника.
Правильність зачеплення перевіряють на фарбу. На зуби
одного колеса наносять фарбу і прокочують колеса до
отримання відбитка. При розташуванні відбитка не по центру зуба
зачеплення регулюють.
Якщо зубчасте колесо, що сидить на осі II - II, зрушити вліво -
в напрямку вершини початкового конуса, то зазори в зачепленні
зменшаться. Якщо бічний зазор не можна виміряти щупом через
утрудненого підходу до передачі, то користуються тонкими
свинцевими пластинками, товщина яких в 15 рази перевищує
величину необхідного зазору. Для цього відзначають крейдою три
зуба, рівномірно розташованих по колу і вставляють між ними
свинцеві пластинки. Потім обертають один з валів. Стискаючись між
32
зубами, пластинки розплющуються. Вимірявши мікрометрів
товщину кожної пластинки і обчисливши середнє арифметичне
трьох вимірів, отримують значення бічного зазору.
Регулювання конічного зубчастого зачеплення в залежності від
результатів перевірки на фарбу проводиться зсувом зубчастих коліс
уздовж їх осей, що досягається додаванням або видаленням
регулювальних прокладок. У конічних зубчастих коліс плями
торкання повинні покривати середню частину бічної поверхні зубів
не менше 30% їх висоти і 50% довжини.
Вимоги, що пред'являються до конічних зубчастих передач, як і
прийоми їх складання і встановлення на валу, такі ж, як і
циліндричних зубчастих коліс.
4 Типи зубчастих передач редуктора
Конічні зубчасті передачі використовуються для передачі
обертання між валами з пересічними осями. Призначення конічних
зубчастих передач змінити міжосьовий кут розташування
валів, що може поєднуватися зі зміною кутових швидкостей і
моментів. Міжосьовий кут Σ зазвичай дорівнює 90°. Такі передачі
називаються ортогональними.
Найбільш поширені конічні зубчасті передачі з круговим,
прямим і тангенційним зубом (рис. 4).
Рис. 4 Типи конічних зубчастих коліс
Конічні передачі з круговим зубом, завдяки нахилу і
бочкоподібної формі зубів, більш міцні, безшумні і допускають
великі похибки при монтажі, ніж прямозубі.
33
Лабораторна робота № 5
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ЧЕРВ’ЯЧНИХ РЕДУКТОРІВ
МЕТА РОБОТИ: Вивчити конструкції черв’ячних редукторів.
Ознайомитись з порядком складання та розбирання. Скласти
кінематичну схему редуктора та схеми черв’ячного зачеплення.
Виконати заміри і розрахунки, що характеризують геометрію та
кінематику зачеплення. З’ясувати порядок регулювання зачеплення і
підшипників.
1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
1.1 Завдання для самостійної підготовки
Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область
використання черв’ячних силових передач, ознайомитись з
класифікацією редукторів по розташуванню осей валів, вивчити
основні терміни, визначення і позначення геометричних,
кінематичних та силових параметрів черв’ячних передач.
1.2 Питання для самопідготовки
1 Визначення і призначення черв’ячної передачі, область
застосування.
2 Черв’ячні передачі з різними компонувальними схемами.
3 Основні типи черв’яків за їх геометричними параметрами
4 Особливості геометрії черв’ячної пари, коефіцієнт діаметра
черв’яка, його вибір.
5 Число заходів черв’яка, число зубів черв’ячного колеса,
передаточне число черв’ячної передачі.
6 Діапазон значень передаточних чисел силових передач.
7 Зусилля в передачі, їх значення і напрямок дії.
8 Втрати потужності в передачі, поняття коефіцієнта корисної
дії передачі, методи його підвищення.
9 Матеріали для виготовлення черв’яка і колеса, заготовки,
конструктивні особливості.
10 Методи виготовлення черв’яків, черв’ячних коліс.
11 Які регулювання виконують у черв’ячних редукторах?
12 Способи охолодження черв’ячних редукторів?
34
1.3 Рекомендована література
1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В.
Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.
2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ
1 Опис конструкції редуктора
Конструктивно черв’ячна передача (ЧП) складається
із черв'яка, що має форму гвинта, та черв'ячного колеса, яке нагадує
зубчасте колесо з косими зубцями угнутої форми. Передавання
обертового руху у ЧП здійснюється за принципом гвинтової пари, де
гвинтом є черв'як, а гайкою є колесо-сектор, вирізаний із довгої
гайки і зігнутий по колу.
Черв'ячне колесо має зуби дугоподібної форми, які охоплюють
частину хробака. Осі черв'ячного гвинта та колеса зазвичай
схрещуються під прямим кутом. Виготовляти обидва елементи
передачі із твердих матеріалів не дає позитивного результату через
особливості конструкції передачі. Тому для виробництва черв'ячних
коліс використовуються антифрикційні матеріали. Але з метою
їхньої економії колеса робляться складовими. Маточина
виготовляється із сталі або чавуну, а вінець – із бронзи. Біметалева
конструкція колеса виявилася найбільш раціональною. Тому вона
використовується під час серійного виробництва черв'ячних
редукторів.
Корпус черв'ячних редукторів може бути чавунним або
виконаним із алюмінієвих сплавів (рис. 1). У великогабаритних
перетворювачів корпус виконується роз'ємним і складається з основи
та кришки.
У редукторів середніх габаритів корпус зазвичай нероз'ємний.
У його бічних стінках передбачено два вікна, через які при складанні
вводиться тихохідний вал із колесом та підшипниками. Вікна
закриваються кришками, що кріпляться до корпусу за допомогою
гвинтів. З'єднання додатково ущільнюється гумовими кільцями.
Для редукторів невеликих габаритів корпус виготовляється
нероз'ємним, а введення черв'ячного колеса призначений проріз у
верхній частині.
Найбільше передавальне число, яке може забезпечити
черв'ячна пара, становить 1:110. Це говорить про великі можливості
щодо підвищення крутного моменту. Вони набагато вищі, ніж інші
35
варіанти передач. Наприклад, циліндричний редуктор може показати
такі результати тільки при використанні трьох ступенів редукції, тоді
як черв'ячному достатньо одного. Але ця перевага має і зворотний
бік – якщо передатне число підвищується, ККД черв'ячного
перетворювача знижується.
Рис. 1 – Черв'ячний редуктор
Для черв'ячної передачі характерний високий рівень зчеплення.
Завдяки йому знижується рівень шуму обладнання. Черв'ячними
редукторами можна оснащувати машини, що висувають високі
вимоги до шумності приводу.
У черв'ячного зачеплення є унікальна характеристика
самогальмування. Для позначення цього явища використовується
інший термін – відсутність оборотності. Якщо обертання ведучого
валу відсутнє, вал буде загальмований, і повернути його не вийде. Ця
властивість передачі проявляється лише за передавальних числах
більше 35. Але до уваги краще брати навіть показник передавального
числа, а кут підйому черв'яка, оскільки самогальмування активується
за його зменшенні. Якщо кут підйому різьблення черв'яка становить
3,5 градуса або менше, буде досягнуто повного самогальмування.
Найбільший недолік - низький ККД, який ще й зменшується
при підвищенні передавального числа. Це призводить до значних
втрат енергії.
Найбільшого поширення набули одноступінчасті черв'ячні
редуктори. За відносним розташуванню черв'яка і черв'ячного колеса
розрізняють три основні схеми черв'ячних редукторів: з нижнім (рис.
36
2.а), верхнім (ріс.2.б) і боковим (ріс.2.в, г) розташуванням черв'яка.
Рис. 2 – Кінематичні схеми черв'ячних редукторів
Схема (а) застосовується при невеликих швидкостях черв’яка, а
схема (б) для більш швидкохідних передач (менші втрати на
розбризкування мастила швидкохідним черв’яком), схеми ж (в) і (г)
використовують дуже рідко внаслідок утрудненого змащування
верхніх підшипників вертикальних валів.
Корпуси більшості сучасних черв’ячних редукторів (наприклад
серії Ч, РЧУ) мають універсальні пристрої для кріплення і це дає
змогу кріпити їх у різних положеннях, тобто реалізації різних
компонувальних схем.
2 Основні характеристики редуктора
Передаточне число черв’ячної пари визначається діленням
числа зубів колеса на число заходів черв’яка U Z 2 Z .
1
Найбільш поширене число заходів черв’яка 1, 2 і 4, а
мінімальне число зубів колеса 26...28. Стандартом встановлений
діапазон передаточних чисел силових черв’ячних передач 8...80.
Саме у цьому діапазоні передаточних чисел і випускають черв’ячні
редуктори.
Черв’ячні передачі входять також до складу комбінованих
(циліндрично-черв’ячних або черв’ячно-циліндричних) редукторів,
це дозволяє розширити діапазон передаточних чисел.
37
Як і для зубчастих передач, для черв’ячного зачеплення
існують поняття ділильного кола та кіл виступів і западин. Але, як
видно з рисунка 2, для колеса діаметри цих кіл слід заміряти у
площині симетрії колеса. Габарит колеса визначається по його
найбільшому діаметру d ам 2 . Ширина зубчастого вінця колеса
позначається b2.
Рис. 3 – Геометрія черв'ячного зачеплення
Модуль передачі визначають діленням кроку витків,
заміряному вздовж осі черв’яка по ділильному циліндру, на число π.
Тобто для черв’яка модуль визначається як осьовий, а для колеса він
торцевий, позначається ж модуль літерою m без індексів.
m p , d q m, d Z m,
2
2
1
де q - коефіцієнт діаметра черв’яка.
Саме від значення коефіцієнту діаметра черв’яка q залежить
його жорсткість (тобто опір прогину), що дуже важливо при великих
відстанях між опорами, але ж великі його значення приводять до
зменшення кута підйому витка і тим самим зниження ККД.
Мінімальне значення q min , 0 212 Z , при розрахунках
2
рекомендують попередньо визначати q , 0 25 Z , а потім приймати
2
коефіцієнт по стандарту.
38
3 Порядок збирання, розбирання та регулювання
черв'ячного редуктора
Черв'ячні редуктори.
Розбирання редуктора: відвернути болти торцевих кришок,
відвернути кріплення кришки і корпусу, зняти кришку редуктора і
торцеві кришки, витягти черв'як та черв'ячне колесо разом з
підшипниками.
Збирання редукторів. Для нормальної роботи черв'ячного
зачеплення потрібне дотримання наступних умов:
а) вісь черв'яка повинна лежати в площині, що проходить через
середину черв'ячного колеса;
б) має бути витримано міжцентрову відстань і, отже,
радіальний зазор між поверхнями виступів черв'яка і западин
черв'ячного колеса;
в) повинен бути витриманий необхідний бічний зазор
зачеплення.
Прокладками під кришками опор черв'яка регулюється осьова
установка зачеплення черв'яка щодо вінця колеса, а прокладками під
фланцями кришок веденого вала забезпечується правильність
симетричності зачеплення зубів колеса щодо нарізки черв'яка.
Для перевірки правильності положення осі черв'яка щодо
середньої площині черв'ячного колеса на робочу поверхню черв'яка
наносять тонкий шар фарби, після чого провертанням черв'яка
отримують на зубах черв'ячного колеса відбитки, по характером
яких судять про правильність зачеплення.
При зміщенні зубчастого колеса становище його регулюють
постановкою прокладок. При правильному зачепленні фарба
повинна покривати поверхню зуба черв'ячного колеса по висоті не
менше ніж на 60% і по довжині не менше ніж на 50%.
Регулювання черв'ячного зачеплення і конічних
роликопідшипників черв'ячного колеса при складанні редуктора
виконують у наступному порядку:
- черв'ячне колесо з валом, підшипниками і кришками
підшипників монтують у корпусі редуктора без комплекту металевих
прокладок з таким розрахунком, щоб опорна поверхня однієї з
кришок була щільно притиснута до корпусу редуктора, а між другою
кришкою і корпусом мався зазор δ.
- заміряють щупом зазор δ між кришкою і корпусом редуктора,
після чого підбирають подвійний комплект металевих прокладок,
39
сумарна товщина яких, з метою забезпечення вільного обертання
підшипників, приймається рівною δ+∆ОС, де ∆ОС - осьове коливання
вала, що допускається, змонтованого на двох конічних
роликопідшипників.
- між кришками і корпусом встановлюють комплекти
прокладок з сумарною товщиною 0,5(δ +∆ОС) кожен.
- між кришками і корпусом встановлюють комплекти
прокладок з сумарною товщиною 0,5(δ +∆ОС) кожен.
Для регулювання зачеплення, на робочу поверхню витків
черв'яка наносять тонкий шар фарби, після чого, обертаючи черв'як,
повертають черв'ячне колесо. Спостерігаючи через оглядове вікно
редуктора отриману пляма контакту - відбиток фарби на робочих
поверхнях зубів колеса - судять про те, наскільки правильно зібрано
зачеплення.
У відповідності з рис 4 можливі три випадки положення плями
контакту. Рисунок 4, а відповідає правильному взаємному
положенню черв'яка і колеса. На рис. 4, б і рис 4, в колесо
встановлено неточно, і його слід змістити, відповідно, вправо або
вліво шляхом перестановки частини прокладок з - під однієї кришки
підшипника під іншу. При цьому сумарна товщина прокладок, щоб
уникнути порушенню регулювання зазору в підшипниках, повинна
залишатися незмінною.
Рис. 4 - Положення плями контакту
40
Необхідні радіальні і осьові зазори в конічних
роликопідшипниках черв'яка забезпечуються металевими
прокладками між кришками підшипників і корпусом. Порядок
регулювання роликопідшипників черв'яка той же, що і підшипників
черв'ячного колеса. Оскільки зсув черв'яка в осьовому напрямку при
регулюванні підшипників не відбивається на точності черв'ячного
зачеплення, коректування в осьовому напрямку не потрібне.
4 Типи черв'ячних передач
Класифікація черв'ячних передач:
За формою початкової поверхні черв'яка:
o циліндричні;
o глобоїдні;
За формою профілю витків черв'яка у торцевій площині:
o конволютні (черв'як ZN);
o евольвентні (черв'як ZI);
o архімедові (черв'як ZA);
За розміщенням черв'яка щодо колеса:
o з нижнім розміщенням;
o з верхнім розміщенням;
o з бічним розміщенням;
За конструктивним оформленням:
o відкриті;
o закриті;
За кількістю заходів різьби:
o однозахідні;
o багатозахідні (найчастіше дво- або чотиризахідні).
Види циліндричних черв’яків за формою профілю витка
нарізки:
а) архімедів черв’як має трапецієвидний профіль витка нарізки
в осьовому перерізі а-а, а в торцевому перерізі L-L витки окреслені
спіраллю Архімеда;
б) конволютний черв’як має трапецієвидний профіль витка
нарізки в нормальному перерізі n-n, а в торцевому перерізі L-L витки
окреслені конволютою (подовжена або вкорочена евольвента);
в) евольвентний черв’як - в торцевому перерізі L-L
евольвентний профіль витка;
41
г) черв’ячна передача з випукло-угнутим зачепленням (подібно
передачі Новікова) по дузі кола в перерізі n-n (черв’як - угнутий
профіль, колесо - випуклий).
Стосовно черв’ячних коліс: в передачах з архімедовим,
конволютним та евольвентним черв’яками їх зубці мають
евольвентний профіль.
42
Лабораторна робота № 6
МОДИФІКАЦІЯ ЗУБЧАСТИХ ТА ЧЕРВ’ЯЧНИХ ПЕРЕДАЧ
МЕТА РОБОТИ: Вивчити основні способи модифікації
зубчастих та черв’ячних зачеплень. Виконати заміри і розрахунки,
що характеризують геометрію та кінематику модифікованих
зачеплень.
1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
1.1 Завдання для самостійної підготовки
Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область
застосування модифікованих зубчастих та черв’ячних передач,
вивчити основні терміни, визначення і позначення геометричних,
кінематичних та силових параметрів модифікованих передач.
1.2 Питання для самопідготовки
1 Що називається полюсом зачеплення?
2 Сформулюйте основну теорему зачеплення.
3 Яка умова для забезпечення сталості передавального числа
передачі?
4 Який профіль зубця набув найбільшого поширення в
машинобудуванні?
5 У яких випадках спостерігається підрізування зубців?
6 З якою метою використовуються позитивне та негативне
зміщення інструмента?
1.3 Рекомендована література
1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В.
Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.
2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ
1 Коригування зубців циліндричних зубчастих передач
Із зменшенням числа зубців зубчастого колеса збільшується
кривина евольвентного профілю і відповідно зменшується товщина
43
зубців в їх основі та на вершині. Якщо число зубців z менше від
деякого граничного значення zmin, то при нарізуванні зубців
інструментальною рейкою відбувається підріз ніжок зубців (рис. 1,
а). Це спричинює значне зменшення їхньої міцності. Мінімальне
число прямих зубців, які можна нарізувати інструментальною
зубчастою рейкою без підрізання, становить 17.
Щоб усунути явище підрізання зубців нормального
евольвентного зачеплення, треба використати спеціальні способи
виправлення їхнього профілю, які називаються коригуванням
зубчастих зачеплень.
Рис. 1 – Форма некоригованих та коригованих зубців
Коригуванням зубчастого зачеплення при z < zmin досягається
не тільки підвищення міцності зубців на згин, а й контактної
міцності. Крім цього, можна зменшити спрацьовування зубців та
усунути явища їхнього заклинювання. Коригування зачеплення
дозволяє також вписати зубчасту передачу у наперед задану
міжосьову відстань.
Кориговане зачеплення відрізняється від нормального тим, що
профілі зубців виконують іншими, більш доцільними для даної
передачі відрізками евольвенти того самого основного кола. Кори-
говані зубчасті колеса виготовляють на тому самому обладнанні та
44
тим же стандартним інструментом, що й некориговані. Різниця
полягає в тому, що для коригованих коліс інструмент встановлюють
з деяким зміщенням у радіальному напрямі. Заготовки зубчастих
коліс виготовляють із зміненим діаметром, а початковий контур
дістають із зміщенням. Корекція зачеплення може бути висотною
або кутовою.
2 Висотне коригування
Здійснюється вона зміщенням інструментальної рейки (рис. 2)
на розмір х при нарізанні зубців (позитивне зміщення рейки - від
центра зубчастого колеса, негативне - до центра).
Рис. 2 – Зміщення інструментальної рейки
Висотна корекція. При висотній корекції висота зубців –
незмінна, але змінюється співвідношення висот головок та ніжок і
відповідно змінюються діаметри кіл вершин зубців та впадин.
Початкові кола при висотній корекції збігаються із ділильними
і кут зачеплення не змінюється. Товщина зубців шестерні
збільшується, а зубців колеса зменшується, але сума товщин на
ділильному колі залишається постійною і дорівнює кроку. Висотна
корекції не вимагає зміни міжосьової відстані.
Висотне коригування. Шестірню виготовляють з позитивним
коефіцієнтом зміщення, а колесо з негативним (рис. 3). Зубчасті
передачі з висотною корекцією виготовляють із коефіцієнтами
зміщення шестірні x1 і колеса x2, які відповідають таким умовам:
x1 = – х2; xΣ = xl + х2 = 0.
У нормальній зубчастій передачі коефіцієнти зміщення х1 = x2
= 0. Тому таку передачу називають нульовою.
При висотній корекції сума товщин зубців шестерні і колеса на
ділильних колах більша від кроку зубців і тому ділильні кола не
45
можуть дотикатися. Колеса повинні бути зміщеними одне відносно
одного. Ділильні кола не збігаються з початковими, висота зубців
зменшується, а кут профілю зубців буде збільшеним.
Рис. 3 – Висотне коригування
При висотній корекції змінюється співвідношення між висотою
голівки ніжки зубців, загальна ж висота зубців не змінюється.
Міжосьова відстань aw і кут зачеплення α також залишаються
незмінними.
3 Кутове коригування
Кутове коригування відрізняється від висотного тим, що xΣ ≠ 0.
При xΣ x1 > 0 і x2 > 0 товщина зубців по ділильних колах st і діаметри
вершин зубців da збільшаться як у шестірні, так і в колеса. Для
забезпечення нормального зачеплення колеса необхідно розсунути
на величину Δаw (при цьому початкові кола відрізняються від
ділильних). При збільшенні міжосьової відстані aw кут зачеплення
αw зростає.
Кутове корегування має значно більші можливості, ніж
висотне, тому застосовується частіше.
Кутова корекція зубчастого зачеплення у порівнянні з
висотною має ряд переваг, головними з яких є підвищення міцності
зубців двох зубчастих коліс передачі і можливість вписування
зубчастої передачі у наперед задану міжосьову відстань. Кутову
корекцію можна використовувати при довільній комбінації чисел
46
зубців шестірні і колеса. Тому з коригованих зубчастих передач
переважене застосування мають передачі з кутовою корекцією.
Граничні значення коефіцієнтів зміщення обмежуються такими
факторами: недопустимим підрізанням зубців при їхньому нарізу-
ванні; загостренням зубців, тобто зменшенням їхньої товщини на ко-
лі виступів нижче, ніж допустимі межі; проявом інтерференції (вза-
ємного проникнення) зубців при зачепленні їх; зменшенням коефі-
цієнта перекриття до граничного значення.
Кутова корекція зубчастих передач дозволяє уникнути
підрізання ніжок зубців (x > 0), підвищити міцність обох зубчастих
коліс передачі і вписувати зубчасту передачу у наперед задану
міжосьову відстань. Кутову корекцію можна використовувати у
випадку довільної комбінації чисел зубців шестірні і колеса. Тому з
коригованих зубчастих передач найчастіше застосовують передачі з
кутовою корекцією.
При нарізанні зубчастого колеса рейковим інструментом
ділильне коло є центроїдою у відносному русі твірного контуру і
торцевого перетину заготовки. Інакше кажучи, в процесі нарізання
деяка лінія твірного контуру, що дотикається ділильного кола,
перекочується по ньому без ковзання. Така пряма твірного контуру
називається початковою. На рис. 4, а ділильна пряма 1 знаходиться
на відстані хіт від ділильного кола, а значить, від початкової прямої
2. Ця відстань називається зміщенням вихідного твірного контуру, де
хі – коефіцієнт зміщення. Зміщення вважається додатним, якщо
ділильна пряма і ділильне коло не перетинаються.
На рис. 4, б зображено профілі зубів трьох коліс, що мають
однакову кількість зубів, нарізані одним і тим самим інструментом,
але з різним зміщенням: х1 < х2 < х3. Колеса мають однакові радіуси
ділильного й основного кіл, а значить, профілі зубів усіх трьох коліс
окреслені однією й тою самою евольвентою, але товщини зубів s1 =
аЬ, s2 = ас, s3 = аf і радіуси кіл вершин ra1, ra2, ra3 у коліс будуть
різними. Із збільшенням коефіцієнта зміщення x товщина зуба біля
основи збільшується, а біля вершини зменшується, тобто коефіцієнт
зміщення суттєво впливає на форму зуба. Отже, з трьох зубів, що
розглядаються, зуб третього колеса буде найміцнішим. Крім цього,
для евольвентної частини профілю зуба третього колеса
використовується ділянка евольвенти, яка найвіддаленіша від її
основного кола і має більший радіус кривизни, що сприяє
зменшенню спрацювання і контактних напружень бічної поверхні
47
зуба. Таким чином, вибираючи при проектуванні той чи інший
коефіцієнт зміщення, можна впливати на форму зубів і на якість
зубчастої передачі, наділяючи її необхідними властивостями. Проте
слід зауважити, що така залежність форми зубів і властивостей
передачі від коефіцієнта зміщення х суттєво відчутна при малих
числах зубів і послаблюється в міру збільшення z.
Рис. 4 – Форма нарізання зубчастого колеса та профілі зубів
коліс
Враховуючи, що початкова пряма інструменту обкочується без
ковзання по ділильному колу заготовки, крок зубів твірного контуру
слід відкласти z, разів на ділильному колі зубчастого колеса, яке
нарізується.
Зміщення інструменту не змінює кроку по дузі ділильного
кола, оскільки крок рейки по будь-якій прямій є сталим. Змінюється
лише співвідношення між s і е (p = si+ei).
48
Лабораторна робота № 7
ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ КОРОБКИ ПЕРЕМІНИ ПЕРЕДАЧ
МЕТА РОБОТИ: Закріпити знання по застосуванню
циліндричних зубчастих передач для механізмів ступінчастого
регулювання частоти обертання. На прикладі коробки переміни
передач автомобіля розглянути основні принципи конструювання
коробок передач і коробок швидкостей та компонувальні
особливості даних конструкцій.
1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ
1.1 Завдання для самостійної підготовки
Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область
використання механізмів ступінчастого регулювання передаточного
відношення, ознайомитись з класифікацією коробок переміни
передач по кількості валів та числу передач, вивчити основні
способи перемикання передач, методи реверсування руху.
1.2 Питання для самопідготовки
1 Основна різниця між механізмами: “Редуктор”,
“Мультиплікатор”, “Варіатор”, “Коробка передач”.
2 Область застосування механізмів ступінчастого регулювання
передаточного відношення.
3 Назвіть основні причини виходу з ладу зубчастих коліс
коробок передач і коробок швидкостей.
4 Перерахуйте заходи, які направлено на підвищення міцності
зубчастих коліс коробки передач.
5 Як здійснюється зміна напрямку обертання веденого вала у
КПП з зубчастими колесами, що пересуваються вздовж валів.
6 З якою метою при конструюванні коробок передач
рекомендують приймати ширину зубчастих вінців меншу чим
ширина зубчастих коліс редукторів при відповідних міжосьових
відстанях?
7 Назвіть матеріали і види термообробки, які найчастіше
застосовуються при виготовленні зубчастих коліс коробок переміни
49
передач автотракторних трансмісій.
1.2.8 Які види заготовок застосовують для виготовлення блоків
шестерень коробок переміни передач?
1.3 Рекомендована література
1. Кисликов В. Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація
автомобілів: Підручник. 6-те вид. К.: Либідь, 2006. — 400 с.
2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ
1 Опис конструкції КПП
Коробки переміни передач являють собою зубчастий
редуктор, в якому зубчасті колеса можуть зачіплюватися в різних
з'єднаннях, утворюючи передачі з різним передавальним числом.
Коробки передач транспортних засобів служать для змінення
сили тяги і швидкості руху трактора, автомобіля, самохідної
машини. Крім основних, коробка виконує і додаткові функції: з її
допомогою реалізується задній хід, зупинка при працюючому
двигуні, рух машини по інерції.
Механічні коробки передач об’єднує основний принцип – вони
здійснюють ступінчасте регулювання передаточного відношення.
Для автомобільних коробок, як правило вистачає від трьох до
п’яти ступіней, в тому числі одну вищу передачу (пряму або ту, що
прискорює). Як для тракторів, так і для автомобілів передбачається
рух заднім ходом. Автомобіль має одну таку передачу – для
маневрування при розворотах, для трактора ж такі передачі
використовуються при деяких видах польових або транспортних
робіт і число ступіней заднього ходу може бути до шести і більше.
Повна класифікація автотракторних коробок передач
наводиться у курсі дисципліни “Трактори і автомобілі”, розглянемо
лише основні конструктивні ознаки, які характеризують коробки з
застосуванням циліндричних зубчастих передач. На рисунку 1
показані коробки з рухомими шестернями а) і з шестернями
постійного зачеплення б).
У першому випадку переключення відповідної передачі
досягається за рахунок переміщення блоку шестерень, а у другому –
за рахунок вмикання і вимикання муфт. Як видно, для схеми (а)
основні динамічні навантаження при переключенні передачі
припадають на зуби зубчастих коліс, а для схеми (б) – на муфти
50
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search