Методические указания конспект лекций по дисциплине «Прикладная механика и основы конструирования» (стр. 17 )

Проверочный расчет на срез не производят.

При расчете допускают, что по боковым поверхностям зубьев нагрузка распределяется равномерно, но из-за неточности изготовления в работе участвует только 75% общего числа зубьев.

Штифтовые соединения

Предназначены для точной фиксации деталей, а также для соединения осей и валов с установленными на них деталями при передачи небольших моментов.

По назначению делятся на силовые и установочные.

Иногда используют как предохранительное звено, работающее на срез.

Преимущества:

- простота изготовления;

- в условиях вибрационных и ударных нагрузок лучше сварных соединений;

- процесс не тепловой (холодная клепка).

Недостатки:

- ослабление деталей;

- технологически сложный процесс образования соединения.

По форме делятся: на цилиндрические и конические.

Цилиндрические устанавливают в отверстиях с натягом. Иногда концы штифтов расклёпывают.

Конические штифты выполняют с конусностью 1:50, обеспечивающий самоторможение и центрирование деталей.

При больших нагрузках ставят 2 или 3 штифта (под углом 90 или 120°).

Применяют штифты с резьбой для извлечения при разборке и с резьбой для предохранения от ослабления натяга.

Материалы: Ст5, Ст6, 40, 35Х и др., при необходимости проводят поверхностную закалку.

При передаче вращающего момента средний диаметр штифта определяют из условия прочности на срез.

z – число поверхностей среза.

[τ]ср=35…75 МПа.

Профильное соединение

Профильное соединение относится к бесшпоночным соединениям.

Соединяемые детали скрепляются между собой посредством взаимного контакта по некруглой поверхности.

Профильное соединение надежное, но трудно выполнимое.

Соединение деталей с гарантированным натягом

В посадках с натягом в соединении обеспечивается натяг.

Такие посадки могут обеспечивать передачу вращающего момента без применения шпонок, клиньев и т. п.

Натягом называют положительную разность размера вала и отверстия до сборки

N = dв – dо>0

Соединение с натягом передает нагрузку за счет сил трения между валом и отверстием.

Достоинство: простота конструкций и хорошее центрирование сопрягаемых деталей.

Недостаток: повышенная концентрация напряжений в соединяемых поверхностях.

Ременная передача

Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью и может применяться для передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии один от другого.

Передача состоит из двух шкивов: ведущего 1 и ведомого 2, закрепленных на валах, и ремня, надетого на шкивы с предварительным натяжением для обеспечения возникновения сил трения на участках контакта.

D1, D2 – диаметры ведущего и ведомого колеса.

α - угол обхвата.

Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем.

Передаваемая мощность достигает 50 кВт при скорости ремня 5…100 м/с.

Применяют в основном для быстроходной ступени привода как менее нагруженной.

Достоинства:

- плавность и бесшумность работы;

- простота конструкции и эксплуатации;

- возможность передачи мощности на большие расстояния;

- смягчение вибрации, толчков и ударов;

- предохранение механизмов от перегрузок вследствие возможности проскальзывания ремня;

Недостатки:

- большие габариты;

- непостоянство передаточного отношения;

- повышение нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня;

- низкая долговечность ремня;

- необходимость натяжного устройства;

В зависимости от скорости передачи могут быть тихоходными (до 10 м/с), среднескоростными (до 30 м/с), быстроходные (до 100 м/с).

По взаимному расположению осей делятся:

- с параллельными осями;

- с пересекающимися - угловые;

- со скрещивающимися;

По направлению вращения шкива:

- с одинаковым направлением;

- с противоположным (перекрестные).

По способу создания натяжения ремня:

- простые;

- с натяжным роликом;

- с натяжным устройством.

По конструкции шкивов:

- с однорядными шкивами;

- со ступенчатыми шкивами;

- с раздвижными конусными шкивами (клиноременной вариатор).

Передачи делятся в зависимости от формы сечения ремня: плоскоременные, клиноременные, с зубчатыми ремнями, поликлиновые и круглоременные.

Плоскоременную передачу рекомендуется применять при больших межосевых расстояниях (до 15 м) и высоких скоростях (до 100 м/с).

- обладает высокой долговечностью.

- передаточные отношение рекомендуется применять c U<6.

- рабочей поверхностью является нижняя сторона ремня.

В настоящий момент применяются достаточно редко.

Круглоременную передачу применяют только при малых мощностях: в приборостроении и бытовых механизмах.

Клиновые ремни – это ремни трапецеидального сечения с рабочими боковыми гранями и углом клина 40°. Получили наибольшее распространение в машиностроении.

Обладают повышенной силой сцепления со шкивом и повышенной тяговой способностью, которая в 3 раза выше, чем у плоскоременной.

За счет большего сцепления допускают меньшее межосевое расстояние, и меньший угол охвата.

Недостаток

- большая жесткость и как следствие малый срок службы ремня;

- более низкий КПД.

Скорость не должна превышать 30 м/с. (иначе клиновые ремни начинают вибрировать)

Передаточное отношение до 8.

Выполняют только с параллельными осями.

Форму канавки шкива проектируют таким образом, чтобы между шкивом и ремнем был гарантированный радиальный зазор.

Боковые стороны ремня являются рабочей поверхностью, поэтому ремень не должен выступать за пределы наружного диаметры ремня.

Клиновые бывают двух типов: нормального и узкого сечения.

Нормального сечения выпускают семи сечений: О, А, Б, В, Г, Д и Е отличающиеся размерами.

Узкие ремни четырех сечений: УО, УА, УБ, УВ. Тяговая способность и долговечность их выше, чем у ремней нормальных сечений, а при равной площади сечения передают в 2 раза большую мощность.

Зубчатая ременная передача обладает постоянным передаточным отношением.

Не требуется большого начального натяжения ремня.

Окружная скорость до 70 м/с.

Передаточное отношение до 15.

Двухсторонние клиновые ремни. 

Поликлиновые ремни – выполняют из плоского ремня с продольными клиньями.

Выпускают трех типов К, Л М.

При одинаковой передаваемой мощности в 1,5…2 раза меньше клиновой.

Недостаток – передачи с поликлиновыми ремнями очень чувствительны к отклонениям от параллельности валов и осевому смещению валов.

Передаточное число , где ε=(υ1-υ2)/υ1. ε≈0,01…0,02. .

Для плоскоременной передачи среднее значение КПД 0,96-0,98; для клиноременной передачи 0,95-0,96.

Материалы для изготовления:

Шкивы делают из серого чугуна – СЧ10, СЧ 15; стальные Ст1, Ст2, алюминевые сплавы, текстолит.

Для плоскоременной передачи ремни изготавливают из прорезиненной хлопчатобумажной и шерстяной ткани, синтетических материалов, кожи.

Клиновые ремни выпускают кордшнуровые и кордтканевые.

У первого основной слой состоит из кордовых шнуров, а у второго нескольких слоев кордовой ткани.

Круглоременные ремни делают из прорезиненной ткани, полиуретана, резины.

Виды разрушений:

- изнашивание, возникающее вследствие упругого скольжения, попадания абразивных материалов и буксироание.

- разрыв вследствие перегрева и снижение физико-механических свойств ремня;

- расслаивание и перетирание тканей вследствие усталостного разрушения.

Цепные передачи

Цепная передача относится к передачам зацепления с гибкой связью (цепью).

Состоит из ведущей 1 и ведомой 2 звездочек и охватывающей их цепи.

Цепь огибается только в одной плоскости, поэтому звездочки устанавливают на строго параллельных валах.

Принцип зацепления, а не трения устраняет проскальзывание и буксование.

Достоинства:

- возможность передачи мощности на большие расстояния (больше чем ременная);

- могут передавать большие мощности;

- меньшая нагрузка на валы, так как предварительное натяжение невелико;

- более компактны;

- большой КПД;

- постоянное передаточное число;

- возможность передачи одной цепью нескольким звездочкам.

Недостатки:

- быстрый износ шарниров и как следствие удлинение цепи, что требует натяжных устройств;

- повышенный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление;

- ограниченная скорость;

- повышенная стоимость;

- вытягивание цепей вследствие изнашивания в шарнирах.

- необходимость высококачественного монтажа передачи и тщательного ухода за ней.

- сложность подвода смазочного материала к шарнирам цепи.

Делятся по типу цепей:

- роликовые

- втулочные;

- зубчатые.

По числу рядов: однорядные и многорядные.

По числу ведомых звездочек: нормальные двухзвенные, специальные – многозвенные.