Лекции по "Слесарь-ремонтник"

Червячные передачи имеют важное свойство: движение передаётся только от червяка к колесу, а не наоборот. Вращающий момент, приложенный к колесу, не заставит вращаться червяк. Именно поэтому червячные передачи находят применение в подъёмных механизмах, например в лифтах. Там электродвигатель соединён с червяком, а трос пассажирской  кабины намотан на вал червячного колеса  во избежание самопроизвольного опускания или падения.

Это свойство не надо путать с реверсивностью механизма. Ведь направление вращения червяка может быть любым, приводя либо к подъёму, либо к спуску той же лифтовой кабины.

Передаточное отношение червячной передачи находят аналогично цилиндрической                  U = n1 / n2  =  Z2 / Z1.

Здесь Z2 – число зубьев колеса, а роль числа зубьев шестерни Z1 выполняет число заходов червяка, которое обычно бывает равно 1,  2,  3  или 4.

Очевидно, что  однозаходный червяк даёт наибольшее передаточное отношение, однако наивысший КПД достигается при многозаходных червяках, что связано с уменьшением трения за счёт роста угла трения.

 

Основные причины выхода из строя  червячных передач:

поверхностное выкрашивание и схватывание;

излом зуба.

Механизм опасно нагревать выше 95^оС. Допускаемая температура 65 ^oC.

В случае, когда расчётная температура  превышает допускаемую, то следует  предусмотреть отвод избыточной теплоты. Это достигается оребрением редуктора, искусственной вентиляцией, змеевиками с охлаждающей жидкостью в масляной ванне и т.д.

Оптимальная пара трения это "сталь  по бронзе". Поэтому при стальном червяке червячные колёса должны выполняться из бронзовых сплавов. Однако цветные металлы дороги и  поэтому из бронзы выполняется лишь зубчатый венец, который крепится на сравнительно дешёвой стальной ступице.

Таким образом, червячное колесо - сборочная единица, где  самые  популярные способы крепления венца  это либо центробежное литьё в  кольцевую канавку ступицы; либо крепление венца к ступице болтами за фланец; либо посадка с натягом и стопорение винтами для предотвращения взаимного смещения венца и ступицы.

Крепление венца к ступице  должно обеспечивать фиксацию как от проворота (осевая сила червяка = окружной силе колеса), так и от осевого "снятия" венца (окружная сила червяка = осевой силе колеса).

Цепные передачи

Передачу механической энергии  между параллельными валами, осуществляемую с помощью двух колес — звездочек 1 и 2, охватывающей и зацепляющейся за их зубья цепи 3, и называют цепной передачей (рис. 1). Служит для передачи вращения между удаленными друг от друга параллельными валами. 

 

Рис.1. Цепная передача: 1 — ведущая звездочка; 2 — ведомая звездочка;

3 — цепь; 4 — натяжное устройство 

 

Цепная передача, как и ременная, принадлежит к числу передач с гибкой связью. Гибким звеном в этом случае является цепь, входящая в зацепление с зубьями звездочек. Цепь состоит из соединенных шарнирами звеньев, которые обеспечивают подвижность или «гибкость» цепи. Зацепление обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с ременной передачей.

В конструкции цепных передач для  компенсирования удлинения цепи при вытяжке и обеспечения  эксплуатационной стрелы провисания f ведомой ветви иногда предусматривают специальные натяжные устройства (см. рис.1).

Применяют также цепные передачи с  несколькими ведомыми звездочками. Цепные передачи включают натяжные, смазочные  устройства и ограждения.

Цепь состоит из соединенных шарнирами звеньев, которые обеспечивают подвижность или «гибкость» цепи.

Цепные передачи могут выполняться  в широком диапазоне параметров.

Цепные передачи используют в сельскохозяйственных и подьемно-транспортных машинах, нефтебуровом оборудовании, мотоциклах, велосипедах, автомобилях.

Цепные передачи применяют:

а) при средних межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют  промежуточных ступеней или паразитных зубчатых колес, не вызываемых необходимостью получения нужного передаточного отношения;

б) при жестких требованиях к  габаритам 

в) при необходимости работы без  проскальзывания.

Кроме цепных приводов, в машиностроении применяют цепные устройства, т. е. цепные передачи с рабочими органами (ковшами, скребками) в транспортерах, элеваторах, экскаваторах и других машинах.

Достоинства цепных передач:

1) возможность применения в значительном  диапазоне межосевых расстояний;  
2) меньшие, чем у ременных передач, габариты;

3) отсутствие скольжения;

4) высокий КПД;

5) малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении;  
6) возможность легкой замены цепи;

7) возможность передачи движения  нескольким звездочкам.

Недостатки:  
1) они работают в условиях отсутствия жидкостного трения в шарнирах и, с неизбежным их износом, существенным при плохом смазывании и попадании пыли и грязи; износ шарниров приводит к увеличению шага звеньев и длины цепи, что вызывает необходимость применения натяжных устройств;

2) они требуют более высокой  точности установки валов, чем клиноременные передачи, и более сложного ухода — смазывания, регулировки;

3) передачи требуют установки  в картерах;

4) скорость движения цепи, особенно  при малых числах зубьев звездочек,  не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения.

Цепи, применяемые в машиностроении, по характеру выполняемой ими  работы подразделяют на две группы: приводные и тяговые. Цепи стандартизованы, их производят на специализированных заводах.

Основными геометрическими характеристиками цепей являются шаг и ширина, основной силовой характеристикой — разрушающая нагрузка, устанавливаемая опытным путем. В соответствии с международными стандартами применяют цепи с шагом, кратным 25,4 мм (т. е. 1 дюйму)

Изготовляют следующие приводные  роликовые и втулочные цепи:

ПРЛ — роликовые однорядные нормальной точности;

ПР — роликовые повышенной точности;

ПРД — роликовые длиннозвенные;

ПВ — втулочные;

ПРИ — роликовые с изогнутыми пластинами.

Роликовые цепи — это цепи со звеньями, каждое из которых выполнено из двух пластин, напрессованных на валики (наружные звенья) или на втулки (внутренние звенья). Втулки надеты на валики сопряженных звеньев и образуют шарниры. Наружные и внутренние звенья в цепи чередуются.

Втулки, несут ролики, которые входят во впадины между зубьями на звездочках и сцепляются со звездочками. Благодаря роликам трение скольжения между цепью и звездочкой заменяется трением качения, что уменьшает износ зубьев звездочек.

Валики (оси) цепей выполняют ступенчатыми или гладкими. Концы валиков расклепывают, поэтому звенья цепи неразъемны. Концы цепи соединяют соединительными звеньями с закреплением валиков шплинтами или расклепыванием. В случае необходимости использования цепи с нечетным числом звеньев применяют специальные переходные звенья, которые, однако, слабее, чем основные; поэтому обычно стремятся применять цепи с четным числом звеньев.

При больших нагрузках и скоростях  во избежание применения цепей с  большими шагами, неблагоприятных в  отношении динамических нагрузок, применяют  многорядные цепи. Их составляют из тех же элементов, что и однорядные, только их валики имеют увеличенную длину.

Длиннозвенные роликовые цепи ПРД  выполняют в удвоенным шагом  по сравнению с обычными роликовыми. Поэтому они легче и дешевле  обычных. Их целесообразно применять при малых скоростях, в частности, в сельскохозяйственном машиностроении.

Втулочные цепи ПВ по конструкции  совпадают с роликовыми, но не имеют  роликов, что удешевляет цепь и уменьшает габариты и массу при увеличенной площади проекции шарнира. Эти цепи изготовляют с шагом только 9,525 мм и применяют в мотоциклах и в автомобилях (привод к распределительному валу).

Роликовые цепи с изогнутыми пластинами ПРИ набирают из одинаковых звеньев, подобных переходному звену.В связи с тем, что пластины работают на изгиб и поэтому обладают повышенной податливостью, эти цепи применяют при динамических нагрузках (ударах, частых реверсах и т.д.).

В обозначении роликовой или  втулочной цепи указывают: тип, шаг, разрушающую нагрузку и номер  ГОСТа (например, Цепь ПР-25,4-5670 ГОСТ 13568 -75*}. У многорядных цепей в начале обозначения указывают число рядов.

В настоящее время в основном изготовляют цепи с шарнирами  качения, которые стандартизованы (ГОСТ 13552—81*).

Для предотвращения бокового сползания цепи со звездочек предусматривают направляющие пластины, представляющие собой обычные пластины, но без выемок для зубьев звездочек. Применяют внутренние или боковые направляющие пластины. Внутренние направляющие пластины требуют проточки канавки на звездочках. Они обеспечивают лучшее направление при высоких скоростях и имеют основное применение.

Тяговые цепи подразделяют на три  основных типа: пластинчатые по ГОСТ 588—81*; разборные по ГОСТ 589-85; круглозвенные (нормальной и повышенной прочности) соответственно по ГОСТ 2319—81.

Пластинчатые цепи служат для перемещения грузов под любым углом к горизонтальной плоскости в транспортирующих машинах (конвейерах, подъемниках, эскалаторах и др.). Они обычно состоят из пластин простой формы и осей со втулками или без втулок; для них характерны большие шаги, так как боковые пластины часто используют для закрепления полотна транспортера. Скорости движения цепей этого типа обычно не превышают 2-3 М/С.

Круглозвенные цепи используют в основном для подвеса и подъема грузов.

Существуют специальные цепи, передающие движение между звездочками с взаимно перпендикулярными осями. Валики (оси) двух соседних звеньев такой цепи взаимно перпендикулярны.

 

Основные параметры  приводных цепных передач.

Мощности, для передачи которых  применяют цепные передачи, изменяются в диапазоне от долей до сотен киловатт, в общем машиностроении обычно до 100 кВт. Межосевые расстояния цепных передач достигают 8 м.

Частоты вращения звездочек и скорость ограничиваются величиной силы удара, возникающей между зубом звездочки  и шарниром цепи, износом и шумом передач.

Скорости движения цепей обычно не превышают 15 м/с, однако в передачах  с цепями и звездочками высокого качества при эффективных способах смазывания достигают 35 м/с.

Средняя скорость цепи, м/с,

V=Znt/(60*1000)

 

где Z — число зубьев звездочки; n - частота ее вращения, t - шаг цепи, мм.

Передаточное отношение определяют из условия равенства средней  скорости цепи на звездочках:

Z₁n₁t=Z₂n₂t

 

Передаточное отношение, понимаемое как отношение частот вращения ведущей и ведомой звездочек,

U=n₁/n₂=Z₂/Z₁,

 

где n₁ и n₂—частоты вращения ведущей и ведомой звездочек; Z₁, и Z₂- числа зубьев ведущей и ведомой звездочек.

По мере износа цепи ее шарниры  поднимаются по профилю зуба звездочки  от ножки к вершине, что приводит к нарушению зацепления. При этом предельно допустимое увеличение шага цепи тем меньше, чем больше число зубьев звездочки. Поэтому максимальное число зубьев ограничивают при использовании роликовых цепей величиной 100...120, а зубчатых 120...140.

Предпочтительно выбирать нечетное число зубьев звездочек (особенно малой) из ряда простых чисел, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует равномерному износу.

Цепные передачи выходят из строя  по следующим причинам:

1. Износ шарниров, приводящий к удлинению цепи и нарушению ее зацепления со звездочками (основной критерий работоспособности для большинства передач).
2. Усталостное разрушение пластин по проушинам основной критерий для быстроходных тяжелонагружен-иых роликовых цепей, работающих в закрытых картерах с хорошим смазыванием.
3. Проворачивание валиков и втулок в пластинах в местах запрессовки-распространенная причина выхода из строя цепей, связанная с недостаточно высоким качеством изготовления.
4. Выкрашивание и разрушение роликов.
5. Достижение предельного провисания холостой ветви (для передач с нерегулируемым межосевым расстоянием, работающих при отсутствии натяжных устройств).
6. Износ зубьев звездочек.

Срок службы передачи ограничивается долговечностью цепи. Долговечность цепи зависит от износостойкости шарниров. Материал и термическая обработка цепей имеют решающее значение для их долговечности.

 

2.1.10. Механизмы преобразования вращательного движения

Механические передачи преобразуют  скорость и момент вращения, не изменяя  его характер. Иногда необходимо преобразовать  вращательное движение в возвратно-поступательное или наоборот.