bigpo.ru
добавить свой файл
1
Билет №11

1) Червячная передача. Назначение. Геометрические параметры. Моменты и силы передаточное отношение, КПД, расчет на прочность. (19)

(Винтовые передачи, передат. число не больше 7, практика нуждалась в большем, поэтому была придумана червячная передача, как изготовлена: 1ый элемент червяк (винт) с помощью фрезы, винт закаливают, шлифуют и делают из него инструмент, с помощью которого делают червячное колесо, в силу специфики формул получается что против этого зуба получается сложная конфиг. (рисуем 3 пр-ии) , которую описать сложно, поэтому выбрали сечение посередине толщины, в этом сер. сеч. получается зацепление между прямозубым колесом и рейкой)

2) Центробежные регуляторы радиального действия. Конструк­тивные схемы. Основы расчета.(36)

3) Сцепные самоуправляющиеся муфты. Назначение. Конструктивные схемы.


1) Червячная передача. Назначение. Геометрические параметры. Моменты и силы передаточное отношение, КПД, расчет на прочность.

Вопрос 16. Червячная передача. Назначение и геометрия передачи. Кинематические и силовые соотношения. Самоторможение передачи. Особенности расчета на прочность.


Для получ-я больших знач-й i в кинематич-х мех-х м.д. перекрещ-ся валами применяют червячные передачи, элем-ми кот-х явл-ся червяк и червячное колесо. Червяк можно представить как винтовое колесо малого диаметра , винтовая линия зуба кот-го несколько раз м. обогнуть поверх-ть цилиндра. Червячным колесом явл-ся винтовое ЗК, сопряженное с червяком. Зубья червячного колеса нарез-ся червячной фрезой, представл-ю собой точную копию червяка. Сам червяк явл-ся винтом с трапециидальной нарезкой (рис. 4).


РИС. 4

Геометрические размеры опред-ся по ф-м, аналогичным для ЗК. Расчетным модулем явл-ся осевой модуль червяка m, равный торцевому модулю ЗК.Диаметры делительных окруж-тей: для червячного колеса d2=m*Z2 ; для червяка d1= q*m, где q- коэф-т дмаметра червяка ( величина стандартная и равна числу модулей в диаметре делительной окруж-ти червяка).

Из усл-я развертки на плоск-ть линии червяка по делительному цил-ру угол ее подъема

РИС. 15





tg=Z1p/d1= mZ1/q, где

Z1=1…4- число заходов червяка

p-шаг

По аналогии с ВП межосевое расст-е

a= (d1+d2)/2= m(q+Z)/2

Остальные парам-ры зацепл-я нах-ся по справочным ф-м.


Кинематические соотношения в червячном зацеплении.




Рис. 5

Из рис.5 имеем

2 = 1•tg 

2•d2 = 1•d1•tg

Обычно Z1 4 след-но, в червячных мех-х

м.б. получены большие передаточ. отнош-я, что явл-ся 1-им из их основных достоинств. Для силовых 1-ступенчатых передач i=27…70. Для кинематич. червячных

передач (приборных ЭМП) i=50.

Силовые соотношения в червячных передачах.

Удельные давления в червячном зацеплении , распределенные по линиям контакта, условно рассмотрим как сосредоточенные силы, приложенные к т. Р.

РИС. 6


При работе червяч. мех-ма силы нормального давления FN образуют силы трения FT м.д. витками червяка и зубьями колеса. Равнодейств-я сила F, кот. рассматривают как расчетную нагрузку на червячный мех-м. Силу F раскладывают на 3 составляющие:

  • окружную на червячном колесе Ft2, равную осевой силе на червяке

Ft2 = Fa1 = 2•M2•k/ d2

  • осевую силу Fa2 на червячном колесе, равную окружной силе на червяке Ft1=Ft2•tg(+)

  • радиальную Fr2 = Fr1 = Ft2• tg 


КПД червячного мех-ма опред-ся из усл-я рав-ва работ на ведущем и ведомом звеньях

(1)

При ведущем червяке КПД опред-ся в виде (1), где

Ft2•2 – работа сил сопротив-я на колесе

Ft1•1 – работа внешних сил на червяке

При ведущем червячном колесе силы в зацепл-и меняют направ-е . и КПД равно

2=Ft1•1/Ft2•2

При <=’ 2=0 передача движ-я в мех-ме (самотормозящ-ся) становится невозможной при любых внешних силах и моментах.

Модуль зацепл-я для червячной передачи



K= 1…1,5 – коэф-т неравномер-ти нагрузки по ширине колеса

K= 1…1,3 – коэф-т динамической нагрузки.


2) Центробежные регуляторы радиального действия. Конструк­тивные схемы. Основы расчета

Регулятор скорости это устройство, предназначенное для поддержания или изменения скорости выходных или исполнительных звеньев механизмов в требуемых пределах путём автоматического изменения подводимой к ним энергии.

В ПУ нашли применение тормозные инерционные регуляторы, обеспечивающие постоянство скорости за счёт расхода избыточной энергии от источника (энергии).

Классификация:

  1. Тормозные регуляторы.

    • Тормозные регуляторы радиального действия, в которых сила давления направлена перпендикулярно оси вращения.

    • Тормозные регуляторы осевого действия, в которых сила давления направлена параллельно оси вращения и вала.

  2. Воздушные регуляторы.

Тормозные регуляторы радиального действия:





При установившемся режиме вращения инерционная сила , действующая на грузик 1, уравновешивается силой пружины 4, опирающейся на вал регулятора 2. Центр массы (1 ц.т.) удалён от оси вращения на расстояние . В результате инерционный грузик не касается инерционной поверхности цилиндрического неподвижного барабана.

При увеличении скорости вращения вала под действием дополнительно возникающей центробежной силы, грузик вместе со стержнем 5 смещается в отверстие вала 2 и прижимается к внутренней стенке барабана, создавая тормозящую силу трения .

При уменьшении скорости вращения до пружина 4 возвращает грузик 1 в исходное положение.

, где – коэффициент трения скольжения между материалами барабана и грузика.



Центробежная сила пропорциональна квадрату угловой скорости вала регулятора. , где – масса грузика, – частота вращения вала регулятора, – положение центра масс грузика.



. Полученное выражение является общим для различных регуляторов радиального действия. По нему можно осуществлять подбор упругого элемента, меняя силу .


3) Сцепные самоуправляющиеся муфты. Назначение. Конструктивные схемы.

Вопрос №37.Сцепные самоуправляющиеся муфты (ССМ). Назначение конструктивные схемы.


ССМ служат для соединения или разъединения ведомого вала с ведущим при достижении заранее заданных параметров движения: определенной частоты вращения или внезапной остановки ведомого звена, передачи движения в одну сторону, передачи реверсивного движения, но только со стороны ведущего вала. Ниже рассматриваются основные типы самоуправляющихся муфт: предохранительные, центробежные, свободного хода (обгонные), необратимого движения (невозвратные).

Предохранительные муфты применяют при необходимости передачи заданного крутящего момента. При перегрузках они проскальзывают. Наибольшее распространение получили шариковые и ро­ликовые муфты. Принцип действия муфт практически одинаков. Поэтому рассмотрим для примера шариковую муфту (рис. 37.1). У этой муфты ведомая 1 и ведущая 2 части соединены с помощью подпружиненных шариков 3. Необходимая сила пружин может быть установлена подбором более жесткой пружины при сборке муфты или путем регулировки сжатия пружины. Параметры пре­дохранительных муфт связаны со значением крутящего момента Мар, при котором муфты должны отключать ведомые валы (проскальзывать). Поэтому для нахождения основных размеров муфт пользуются следующей приближенной зависимостью:



где FПР — сила пружины, дей­ствующая на шарик; МПРмомент проскальзывания; d — диаметр окружности, проходя­щей через центры шариков; z — число шариков; dШ — диа­метр шарика; dОТВ — диаметр отверстия в наружной части муфты.

При большой частоте враще­ния ведущего вала необходимо учитывать центробежные силы Fцб.ш и Fцб.пр» которые прижимают шарики к отверстиям в наруж­ной части муфты;

Fцб.ш — центробежная сила массы шарика,

Fцб.пр— центробежная сила пружины. Суммарная сила,

действующая на шарик,

Рис 37.1



Где mШмасса шарика, w – угловая скорость муфты, mПР – масса пружины, Н – высота пружины. Силу пружины определяют из равенства: FωПР = FПР – F ЦБ.Ш – FЦБ.ПР

Однако из-за приближенности расчетов в муфтах, как указывалось выше, предусматривается регулировка силы натяжения пружины.

Центробежные муфты предназначены или для передачи движе­ния по достижении ведущим валом заданной частоты вращения (рис. 37.2, а), или для отключения ведомого вала по достижении им критической частоты вращения (рис. 37.2, б). Работа этих муфт основана на возникновении центробежных сил Fцб при вращении. Эти силы создаются колодками 1. Чтобы установить необходимую частоту вращения, при которой должна срабатывать муфта, приме­нены пружины 2, Разность центробежных сил и сил, развиваемых пружинами, создает силы трения, способствующие соединению ве­домой и ведущей частей муфты. При уменьшении разности сил, необходимой для рис. 37.2

передачи заданного крутящего момента, происхо­дит разъединение муфты.

Основные параметры центробежных муфт: масса колодки mк, сила пружины Fпр, коэффициент трения f. Геометрические размеры зависят от заданной угловой скорости муфты w и передаваемого крутящего момента. На колодку действуют сила пружины и центро­бежная сила колодки. Центробежной силой пружины можно в пер­вом приближении прене­бречь. Муфта сможет пе­редать крутящий момент

МПР = f*r*z*(FЦБ.К - FПР) = f*r*z*(mK*rK2-FПР)

где f — коэффициент тре­ния; r — радиус поверх­ности трения; z — количе­ство колодок

(грузиков), z=2, 3, 4; rК — расстоя­ние до центра тяжести ко­лодки.

Из выражения (*) при заданных Мпр, w, mк определяем необходимую силу пружины Fпр. Для муфты, изобра­женной на рис. 37.2,б, передаваемый момент:

МПР = f*r*z*( FПР - mK*rK2)


Муфты свободного хода (обгонные муфты) (рис. 37.3,а) пере­дают вращение от ведущего вала 1 только в одну сторону, например против движения часовой стрелки. При передаче движения в обрат­ную сторону ведущий элемент муфты начинает проскальзывать относительно ведомого элемента 2. Соединение элементов муфты, а следовательно, и валов происходит в результате заклинивания шариков 3 (или роликов) в угловых зазорах. Для увеличения быстродействия муфты применяют пружины 4. Муфта проскальзы­вает, если частота вращения n2 ведомого элемента превышает ча­стоту вращения n1 ведущего, т. е. когда ведомый элемент начинает обгонять ведущий. При расчете муфты, зная силу пружины Fпр и задаваясь значением угла заклинивания α (α = 7...100), находим силу трения: FТР =

При заданном моменте нагрузки Мн на ведомой части муфты мо­мент на ведущей части муфты:

МВЩ = МН + 2*FТР*r + МТР

где r - радиус тормозного барабана; Мтр — момент трения в опо­рах муфты. К.п.д. муфты

η = МНВЩ.

Важное место в расчете муфты занимает проверка элементов муфты на контактную прочность:

Н]

где Епр = 2Е1Е2/(Е1 + Е2); Е1, Е2 — модули упругости материа­лов шарика и центральной части муфты; К — приведенный радиус кривизны соприкасающихся поверхностей.

Муфты необратимого движения (невозвратные муфты) применяют при недопустимости обратной передачи движения — от ведомого вала к ведущему. Передача движения от ведущего вала к ведомому допускается в обоих направлениях. На рис. 37.3, б показана конструкция муфты, ведущим элементом которой является вилка /. При вращении, например по ходу часовой стрелки, вилка своими выступами давит на ролики 4 и, выводя их из угловых впадин и преодолевая усилия пружин 6, прижимает к крестовине 3, закреп­ленной на ведомом валу. При вращении в обратном направлении вилка давит на ролики 2 и приводит в движение ведомый вал. Если вращение передается от крестовины (ведомого вала), то она, надав­ливая, например, на ролики 2, в то же время заклинивает ролики 4 между собой и неподвижной втулкой 5, останавливая тем самым движение. При перемене направления вращения заклиниваются ролики 2. Пружины 6 служат для выбора зазоров и способствуют быстродействию муфты. Расчет муфты необратимого движения производят аналогично расчету обгонных муфт.