Детали машин и основы конструирования - часть 8

 

33

Вследствие      нагрева,  вызванного  трением,  червячные  передачи  нуж-

даются  также  и  в  тепловом  расчёте.  Практика    показывает,  что  механизм 
опасно нагревать выше 95

о

С. Допускаемая температура назначается  65 

o

C.  

Уравнение  для  теплового  расчёта  составляется  из  баланса  тепловой 

энергии,  а  именно:  выделяемое  червячной  парой  тепло  должно  полно-
стью отводиться в окружающую среду 

Q

выделяемое

 =  Q

отводимое

.  

Решая  это  уравнение,  находим  температуру  редуктора,  передающего 

заданную мощность N 

t = [860N(1-η)] / [K

T 

S(1-Ψ)] + t

o

. 

где  K

T

 –  коэффициент теплоотдачи, S – поверхность охлаждения (корпус),  

t

o

 –  температура окружающей среды,  

Ψ

 – коэффициент теплоотвода в пол.  

 

В  случае,  когда  расчётная  температура  превышает  допускаемую,  то 

следует  предусмотреть  отвод  избыточной  теплоты.  Это  достигается  оребре-
нием  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. Одна-
ко  цветные  металлы  дороги  и  поэтому  из  бронзы  выполняется  лишь  зубча-

тый  венец,  который  крепится 
на 

сравнительно 

дешёвой 

стальной  ступице.  Таким  обра-
зом,  червячное  колесо - сбо-
рочная единица, где  самые по-
пулярные  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. 

      

СОЕДИНЕНИЕ ВЕНЦА СО СТУПИЦЕЙ 

       

ОТЛИВКА                       ФЛАНЕЦ                        ПОСАДКА 

       В СТУПИЦУ            ПОД БОЛТЫ            С НАТЯГОМ

 

34

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). 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 

V

 Каково назначение передач в машинах ? 

V

 Каковы области применения прямозубых и косозубых передач ? 

V

 Каковы сравнительные достоинства прямозубых и косозубых колёс ? 

V

 Как определяется передаточное отношение  и передаточное число ? 

V

 Каковы главные виды разрушений зубчатых колёс ? 

V

 Какие силы действуют в зубчатом зацеплении ? 

V

 Какие  допущения  принимаются  при  расчёте  зубьев  на  контактную  проч-

ность ? 

V

 По какой расчётной схеме выполняется расчёт зубьев на изгиб ? 

V

 В чём заключаются достоинства и недостатки планетарных передач ? 

V

 Для чего созданы волновые передачи и в чём заключается принцип их ра-

боты ? 

V

 В чём заключаются достоинства и недостатки волновых передач ? 

V

 Для чего созданы зацепления Новикова и в чём заключается принцип кон-

струкции их зубьев ? 

V

 В чём заключаются достоинства и недостатки зацеплений Новикова ? 

V

 В чём заключается принцип конструкции червячной передачи ? 

V

 Каковы достоинства и недостатки червячных передач ? 

V

 Какое свойство червячной передачи отличает её от других передач ? 

V

 Каковы основные причины поломок червячных передач ? 

V

 Из каких условий находят температуру червячной передачи ? 

V

 Какие  методы  могут  применяться  для  снижения  температуры  червячной 

передачи ? 

V

 Какие материалы должны применяться для червячной передачи ? 

V

 Каковы особенности конструкции червячных колёс ? 

 
 
 

 

35

4.2. ПЕРЕДАЧИ  ТРЕНИЕМ   (сцеплением)  

 
4.2.1.         ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ 

Передают движение за счёт сил трения (лат. frictio – трение). Про-

стейшие передачи состоят из двух цилиндрических или конических роликов - 
катков.  

Главное  условие  работы  передачи 

состоит  в  том,  что  момент  сил    трения 
между катками должен быть больше пе-
редаваемого вращающего момента.  

Передаточное  отношение  цилинд-

рической  фрикционной  передачи  опре-
деляют как отношение частот вращения 
или диаметров тел качения.  

 

U = n

1

/n

2

=D

2

/[D

1

(1-

ε

)], 

где ε – коэффициент скольжения (0,05 - для передач "всухую";  0,01 – для пе-
редач со смазкой и большими передаточными отношениями). 

Для конической передачи – вместо диаметров берут  углы конусов. 
Фрикционные передачи выполняются либо с постоянным, либо с регу-

лируемым  передаточным отношением (вариаторы). 

Передачи с постоянным передаточным отношением  применяются ред-

ко, главным образом, в кинематических цепях приборов, например, магнито-
фонов и т.п. Они уступают зубчатым передачам в несущей способности. Зато 
фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и в силовых 
передачах  для  бесступенчатого  регулирования  скорости.  Зубчатые  передачи 
не позволяют такого регулирования. 

 

Достоинства фрикционных передач: 

  простота тел качения; 
  равномерность вращения, что удобно для приборов; 
  возможность плавного регулирования скорости; 
  отсутствие мёртвого хода при реверсе передачи.  

Недостатки фрикционных передач: 

 ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ   КОНИЧЕСКАЯ 

 ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ 

 

36

` 

потребность в прижимных устройствах; 

` 

большие нагрузки на валы, т.к. необходимо прижатие дисков;  

` 

большие потери на трение; 

` 

повреждение катков при пробуксовке; 

` 

неточность передаточных отношений из-за пробуксовки. 

Основными видами поломок фрикционных передач являются: 

U

  усталостное выкрашивание (в передачах с  жидкостным трением смазки, когда 

износ сводится к минимуму); 

U

  износ (в  передачах без смазки); 

U

  задир поверхности при пробуксовке. 

 

Поскольку всё это следствие высоких контактных напряжений сжатия, то  в 

качестве  проектировочного  выполняется  расчёт  по  допускаемым  контактным  на-
пряжениям [29]. Здесь  применяется  формула  Герца-Беляева,  которая,  собственно 
говоря, и была выведена для этого случая.  Исходя из допускаемых контактных на-
пряжений,  свойств  материала  и  передаваемой  мощности  определяются  диаметры 
фрикционных колёс 

[ ]

.

;

1292

*

*

2

1

2

3

2

2

1

1

UD

D

U

n

N

f

E

D

K

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

σ

ψ

β

 

Основные требования к материалам фрикционных колёс: 

Î

 

высокая износостойкость и поверхностная прочность; 

Î

 

высокий коэффициент  трения (во избежание больших сил сжатия); 

Î

 

высокий модуль упругости (чтобы площадка контакта, а значит и по-
тери на трение были малы). 

Наиболее пригодными оказываются шарикоподшипниковые стали типа 

ШХ15 или 18ХГТ, 18Х2Н4МА. 

Разработаны  специальные  фрикционные  пластмассы  с  асбестовым  и 

целлюлозным  наполнителем,  коэффициент  трения  которых  достигает 0,5. 
Широко применяется текстолит. 

Более надёжны передачи, у которых ведущий каток твёрже, чем ведо-

мый, т.к. тогда при пробуксовке не образуются лыски.