Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Для сравнительно малых Рис. 6.8 и средних диаметров, преиму- щественно применяют соединения с прямобочными зубьями,так как эвольвентные протяжки дороже прямобочных*. В соответствии с этим стандарты на зубчатые соединения предусматривают диаметры валов до 500 мм с эвольвентными зубьями и только до 125 мм с прямобочными. Соединения с эвольвентными зубьями выполняют с центрированием по боковым граням (рис. 6.8, а) или наружному ~ Это связано с трудностями образования режущих кромок на боковых поверхностях фасонных профилей эвольвентных зубьев протяжки. 92 Ийр:IIКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 диаметру вала (рис.
6,8, б), Наиболее распространен первый способ. В отличие от зубчатых колес угол профиля эвольвентных зубьев соединения увеличен до 30', а высота уменьшена до 0,9...1 модуля. Эвольвснтные зубья меньше ослабляют вал вследствие радиусных галтелей у основания зубьев. Так же как и прямоб очные, их можно применять в соединениях, подвижных вдоль оси вала. 9 6.6. Осыовные критерии работоспособности и расчета Основными критериями работоспособности и расчета зубчатых соединений являются: 1. Сопротивление рабочих поверхностей смятию, 2. Сопротивление изнашиванию от фретингкоррозии (от англ. Гге1 — разъедать). Изнашивание при фретингкоррозии — это коррозионно-механическое изнашивание при малых относительных колебательных перемещениях соприкасающихся поверхностей.
В зубчатых соединениях такие перемещения связаны с деформациями и зазорами. Нетрудно понять, что циклические деформации изгиба вращающегося вала распространяются в отверстие ступицы и сопровождаются относительными микроперемещениями (см. рис. 7.8), Деформации кручения также сопровождаются микросдвигами, но в отличие от изгиба они циклические только при переменном крутящем моменте. Если соединение нагружено поперечной силой Г (рис.
6.9), не изменяющей своего положения при вращении вала (например, сиЛы в зацеплении зубчатой передачи), то зазоры в соединении выбираются то в одну, то в другую сторону, т. е, возникают колебательные перемещения. Кроме того, сила Р /Г~ +72, смещенная от середины ступицы, образует опрокидывающий момент М,„„, = Ге, который сопровождается кон- Рис. 6.9 центрацией нагрузки у ближнего края ступицы, Опрокидывающий момент вызывает и осевая сила Г„от которой М,„2=0,5Г,а„, где Ȅ— диаметр начальной окружности колеса, С М,„,=М,„„+М.„„связана не только концентрация нагрузки, но и циклическйе перемещения в соединении. Из сказанного следует, что коррозионно-механическое изнашивание можно уменьшить путем сокращения зазоров в соединении и расположением зубчатого венца посередине 93 Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 В табл.
6.1 приведены значения 1су,„1 для изделий общего машиностроения и подъемно-транспортных устройств, рассчитанных на длительный срок службы. В специальных отраслях машиностроения рекомендуют свои значения с учетом специфики эксплуатации (срок службы, режим нагрузки и пр,), качества изготовления, прочности материалов и др. Например, в станкостроении рекомендуют более низкие значения: 1а,„] =12...20 МПа для неподвижных соединений и 1гу,„1= =4.„7 МПа для подвижных без нагрузки — здесь учитывают влияние соединений на точность станков; в авиации для соединений валов с зубчатыми колесами рекомендуют более высокие значения 1 су,„ 1= 50...100 МПа †стремлен получить легкие конструкции. Таблица 6.1 Примечания а — тяжелые условия эксплуатации — нагрузка знакопеременная с ударами, вибрации большой частоты и амплитуды; плохие условия смазки в подвижных соединениях, невысокая точность изготовления; б — условия эксплуатации средние; в— условия эксплуатации хорошие.
Меньшие значения — для легких режимов нагрузки 1см, классификацию режимов в табл. 6.4), Расчет по ГОСТ 21425 — 75. Этот уточненный расчет разработан пока только для прямобочных зубчатых соединений валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями, за исключением шкивов, паразитных шестерен и специальных соединений для компенсации перекоса или несоосности валов. Соединения шкивов и паразитных шестерен имеют иную схему нагружения и большие радиальные силы.
При расчете по ГОСТУ учитывают неравномерность распределения нагрузки по зубьям и длине зубьев ~связанную с погрешностями изготовления и перекосами деталей от нагрузки), приработку рабочих поверхностей, срок службы и пр. Нагрузочная способность соединения определяется как меньшая из двух значений, полученных по расчету на смятие и на износ, Расчет иа смятие предупреждает пластические деформации рабочих поверхностей зубьев при перегрузках. При записи 95 Ийр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 расчетных формул в ГОСТе принято все корректирующие коэффициенты учитывать при расчеге допускаемых напряжений.
При этом формулу (6.5) записывают в виде а,„=2Т/(~Ьй„!) <1ст,„~, (6.6) К~ ~Ф ~г го 1д 5б к2 1 о,~ 96 а допускаемые напряжения 1 о,„1 = ст,/(лК,К„РК„К,), (6.7) где а, — предел текучести материала рабочих поверхностей зубьев детали меньшей твердости (см. табл. 8.8); я=1,25...1,4— коэффициент запаса прочности: меньшие значения — для не- закаленных рабочих поверхностей, большие — для закаленных; К, †коэффицие неравномерности распределения нагрузки между з бьями (по табл. 6.2) в зависимости от параметра ф = Га~, / 2Т), для соединения зубчатого колеса с валом ф=Ы„/( „сози„), где и„— угол зацепления; К„,— коэффициент продольной концентрации нагрузки; К„=К, +Х,— 1 при расположении зубчатого венца со стороны крутящего момента вала (как на рис.
6.9); если крутящий момент вала будет с другой стороны (справа на рис. 6.9), то Х„принимают равным большему из К„, и К„К,„— коэффициент концентрации нагрузки от закручивания вала (по табл. 6.3); К, — коэффициент концентрации нагрузки от несимметричного рас- 6 положения зубчатого венца относительно ступицы (по графику рис. 6.11) в зависимости от параметров 6~ ~ (см. ффиц К) и а = ~ М,„„~/(Л) (см. рис. 6.9). Для соединения цилиндрического прямозубого колеса с валом в=е//, дй ~У ~Ф О~ Об косозубого е=е/1+(0,5Ы, /() орсона„. Знак «+» — при одном направлении опрокидывающих моментов М,„, и М,„„~ (см. ~ 6.6), знак « — » — при разных направлениях.
Для соедйнений, нагруженных только крутящим моментом, Х, = 1; ʄ— коэффициент концентрации нагрузки от погрешностей изготовления. До приработки при высокой точности изготовления (погрешности шага зубьев и непараллельность их по осям вала и ступицы менее 0,02 мм) К„= 1,1...1,2, при более низкой точности изготовления К„=1,3...1,6. После приработки К„=1. Приработка возможна при твердости материала < 350 НВ (или < 35 НКС) хотя бы у одной из деталей соединения; К, — коэффициент динамичности нагрузки.
При систематичной знако переменной нагрузке (реверсирование без ударов) Примечание. Для соединений, нагруженных только крутящим моментом, К,=К',=1. Таблица 6.3 Значение К„„при 1/~0 Серия соединения Диаметр О, мм 1,0 1,5 2,0 2,5 До 26 30...50 58...120 1,3/1,1 1,5/1,2 1,8/1,3 1,7/1,2 2,0/1,3 2,6/1,4 2,2/1,4 2,6/1,5 3,4/1,7 2,5/1,5 3,3/1,8 4,2/2,0 3,2/1,7 3,9/1,9 5,1/2,2 Легкая До 19 20...30 32...50 54...112 св. 112 1,6/1,2 1,7/1,2 1,9/1,3 2,4/1,4 2,8/1,5 2,1/1,3 2,3/1,4 2,8/1,5 3,5/1,7 4,1/1,9 2,8/1,5 3,0/1,6 3,7/1,8 4,8/2„1 5,5/2,5 3,5/1,7 3,8/1,9 4,6/2,! 5,8/2,4 6,8/2,7 4,1/1,9 4,5/2,1 5,5/2,3 7,0/2„8 8,2/3,1 Средняя 2,0/1,3 2,4/1,4 2,7/1,5 2,9/1,6 3,1/1,7 До 23 23...32 35...6,5 72...102 св.
102 3,0/1,6 3,5/1,8 4,!/1,9 3,4/2,0 4,7/2,1 4,0/1,9 4,7/2,1 5,3/2,2 5,5/2,4 6,2/2,5 5,0/2,2 5,7/2,4 6,8/2,7 7,0/2,8 7,8/3,0 6,0/2,5 7,0/2,8 8,0/3,1 8,5/3,3 9,3/3,6 Тяжелая Примечание. В числителе приведены значения для расчета на смятие соединений с неприрабатываюшимися рабочими поверхностями — твердость )40 НКС (закалка, цементация). В знаменателе — для расчета на смятие н износ соединений с прирабатываюшимися поверхностями при твердости <35 НКС (улучшение) хотя бы у одной нз деталей соединения и при переменной нагрузке, при постоянной нагрузке н прирабатывающемся материале, после приработки К р=! — при расчете на смятне. Прн расчете на износ при постоянном режиме нагрузки К 1 — прн любой твердости. Расчет на износ. Различают расчеты, когда износ допускается при некотором ограниченном сроке службы и когда износ не допускается или он практически мал при неограниченно большом сроке службы (расчет на безызносную работу).
Соединения, нагруженные только крутящим моментом ~например, муфты с валами), на износ не рассчитываются (см. ~ 6.6). Расчет на износ выполняют по условию осм = 2Т/(™ср/) -- ~~-~см~нзн, (6.8) где ~о',„1„„— допускаемое напряжение по износу; 4-2 4 ЬйрЯКигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 К, ъ 2 при частом реверсировании, К, = 2,5 при расчете на смятие незакаленных поверхностей; при действии редких пиковых нагрузок значения К, уменьшают.
При действии только пусковых перегрузок К, = Т„„,„/ Т, = 1,4...1,6, где Т„„,„и Т,— пусковой и номинальный моменты электродвигателя. Таблица 6.2 Ийр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Перед запресссднаб После запрессойт Рис. 7.! возникают удельное давление р и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать как крутящие, так и осевые нагрузки, Защемление вала во втулке позволяет, кроме того, нагружать соединение изгибающим моментом. В инженерной практике такое соединение называют прессовым. Оагрузочная способность прессового соединения прежде всего зависит от натяга, значение которого устанавливают в соответствии с нагрузкой.
Практически расчетный натяг очень невелик, он измеряется микрометрами и не может быть выполнен точно, Неизбежные погрешности производства приводят к рассеиванию натяга, а следовательно, и к рассеиванию нагрузочной сйособности соединения. Рассеивание натяга регламентируется стандартом допусков и посадок.
Изучение допусков и посадок является предметом курса «Основы взаимозаменяемости и технические измерения». В курсе «Детали машин» излагается расчет прочности соединения. Сборку любо!о прессового соединения выполняют одним из трех способов: прессованием, нагревом втулки, охлаждением вала. Прессование — распространенный и несложный способ сборки. Однако этому способу свойственны недостатки: смятие и частичное срезание (шабровка) шероховатостей посадочных поверхностей, возможность неравномерных деформаций деталей и повреждения их торцов.
Шаб- 4 4 ровка и смятие шероховатостей приводят к ослаблению прочности соеди- ' ™ нения до полутора раз по сравнению со сборкой нагревом или охлаждени- Рис. 7.2 ем. Для облегчения сборки и уменьшения шабровки концу вала и краю отверстия рекомендуют придавать коническую форму (рис. 7.2). Шабровка поверхностей контакта устраняется полностью при сборке по методу нагревания втулки (до 200...400' С) или охлаждения вала (твердая углекислота — 79' С, жидкий воздух в 19б' С). Недостатком метода нагревания является возможность изменения структуры металла, появление окалины и коробления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
