Raportul de transmisie melcat. Unelte melcate

4. Numărul de dinți ai roții melcate Z 2 este determinat de formula:

Z 2 = Z 1 ·U, (87)

5. Coeficientul diametrului melcului q (numărul de module care se încadrează în melcul cercului despărțitor) se ia q=8 sau 10, iar pentru roți dințate ușor încărcate - T 2 ≤ 300 N∙m q=12 sau 14.

6. Unghiul de înclinare al virei vierme:

7. Factorul de concentrare a sarcinii K Нβ:

La sarcina constanta K Нβ =1 și cu o variabilă

(89)

unde Z 2 este numărul dinților roții;

Θ – coeficientul de deformare a viermei (Tabelul 16);

χ este un coeficient care ține cont de natura modificării sarcinii: cu o sarcină constantă χ=1, cu o sarcină variabilă χ=0,6 și cu fluctuații semnificative χ=0,3.

Coeficientul de sarcină dinamică este luat în intervalul K N V =1,0…1,3.

8. Cuplu pe vierme:

unde P 1 – puterea pe vierme, kW;

ω 1 – viteza unghiulara vierme, rad/s.

9. Cuplu pe roata melcat:

T 2 =T 1 ∙u∙η, N×m (90)

unde u este raportul de transmisie al angrenajului melcat;

η – randament angrenaj melcat (acceptat la: Z 1 =1; η=0,7...0,75; la Z 1 =2; η=0,75...0,82; la: Z 1 =4; η=0,82... 0,92).

Tabelul 16 - Coeficientul de deformare a viermelor Ө in

în funcție de Z 1 și q

Z 1	q
		12,5

10. Distanța dintre centru pe baza rezistenței de contact a dinților roții:

mm (91)

unde [σ] Н – admisibil stresul de contact dinți roată, N/mm 2;

q – coeficientul diametrelor viermilor;

Z 2 – numărul dinților roții;

T 2 – cuplul pe roată, N×m.

Valorile unui W ar trebui rotunjite conform GOST 2144-76.

primul rând – 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500;

al 2-lea rând – 140; 180; 225; 280; 355; 450.

11. Modul angrenaj melcat:

Rotunjiți valoarea rezultată conform standardului la cea mai apropiată serie:

primul rând – 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20,0;

al 2-lea rând – 3,0; 3,5; 6,0; 7,0; 12.0.

12. Determinați noua valoare a distanței centrale:

și w = , mm (93)

13. Efectuați un calcul de test pentru rezistența de contact folosind formula:

, MPa (94)

Valoarea coeficientului de sarcină dinamică K N V este selectată din tabelul 17 din relațiile:

Tabelul 17 - Valoarea coeficientului K N V

V, m/s
K N V		1,07	1,14	1,22	1,3

Viteza periferică a viermei:

V=ω 1 · , m/s (95)

Diametrul pasului viermei:

d 1 =m q, mm (96)

14. Verificați calculul dinților roții pe baza tensiunilor de încovoiere:

, MPa (97)

unde K Fβ = K Нβ și K FV = K Н V coeficienți (definiți mai devreme);

valorile coeficientului de formă a dintelui roții melcate sunt preluate din tabelul 18 în funcție de numărul echivalent de dinți și;

d 2 – diametrul pas al roții.

Tabelul 18 – Valorile coeficientului formei dintelui Y F


1,98	1,88	1,85	1,80	1,76	1,71	1,64	1,61

1,55	1,48	1,45	1,40	1,34	1,30	1,27	1,24

Efort de încovoiere permis pentru dinții roților melcate din bronz: când dinții funcționează pe o parte

când dinții lucrează pe ambele părți (în marșarier)

, MPa (99)

unde σ T și σ b sunt rezistența la curgere și respectiv rezistența la rupere a bronzului (a se vedea tabelul 13).

Factor de durabilitate (100)

unde N 0 =10 6, numărul echivalent de cicluri de tensiuni N E este determinat de formula, unde exponentul m=9. Dacă N E<10 6 , то принимают N Е =10 6 , а если N Е >25·10 6, apoi luați N E =25·10 6.

Efort de încovoiere admisibil [σ F2 ] pentru dinții roților melcate din fontă când dinții lucrează pe o parte [σ F2 ]= când dinții lucrează pe ambele părți [σ F2 ]=

unde σ bu este rezistența la încovoiere a fontei (vezi tabelul 13).

15. Viteza de alunecare a viermei:

, m/s (101)

unde m este modulul de transmisie, mm;

ω 1 – viteza unghiulară a viermelui, rad/s;

Z 1 – numărul de spire de vierme.

16. Eficiența unui angrenaj melcat luând în considerare pierderile din suporturile de transmisie:

, (102)

unde γ este unghiul de pas al virajului viermei;

φ 1 – unghi de frecare redus (selectat din tabelul 19).

17. Dimensiuni vierme:

Diametrul pas al viermelui, d 1 =q·m, mm.

Diametrul vârfurilor (diametrul exterior) d а1 = d 1 +2m, mm.

Diametrul depresiunilor, mm (pentru arhimede și convolut)

, mm (103)

Lungimea piesei tăiate B≥(C 1 +C 2 Z 2) m+25, mm (104)

Unghi de înfășurare condiționat , (108)

Tabelul 19 - Coeficient de frecare redus f 1 și unghi de frecare φ 1 atunci când o roată melcă din bronz fosforic funcționează pe un melc de oțel

V C K	f 1	φ 1	V C K	f 1	φ 1
0,01	0,11-0,12	6 0 17-6 0 51	2,0	0,035-0,45	2 0 00-2 0 35
0,10	0,08-0,09	4 0 34-5 0 06	2,5	0,030-0,040	1 0 43-2 0 17
0,25	0,065-0,075	3 0 43-4 0 17	3,0	0,028-0,035	1 0 36-2 0 00
0,5	0,055-0,065

Etichete; Unelte melcate, ax melcat, inel melcat, vierme de bronz, angrenaj melcat, melcat melcat, melcat melcat, melcat melcat, melcat melcat, angrenaje, melcat

Roțile melcate sunt folosite pentru a transmite mișcarea de rotație între arbori, al căror unghi de trecere a osiilor este de obicei 0 = 90° (Fig. 2.5.1).

Figura 2.5.1. Unelte melcate: 1 - melc; 2 - coroana roții melcate.

În cele mai multe cazuri, unitatea este un vierme, adică un șurub scurt cu filet trapezoidal sau similar.

Pentru a se potrivi corpului vierme, coroana roții melcate are dinți arcuați, ceea ce mărește lungimea liniilor de contact în zona de angajare.

Un angrenaj melcat este un angrenaj angrenaj-șurub, a cărui mișcare este efectuată conform principiului unei perechi de șuruburi.

6.1.2 Domeniul de aplicare al angrenajelor melcate

Angrenajele melcate sunt utilizate pentru puteri mici și medii, de obicei nu depășesc 100 kW. Utilizarea angrenajelor la putere mare este neeconomică din cauza randamentului relativ scăzut și necesită măsuri speciale de răcire a angrenajului pentru a evita încălzirea puternică. Roțile melcate sunt utilizate pe scară largă la mașinile de ridicare și transport, troleibuze și mai ales acolo unde este necesară o precizie cinematică ridicată (dispozitive de separare a mașinilor-unelte, mecanisme de ghidare etc.). Pentru a evita supraîncălzirea, este de preferat să folosiți angrenaje melcate în antrenări periodice (mai degrabă decât continue).

6.1.3 Avantajele angrenajului melcat

1) Funcționare lină și silentioasă.
2) Compactitatea și greutatea relativ mică a structurii.
3) Posibilitatea unei reduceri mari, adică obținerea unor rapoarte mari de transmisie (în unele cazuri în transmisii fără putere până la 1000).
4) Posibilitatea de a obține o transmisie cu autofrânare, adică să permită transmiterea mișcării numai de la melcat la roată. Auto-frânarea angrenajului melcat permite implementarea mecanismului fără un dispozitiv de frânare care împiedică rotirea inversă a roții.
5) Precizie cinematică ridicată.

6.1.4 Dezavantajele angrenajului melcat

1) Eficiență relativ scăzută datorită alunecării spirelor melcate de-a lungul dinților roții.
2) Degajare semnificativă de căldură în zona de angajare a viermei cu roata.
3) Necesitatea aplicării pentru coroane roți melcate materiale anti-fricțiune limitate.
4) Uzură crescută și tendință de gripare.

6.1.5 Clasificarea angrenajelor melcate

În funcție de forma suprafeței exterioare a melcului (Fig. 2.5.2), angrenajele sunt disponibile cu un melc cilindric (a) sau globoid (b).

Angrenajul globoid are o eficiență sporită și o capacitate portantă mai mare, dar este dificil de fabricat și este foarte sensibil la deplasarea axială a melcului cauzată de uzura rulmenților.

1. În funcție de direcția liniei elicei melcate, angrenajele melcate vin cu direcția dreapta și stânga a liniei helix.
2. În funcție de numărul de spire (începerile firului) ale melcului, angrenajele sunt disponibile cu un melc cu o singură tură sau cu mai multe ture.

Figura 2.5.2. Diagramele angrenajelor melcate

3. În funcție de locația melcului față de roată (Fig. 2.5.3), angrenajele pot fi: cu melme inferioare (a), laterale (b) și superioare (c). Cel mai adesea, locația viermelui este dictată de condițiile de proiectare ale produsului. Viermele inferior este utilizat de obicei la o viteză periferică a viermei u1-5 m/s pentru a evita pierderile datorate amestecării și stropirii uleiului.
4. În funcție de forma suprafeței elicoidale a filetului unui vierme cilindric, roți dințate pot fi: cu viermi arhimedieni, convoluți și evolvenți. Fiecare dintre ele necesită o metodă specială de tăiere.

Figura 2.3.3 Tipuri de localizare a viermilor

Un vierme involvent este un angrenaj elicoidal cilindric cu un profil involvent și un număr de dinți egal cu numărul de spire ale viermelui.

Practica a arătat că, cu aceeași calitate de fabricație, forma profilului de tăiere cu melc are un efect redus asupra performanței transmisiei. Alegerea profilului de tăiere cu melc depinde de metoda de fabricație și este legată și de forma sculei pentru tăierea roții melcate.

Cei mai răspândiți sunt viermii arhimedieni (Fig. 2.5.4.

Figura 2.5.4 Viermele lui Arhimede

6.1.6 Relații geometrice de bază într-un angrenaj melcat

Dimensiunile geometrice ale viermei și roții sunt determinate folosind formule similare cu cele pentru roți dintate. Într-un angrenaj melcat, modulul axial calculat al melcului m este egal cu modulul de capăt al roții melcate. Valorile modulelor de calcul m sunt selectate din intervalul: 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 mm.

6.1.7 De bază dimensiuni geometrice vierme (Fig. 2.5.6):

Figura 2.5.6 Parametri geometrici vierme

Unghiul profilului bobinei în secțiunea axială 2a = 40°
pasul de vierme calculat (2.5.1),
unde este modulul de calcul (2.5.2),
cursa de viraj (2.5.3),
unde z1 este numărul de spire ale viermelui;
- înălțimea capului elicei vierme și a dintelui de roată;
- inaltimea piciorului bobinei melcate si a dintelui de roata;
- diametrul pas al melcului, adică diametrul cilindrului melcat pe care grosimea spirei este egală cu lățimea cavității,
Unde q— numărul de module în diametrul pasului vierme sau coeficient de diametru vierme.
Pentru a preveni viermele să fie prea subțire, q creste cu scadere m. Viermele subțiri suferă deviații mari în timpul funcționării, ceea ce perturbă angajarea corectă.

Valorile coeficienților diametrului viermei q sunt selectate din următorul interval: 7,1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2; 12,5; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25,0.

Lungimea părții tăiate a viermelui depinde de numărul de spire.

6.1.8 Dimensiunile geometrice de bază ale roții melcate

Figura 2.5.7 Parametrii geometrici ai roții melcate

diametrul vârfurilor spirelor (2.5.4),
diametrul vârfurilor spirelor (2.5.5),
diametrul pasului (2.5.6),
diametrul vârfurilor dinților (2.5.7),
diametrul cavității roții (2.5.8)
distanta centru - parametrul principal unelte melcate

(2.5.9)

unde este coeficientul de deplasare a sculei,
cel mai mare diametru al roții melcate

(2.5.10)

Lățimea jantei roții melcate depinde de numărul de spire ale melcului: GOST recomandă combinații de parametri z1, z2, q, m, care asigură, la distanțe standard, diferite rapoarte de transmisie u..

6.1.9 Elemente structurale unelte melcate

În cele mai multe cazuri, viermele este realizat dintr-o singură bucată cu axul pentru a asigura rigiditatea viermei.

Pentru a economisi bronzul, inelul dințat al roții melcate este realizat separat de discul din fontă sau oțel:
1) o roată cu coroană presată. Acest design este utilizat pentru roți cu diametre mici în producția la scară mică (Fig. 2.5.8).

Figura 2.5.8 Roată cu jantă presată

2) o roată cu o jantă înșurubată. Acest design este utilizat pentru roți cu diametre mai mari de 400 mm (Fig. 2.5.9)

Figura 2.5.9 Roată cu jantă înșurubată

3) o roată cu o coroană turnată pe un centru de oțel. Acest design este utilizat în producția de serie și în masă (Fig. 2.5.10)

Figura 2.5.10 roată cu coroană turnată Etichete; Angrenaje melcate, ax melcat, angrenaj melcat, melcat de bronz, melcat, melcat, melcat, melcat, melcat, melcat, angrenaj melcat, melcat

L.5 Angrenaje melcate.

1. Informații generale, dispozitiv de transmisie, materiale, domeniul de aplicare, avantaje și dezavantaje.

2. Raportul geometric al dimensiunilor unui angrenaj melcat cu un melc arhimedian.

3. Criterii de bază pentru performanța angrenajelor melcate și calculele rezistenței acestora.

4. Calculul termic al angrenajului melcat.

5. Secvența calculelor de proiectare a angrenajelor melcate.

1. Informații generale, dispozitiv de transmisie, materiale, domeniul de aplicare, avantaje și dezavantaje.

Unelte melcate(Fig. 5.1, p. 131 Marhel) – un mecanism pentru transmiterea rotației între arbori prin intermediul unui șurub melcat (melc melcat 1) și o roată melcat asociată 2.

Axele geometrice ale arborilor se intersectează la un unghi de 90 0. Elementul conducător aici este de obicei un melc (de obicei un șurub cu filet trapezoidal), elementul antrenat este o roată melcat cu dinți de formă specială, obținuți ca urmare a îndoirii reciproce cu spirele viermei.

Există două tipuri de angrenaje melcate: cilindrice (cu melcuri cilindrice, vezi Fig. 5.1, O, V); globoid (cu viermi globoizi, vezi Fig. 5.1, b).

Angrenajele melcate sunt utilizate pentru putere mică și medie în diferite ramuri ale ingineriei mecanice.

Întrebare : Care dintre angrenajele cilindrice și conice sunt folosite pentru a transmite rotația între arbori ale căror axe sunt încrucișate?

-Pentru a transmite rotația între arbori ale căror axe sunt încrucișate, sunt acceptabile șuruburi cilindrice și roți dințate hipoide conice.

Un angrenaj melcat al cărui melc și roată au suprafețe de separare și de pornire cilindrice se numeșteangrenaj melcat cilindric.

În funcție de forma profilului bobinei, se disting următoarele:

Viermele lui Arhimede (Fig. 5.2, O) este un vierme cilindric, al cărui profil de capăt al bobinei este o spirală arhimediană. Acest vierme este similar cu un șurub acme;

Vierme involut (Fig. 5.2, b); are un profil de bobină evolventă în secțiunea sa de capăt (ca un angrenaj elicoidal);

Vierme contort; profilul de capăt al bobinei este o evolventă alungită sau scurtată.

În inginerie mecanică, cei mai obișnuiți viermi cilindrici sunt arhimedean viermi. Ele pot fi tăiate pe strunguri convenționale sau mașini de frezat filet.

În funcție de numărul de ture, viermii sunt împărțiți în single-start și multi-start, iar în funcție de direcția virajului - stânga sau dreapta. Cea mai comună este direcția corectă cu numărul de spire melcate în funcție de raportul de transmisie ;alese pentru a asigura numărul dinților roții

.

Odată cu creșterea numărului de porniri (învârtiri) ale viermelui, unghiul de elevație al helixului crește, ceea ce crește eficiența transmisiei. Prin urmare, nu se recomandă utilizarea viermilor cu un singur fir (cu o singură tură), decât dacă este absolut necesar.

În cele mai multe cazuri, viermii sunt fabricați dintr-o singură bucată cu axul, mai rar - separat de arbore și apoi fixați pe acesta.

Roata melcat (Fig. 5.1,a), spre deosebire de angrenajele elicoidale, are o formă de dinte concavă, care ajută la potrivirea spirelor viermei.

Direcția și unghiul de înălțare a dinților roții melcate corespund direcției și unghiului de ridicare a spirelor viermei.

Numărul minim de dinți de roată

determinată din condiția absenței subcotării și asigurării unei suprafețe de angajare suficiente. Pentru transmisiile de putere se recomandă să luați

, în transmisiile cinematice auxiliare

. Numărul maxim de dinți nu este limitat, dar în transmisiile de putere 50-60 (până la 80) sunt mai des acceptați. În angrenajele cinematice poate ajunge până la 600-1000.

Întrebare : Ce viteze sunt prezentate în Fig. 5.2?

- În fig. 5.2 prezintă angrenaje melcate cilindrice.

Angrenajul melcat prezentat în Fig. 5.4 se numește globoid. Turnurile viermelui său sunt situate pe suprafața globoidă (torus). Acest angrenaj a apărut relativ recent, are o capacitate de încărcare crescută (de 1,5-2 ori mai mare decât cea a angrenajelor melcate convenționale), deoarece linia de contact în angrenajele globoide este poziționată favorabil, ceea ce îmbunătățește condițiile de formare a penelor de ulei și o mare numărul de dinți de roată și rotații ale melcatului.

Angrenajele globoide necesită o precizie sporită în fabricație și instalare și răcire artificială. Aceste angrenaje sunt utilizate mai rar decât angrenajele cilindrice.

Întrebare: Care este modalitatea principală de a obține capacitatea de încărcare crescută a angrenajelor globoide în comparație cu angrenajele melcate cilindrice?

- Vimele dintr-un angrenaj globoid acoperă roata într-un arc (comparați Fig. 5.2 și Fig. 5.4), prin urmare, cu aceleași dimensiuni de gabarit, un număr mare de dinți sunt angrenați simultan în cuplare decât într-un angrenaj melcat cilindric convențional, astfel încât angrenajele globoide pot transmite cu aceleași și aceleași dimensiuni de gabarit, mai multă putere.

Materiale angrenaj melcat.

Materialele din angrenajul melcat trebuie să combine un coeficient de frecare scăzut, să aibă rezistență crescută la uzură și să aibă o tendință redusă de gripare. De obicei, acestea sunt materiale eterogene.

Viermele sunt fabricate în principal din oțel de clase 40,45,50, călit la H.R.C.45-55 ; 15X; 20X; 40X; 40ХН; 12ХН3, 18ХГТ cu carburare și întărire la H.R.C.58-63 .

Roțile melcate (sau jantele lor) sunt fabricate numai din aliaje antifricțiune.

La viteze de alunecare de până la 2 m/s și roți cu diametre mari, pentru fabricarea acestora pot fi utilizate fontă de clase SCh15, SCh20, SCh25; până la 6 m/s - se folosește bronz aluminiu-fier BrA9Zh4, până la 25 m/s și pentru lucrări de lungă durată fără întrerupere se utilizează bronz de staniu BrO10F, bronz de staniu-nichel BrONF.

Întrebare : Este posibil să se facă un vierme din fontă sau din bronz?

- Nu este recomandat. Numai pentru angrenaje necritice cu viteză mică, fonta cenușie este folosită pentru a face melcuri pentru a salva aliaje neferoase în angrenaje necritice (neputere) cu roți cu diametru mare, melcul este din bronz.

Întrebare : Numiți combinațiile comune de materiale pentru un melc și o roată melc:

Fontă din oțel;

Fontă-fontă;

Bronz - otel;

Otel - bronz;

Fontă - bronz.

-Raspuns: otel – bronz.

Raportul de transmisie melcatu determinată din condiția ca pentru fiecare rotație a viermei roata să se rotească cu un număr de dinți egal cu numărul de spire ale viermei: