Godiershop.ru

Гудиер Шоп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зубчатое колесо

Зубчатое колесо

Зубча́тое колесо́ или шестерня́ [1] , зубчатка [2]  — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.

Обычно термины зубчатое колесо, шестерня, зубчатка являются синонимами, но некоторые авторы называют ведущее зубчатое колесо шестернёй, а ведомое — колесом [2] . Происхождение слова «шестерня́» доподлинно неизвестно, хотя встречаются предположения о связи с числом «шесть». Однако Л. В. Куркина выводит термин из слова «шест» (в смысле «ось») [3] .

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования крутящего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому крутящий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то крутящий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

От автора. Я нашел в интернете полезную программку в Excel 2007. Это автоматизированная табличка для расчета всех параметров прямозубого зубчатого колеса.

Скачать Скачать с зеркала

Итак, приступим к графическому построению профиля зубчатого колеса.

  1. Изобразите делительный диаметр с диаметром D, и центром шестерни O. Окружность показана красным цветом.
  2. Изобразите диаметр вершин зубьев (d1) с центром в точке O с радиусом большим на высоту головки зуба(зелёного цвета).
  3. Изобразите диаметр впадин зубьев (d2) с центром в точке O с радиусом меньшим на высоту ножки зуба (голубого цвета цвета).

  1. Проведите касательную к делительному диаметру (желтая).
  2. В точке касания под углом ? проведите линию зацепления, оранжевого цвета.
  3. Изобразите окружность касательную к линии зацепления, и центром в точке O. Эта окружность является основной и показана тёмно синего цвета.

  1. Отметьте точку A на диаметре вершин зубьев.
  2. На прямой соединяющие точки A и O отметьте точку B находящуюся на основной окружности.
  3. Разделите расстояние AB на 3 части и отметьте, точкой C, полученное значение от точки A в сторону точки B на отрезке AB.

  1. От точки C проведите касательную к основной окружности.
  2. В точке касания отметьте точку D.
  3. Разделите расстояние DC на четыре части и отметьте, точкой E, полученное значение от точки D в сторону точки C на отрезке DC.

  1. Изобразите дугу окружности с центром в точке E, что проходит через точку C. Это будет часть одной стороны зуба, показана оранжевым.
  2. Изобразите дугу окружности с центром в точке H, радиусом, равным толщине зуба (s). Место пересечения с делительным диаметром отметьте точкой F. Эта точка находится на другой стороне зуба.
Читайте так же:
Skinny ankle джинсы что это

  1. Изобразите ось симметрии проходящую через центр О и середину расстояния FH.
  2. Линия профиля зуба отображенная зеркально относительно этой оси и будет второй стороной зуба.

Вот и готов профиль зуба прямозубого зубчатого колеса. В этом примере использовались следующие параметры:

  1. Модуль m=5 мм
  2. Число зубьев z=20
  3. Угол профиля исходного контура ?=20 0
  1. Делительный диаметр D=100 мм
  2. Диаметр вершин зубьевd1=110 мм
  3. Диаметр впадин зубьевd2=87.5 мм
  4. Толщина зубьев по делительной окружности S=7.853975 мм

На этом первая часть урока является завершенной. Во второй части (видео) мы рассмотрим как применить полученный профиль зуба для построения модели зубчатого колеса. Для полного ознакомления с данной темой («зубчатые колеса и зубчатые зацепления», а также «динамические сопряжения в SolidWorks») необходимо вместе с изучением этого урока изучать урок №24.

Еще скажу пару слов о специальной программе, производящей расчет зубчатых колес и генерацию модели зубчатого колеса для SolidWorks. Это программа Camnetics GearTrax.

Методика расчёта:

Вычисление ЗРП определяется передаваемой мощностью, частотой вращения электродвигателя и диаметром вращающейся шестерни (шкива). Для вариантов с округлым сечением, например, для двигателя в 5кВт и 1500 об/м, рекомендуется использовать изделия с шагом 5-8. В расчётах также нужно определить ширину. В виде трапеции рекомендуется шаг 12,7 миллиметров.

Результат зависит и от материала. Перед началом расчёта определяемся с типом ремня. С кевларовым кордом можно производить ЗРП с меньшими размерами. Наиболее точный расчёт зубчато-ременной пердачи производится с помощью программного обеспечения от производителей.

Raschet zubchatogo remnya

Принимаемый диаметр шкива ЗРП (Dp) равен расстоянию до несущего слоя. Главный параметр рассчитываемого изделия — модуль M = Р/π, стандартизованы модули кратности в 2мм; 3мм; 4мм; 5мм; 7мм; 10мм.

Модуль передачи рассчитывается по следующей формуле:

formula rascheta remnya

Где Р это мощность, которую надо передать на вал, а греческая омега — угловая скорость. Это значение округляется до стандартного.

Читайте так же:
Как стирать рваные джинсы в стиральной машине?

Чтобы обеспечить продолжительную службу продукта Z1 у меньшей шестерни надо ограничить до следующих значений:

  • от 10 до 22 при модуле ≤ 7мм

Чем больше скорость, тем больше значение Z1.

Количество шагов у большего шкива рассчитывается по формуле:

Z2=K умноженное на Z1,

где за K принимается передаточное число.

Диаметры шкивов (соответственно малого и большого):

D1= m*Z1, a D2= модуль умноженный на Z2.

Расстояние между осями валов = (0,5. 2) умноженное на (D1+ D2).

Количество зубьев у ремня Zp= L/(π умноженное на модуль), где L это его предварительно принятая расчётная длина. Её следует округлить до ближайшего числа из ряда 40; 45; 50; 56; 63; 71, 80, 90, 100. 112 и до 250.

Финишная расчётная длина равна Lp= π*m*Zp.

Определение ширины ведётся по формуле:

в которой Ft это окружная сила изделия, а [q] — удельная окружная сила.

Вычисляется значение по формуле:

q0 — удельная окружная сила, её можно выбрать из таблицы:

m2345710
q051025354560

Величина CF (коэффициент неравномерности распределения) принимается равным 0,85. Значение Cp — коэффициент динамичности, выбирается как для таких же по мощности плоско-ременных решений.

Полученная ширина округляется до подходящего числа из ряда 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100.

Классификация:

Цифры обозначают — шаг (расстояние между зубчиками, кратно 3,14), их количество, ширина.

Пример: 7-63-80 – шаг 21,98мм, 63 зуба, ширина 80мм.

Литьевые

Производятся литьём на гидравлических прессах в пресс-формах (до 1000 миллиметров).

Полихлоропреновая резина (марк. ЛП Х-ХХ-ХХ).

Полиуретановая резина (марк. ЛПУ Х-ХХ-ХХ).

Металлокорд усилен латунью.

Сборочные (прессованные)

Производится способом прессования с помощью автоклава (до 4000 миллиметров, повышенная износостойкость, с защитной тканевой обкладкой).

Имеет металлокордовый каркас, основу из полихлоропреновой резины (неопрен, устойчив к воздействию синтетических смазок). Профиль трапециевидный или полукруглый.

Маркировка СБ Х-ХХ-ХХ.

Приводные с плоскими зубьями с трапециевидным сечением

МаркировкаШагВысота всего ремняВысота зубаДлина ремня
MXL2.0321.140.51От 109.73 до 1026.16
XL5.082.31.27От 152.4 до 1600.2
L9.5253.61.91От 314.96 до 1524
H12.74.32.29От 609.6 до 4318
XH22.22511.26.35От 1289.05 до 4445
XXH31.7515.79.53От 1289.05 до 4445
Читайте так же:
Бриджи cavalleria toscana белые

Двусторонние обозначаются DD XL, DD L, DD H.

Варианты с трапецеидальной формой распространены чаще, в процессе зацепа с более крепким материалом металлического вала происходит износ.

С плоскими округлого сечения

Работают тише и эффективнее, чем с трапециевидным профилем, особенно на малых и средних скоростях.

МаркировкаШагВысота всего ремняВысота зуба в ммДлина ремня в мм
332.41.2111-1569
5M53.62.1225-2525
8M85.63.4288-3808
14M14106.1609.6-4318
20M20106.10966-4578

Двусторонние обозначаются DDМ-, DD8М, DD14М, DS8М, 8GTМ и 14GTM.

ЗРП с полукруглым профилем служат дольше.

Если есть вопросы по расчёту зубчато-ременной передачи, обращайтесь к нашим консультантам. Опытные инженеры помогут выбрать привод, рассчитают с помощью прикладных программ от производителей наиболее оптимальные параметры для Вашей ЗРП. Большой ассортимент. Собственные мощности для производства сложных заказов.

Материалы для изготовления

Основной материал для изготовления колёсных пар — это сталь. Шестерня должна иметь более высокие прочностные характеристики, поэтому колёса часто изготавливают из разных материалов и подвергают разной термической или химико-термической обработке. Шестерни, изготовленные из легированной стали, подвергают поверхностному упрочнению методом азотирования, цементации или цианирования. Для углеродистых сталей используется поверхностная закалка.

Виды и принципы работы зубчатых передач

Зубья должны обладать высокой поверхностной прочностью, а также более мягкой и вязкой сердцевиной. Это предохранит их от излома и износа поверхности. Колёсные пары тихоходных машин могут быть изготовлены из чугуна. В различных производствах применяются также бронза, латунь и различные пластики.

Исходные данные и замеры

На практике перед инженерами часто встает задача определения модуля реально существующей шестерни для ее ремонта или замены. При этом случается и так, что конструкторской документации на эту деталь, как и на весь механизм, в который она входит, обнаружить не удается.

Самый простой метод — метод обкатки. Берут шестерню, для которой характеристики известны. Вставляют ее в зубья тестируемой детали и пробуют обкатать вокруг. Если пара вошла в зацепление — значит их шаг совпадает. Если нет — продолжают подбор. Для косозубой выбирают подходящую по шагу фрезу.

Такой эмпирический метод неплохо срабатывает для зубчатых колес малых размеров.

Для крупных, весящих десятки, а то и сотни килограмм, такой способ физически нереализуем.

Читайте так же:
Энимал джаз джинсы порезаны

Результаты расчетов

Для более крупных потребуются измерения и вычисления.

Как известно, модуль равен диаметру окружности выступов, отнесенному к числу зубов плюс два:

Последовательность действий следующая:

  • измерить диаметр штангенциркулем;
  • сосчитать зубцы;
  • разделить диаметр на z+2;
  • округлить результат до ближайшего целого числа.

Данный метод подходит как для прямозубых колес, так и для косозубых.

Мощность привода

Правильно рассчитанная мощность привода помогает преодолевать механическое сопротивление трения, возникающее при прямолинейных и вращательных движениях.

Элементарная формула расчета мощности – вычисление соотношения силы к скорости.

При вращательных движениях мощность вычисляется как соотношение крутящего момента к числу оборотов в минуту:

P = (MxN)/9550

где
M – крутящий момент;
N – количество оборотов/мин.

Выходная мощность вычисляется по формуле:

P2 = P x Sf

где
P – мощность;
Sf – сервис-фактор (эксплуатационный коэффициент).

ВАЖНО!
Значение входной мощности всегда должно быть выше значения выходной мощности, что оправдано потерями при зацеплении:

P1 > P2

Нельзя делать расчеты, используя приблизительное значение входной мощности, так как КПД могут существенно отличаться.

Как рассчитать передаточное число редуктора

Проектирование цилиндрических зубчатых зацеплений

Перед тем как проектировать зубчатое колесо в Инвенторе, пользователь должен определиться с задачей, которую нужно решить. Генератор компонентов передачи выполняет следующие операции:

  • произвести расчет геометрических и прочностных характеристик зубчатых зацеплений;
  • вставить в сборку модель только одного или сразу двух зубчатых колес одного зацепления;
  • добавить элемент зубчатого венца к существующей детали.

Другими словами, можно использовать генератор как исключительно расчетную систему или как средство для проектирования и построения трехмерных моделей шестерен. Кнопка запуска генератора находится на ленте на вкладке «Проектирование».

В окне генератора на вкладке «Модель» определяются и вычисляются геометрические параметры зацепления:

  • «Выбор модели». С помощью выпадающего списка определите параметры, по которым будет рассчитываться геометрия зацепления. Для расчета доступны варианты «Модуль и количество зубьев», «Количество зубьев», «Межосевое расстояние», «Общий коэффициент смещения» и «Модуль». Каждый тип расчета дает возможность ввести известные значения и с их учетом вычислить все остальные. Например, если известно межосевое расстояние между колесами, необходимо выбрать соответствующий пункт меню.
  • Поля «Передаточное отношение», «Модуль» и «Межосевое расстояние» предназначены для ввода соответствующих величин. Обратите внимание, что выбранный ранее вариант расчета определяет доступность определенных параметров для редактирования.
  • «Угол наклона зуба». Изменение угла наклона зуба позволяет проектировать косозубые цилиндрические колеса. Пользователь может ввести угол наклона в пределах от 0 до 55 градусов с возможностью изменения направления угла.
  • Определите параметры для зубчатого колеса 1. В выпадающем списке выберите «Компонент», если необходимо вставить модель колеса в сборку, «Элемент», если нужно добавить к существующей детали зубчатый венец, или «Без модели», если построение не требуется. Для точного позиционирования модели укажите цилиндрическую грань, к оси которой она будет привязана, начальную плоскость и ширину шестерни. Также, если необходимо, укажите количество зубьев.
  • Аналогично определите параметры для зубчатого колеса 2.
Читайте так же:
Гетры для бега компрессионные декатлон

Autodesk Inventor

После ввода всех требуемых параметров нажмите кнопку «Расчет». Программа вычислит недостающие значения и выдаст отчет о результатах. Если при расчете возникнут ошибки, то область отчета выделится красным цветом, а в самом отчете выведется информация о найденных ошибках. Путем корректировки исходных данных нужно добиться окончательного правильного расчета, а синее выделение области отчета будет сигнализировать о правильных результатах.

При необходимости выполнения расчета на прочность перейдите на вкладку «Расчет» и задайте следующие параметры:

  • «Метод расчета прочности». Из списка вариантов выберите необходимую методику. Для выбора доступны расчеты по стандартам ANSI, ISO, DIN и CSN.
  • «Нагрузка». Определите величины нагрузок на зубчатые колеса: мощность, скорость вращения, крутящий момент и КПД.
  • «Характеристики материалов». Материал колес можно выбрать из предложенных или самостоятельно ввести характеристики.
  • «Требуемый срок службы». Введите расчетный срок службы передачи в часах.

Autodesk Inventor

После нажатия кнопки «Рассчитать» система вычислит необходимые значения и сформирует отчет. Если в результате вычислений какие-то параметры выйдут за допустимые пределы, то в отчете они выделятся красным цветом. Для устранения ошибок откорректируйте входные данные или измените геометрию элементов зубчатого зацепления.

Если на вкладке «Модель» было определено, что необходимо построить компоненты или элементы колес, то после нажатия кнопки «ОК» в модели появятся компоненты зубчатой передачи, а в браузере модели появится новый элемент «Цилиндрическое зубчатое зацепление».

Важно! Созданные компоненты передачи представляют из себя обычные детали, не связанные сборочными зависимостями с остальными элементами сборки.

Чтобы отредактировать параметры элементов передачи необходимо кликнуть правой кнопкой мыши на зацеплении в браузере и в контекстном меню выбрать «Редактировать с помощью генератора».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector