Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Введение В связи с резким повышением стоимости чёрных и, особенно, цветных металлов возникла необходимость ускорения поиска материалов-заменителей с высокими качественными характеристиками, малой массой и себестоимостью, обладающих конкурентоспособностью на мировом рынке. Решению этой задачи способствует применение в машинах полимерных деталей, в частности, из нового конструкционного материала – капролона. Одним из направлений совершенствования приводов общемашиностроительного применения (ОМП) в настоящее время является исследование редукторов и мотор-редукторов с червячными передачами. Несмотря на относительно меньший по сравнению с цилиндрическими передачами КПД и необходимость применения дорогостоящих антифрикционных материалов, они благодаря меньшим размерам и удобной компановке востребованы на рынке приводов ОМП. В отечественных и зарубежных нормативах критерием выхода из строя передачи с колесами как из высокооловянистой, так и из малооловянистой бронзы принято усталостное выкрашивание, а с колёсами из безоловянистой бронзы – заедание рабочих поверхностей зубьев. Несущая способность червячной передачи во всех случаях оценивается величиной напряжения в контакте металлических витков и зубьев, определяемого по формуле Герца или её модифицированной зависимости. В червячной передаче замена бронзы на капролон приводит к появлению нового типа контактного взаимодействия: стальной виток червяка - капролоновый зуб червячного колеса. Модуль упругости стального червяка примерно на два порядка больше, чем пластмассового колеса, и по отношении к колесу червяк можно считать штампом, то есть упругие прогибы вдоль всей линии контакта постоянны. Высокая податливость зубьев является фактором повышения контактной прочности и износостойкости, а существующие методы расчета металлических червячных передач по ранее указанным критериям становятся непригодными для металлополимерных. Расчёт червячных передач теоретическим путём мог бы базироваться на контактно-гидродинамической теории смазки и теории трения (трибологии), однако решение этой задачи наталкивается на существенные трудности, прежде всего потому, что в передачах с червяками ZA, ZN, ZK и ZI нет условий для создания чисто жидкостного трения. Поэтому создание методов расчёта и проектирования современных металлополимерных червячных передач, несомненно, является актуальной задачей. Актуальность темы диссертации подтверждается тем, что она выполнялась автором в рамках госбюджетной темы ОФГ – 09 «Разработка и совершенствования методов расчёта механизмов и деталей машин», в соответствии с Программой социально-экономического развития Российской Федерации на среднесрочную перспективу (2003-2005 годы), утверждённой распоряжением Правительства РФ от 15 августа 2003 года №1163 г. Москва, а также Приоритетных Направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации (Приказ Президента РФ №843 от 21 мая 2006 года). Часть работ проводилась по договорам о творческих содружествах с Люберецким производственным объединением «Завод им. Ухтомского», рядом машиностроительных заводов гг. Орла (ООО «Редуктор»), Владимира, Читы и Рубцовска Алтайского края. Целью работы является совершенствование металлополимерных червячных передач путём обеспечения необходимого уровня нагрузочной способности на основе применения новых типов исходных червяков, конструкций червячных колёс и уточнения теоретических основ расчёта и проектирования с введением новых критериев разрушающей нагрузки и трещиностойкости, учитывающих влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Структурная схема программы исследования представлена на рисунке 1. Приоритетные Направления Развития науки, технологий и техники в Российской Федерации Технологии создания и обработки полимеров Зубчатые передачи Червячные передачи Анализ теорий прочности и расчетных методик Анализ причин выхода из строя и основные критерии работоспособности Улучшение экономических и технических показателей,конкурентноспособность Уточнение критериев Изучение структуры работоспособности и уточнение характеристик материалов Выбор критериев Расчетные: МКЭ, усталостная повреждаемость, механика разрушения и др. Экспериментальные: статическое нагружение (поляризационно-оптический метод, электротензометрование); Динамическое нагружение (стендовые и производственные испытания) Эксперементально-расчетная методика для инженерного обеспечения Дополнение к ГОСТ 25.506-85 Нормативная документация и ГОСТ 21354-87 РТМ и РД Рисунок 1 – Структурная схема программы исследования 1 ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ПЛАСТМАСС Объектом исследования являются червячные передачи с колёсами из металлических и неметаллических материалов. Червячные передачи – это передачи зацеплением с непосредственным контактом витков червяка и зубьев червячного колеса. Червячную передачу применяют, когда геометрические оси валов перекрещиваются в пространстве (обычно под прямым углом). Движение в червячной передаче осуществляется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса (рисунок 1.1). Рисунок 1.1 – Червячная передача Червяк представляет собой винт с резьбой трапецеидального либо близкого к нему профиля с малым числом витков z= 1,2,3,4. Под числом витков z (или заходностью) понимают число винтовых поверхностей, исходящих из поперечного по отношению к оси червяка сечения. Если при нарезании червяка из его торцевой поверхности берут начало несколько винтовых линий, то такой червяк называется многозаходным. Для червяка характерны относительно малый диаметр и значительное расстояние между опорами, его жесткость и прочность обеспечивают за счет изготовления его из стали. Поскольку при приработке на червяк возлагается роль формообразующего элемента, его прочность и твердость поверхности должны быть выше соответствующих свойств колеса. Колесо червячной передачи – это косозубое зубчатое колесо, профиль зуба которого формируется огибанием витков червяка. Взаимный контакт зубьев в червячной передаче является линейным, что обеспечивает ей достаточно высокую грузоподъемность. К достоинствам червячных передач следует отнести: возможность получения большого передаточного числа в одной ступени; плавность и малошумность работы; повышенную кинематическую точность; возможность самоторможения при определенном сочетании параметров. Недостатки червячных передач в основном связаны с высоким уровнем трения и определяются: низким КПД; необходимостью изготовления зубьев колеса из дорогих антифрикционных материалов; повышенными требованиями к точности сборки, необходимость регулировки; необходимостью специальных мер по интенсификации теплоотвода. Передачи используют в станках, автомобилях, подъемно-транспортных и других машинах. Типы червяков. По форме тела червяки разделяют на цилиндрические, глобоидные и тороидные. Наибольшее применение находят цилиндрические червяки как более простые в изготовлении и обеспечивающие достаточно высокую нагрузочную способность. Профиль витков червяка можно варьировать, так как червячные колеса изготовляют инструментом, являющимся аналогом червяка. По форме боковой поверхности витка червяки разделяют на архимедовы (обозначение ZA), конволютные (ZN), эвольвентные (Z1), нелинейчатые с поверхностью, образованной конусом (ZK) и с вогнутым профилем витка (ZT). При невысоких требованиях к нагрузочной способности и ресурсу в условиях мелкосерийного производства применяют архимедовы и конволютные червяки. Витки архимедовых червяков имеют прямолинейный профиль в осевом сечении, в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью (рисунок 1.2, а, г). Витки конволютных червяков имеют прямолинейный профиль в сечении, нормальном к направлению витка, в торцовом сечении витки очерчены удлиненной эвольвентой (рисунок 1.2, б, д). Нарезание архимедовых и конволютных червяков выполняют на универсальных токарно-винторезных станках. Для шлифования архимедовых червяков требуется круг, очерченный сложной кривой в осевом сечении, что ограничивает их применение. Шлифование конволютных червяков конусными кругами с прямолинейными образующими на обычных резьбошлифовальных станках приводит к небольшому искривлению прямолинейного профиля витка, поэтому такие червяки называют “нелинейчатыми”. Червячные фрезы для нарезания червячных колес шлифуют тем же способом, поэтому получают правильное зацепление.

Похожие:

	Российской Федерации Федеральное агентство по рыболовству Федеральное... Г. Г., Авдеева Е. В., Шеховцев Л. Н., Шибаев С. В., Орлов Е. К., Уманский С. А. Калининград: Федеральное государственное бюджетное...		Оказанных услуг г. Саранск «31» марта 2013г Федеральное государственное... Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт космических исследований российской академии наук
	Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное... М., Розенштейн М. М., Серпунин Г. Г., Авдеева Е. В., Шеховцев Л. Н., Уманский С. А. Калининград: Федеральное государственное бюджетное...		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования