Материал: Механика. Учебное пособие. Рукин Ю.Б., Нилов В.А

Рис. 6.8

Основной характеристикой муфт является передаваемый крутящий момент. Муфты подбирают по ГОСТу по большему диаметру соединяемых валов и расчетному моменту Mр:

Mp=KM,

где M – номинальный крутящий момент на валу; K – коэффициент динамичности режима нагрузки. Коэффициент K учитывает дополнительные динамические нагрузки от толчков и ударов. Для приводов от электродвигателя принимают: при спокойной нагрузке K=1.15–1.4; при переменной K=1.5–2, при ударной K=2.5–4.

104

6.2.1. Волновые передачи

Кинематически волновые передачи представляют собой планетарные передачи с одним из колес, выполненным в виде гибкого вала. Как и планетарная, волновая передача состоит из трех основных звеньев (рис. 6.9): неподвижного жесткого колеса 2 с внутренними зубьями, гибкого колеса 1, представляющего собой упругий тонкостенный стакан, основание которого соединено с ведомым валом 4, и генератора волн 3, деформирующего в радиальном направлении гибкое колесо 1. На обоих колесах 1 и 2 нарезаны зубья одинакового модуля, однако число зубьев неодинаково – у гибкого колеса число зубьев Z 1 на два меньше, чем у жесткого Z2. Наибольшее распространение получили передачи с числом волн 2. В свободном состояний (без генератора 3) колеса находятся в центрическом положении с равномерным зазором между зубьями жесткого и гибкого колеса. Установленный внутри гибкого колеса генератор волн деформирует гибкое колесо в радиальном направлении, придавая ему эллипсообразную форму.

Рис. 6.9 Схема волновой передачи

105

При этом по большей оси эллипса зубья зацепляются на полную рабочую высоту, а по малой оси – между вершинами зубьев образуется зазор.

Передаточное число одноступенчатого волнового редуктора достигает UP 60...300 и более. Это основной качествен-

ный показатель волновых передач, выгодно отличающий их от других зубчатых передач, в том числе и планетарных. К тому же нужно отметить, что в зацеплении у волновой передачи находится одновременно 25 30% зубьев. Это и обеспечивает высокие кинематическую точность и нагрузочную способность на единицу массы. Еще одним положительным качеством волновой передачи является ее высокая демпфирующая способность (в 4 - 5 раз больше, чем у обычной зубчатой передачи).

К недостаткам волновых передач можно отнести ограниченные частоты вращения ведущего вала генератора волн при больших диаметрах колес, мелкие модули зубчатых колес (0,15 - 2,0 мм), сложность изготовления гибкого колеса и генератора волн в индивидуальном производстве. Однако при серийном изготовлении в специализированном производстве волновые передачи дешевле планетарных.

Волновые передачи могут работать в качестве редуктора (КПД 80 – 90 %) и мультипликатора (КПД 60 – 70 %). В первом случае ведущим звеном является генератор волн, во втором – вал гибкого или жесткого колеса.

При неподвижном жестком колесе передаточное число волновой передачи определяется выражением (рис. 6.9).

где n1, n2 , n3 – частота вращения ведущего и ведомых звеньев;

106

0 при отсутствии бокового зазора (если зубчатые венцы наре-

заны без смещения производящего контура) должно равняться полуразности диаметров начальных (делительных) окружностей:

Иногда применяют в качестве кинематической волновую передачу с двумя зубчатыми венцами на гибкой оболочке, соответствующую планетарной с двумя внутренними зацеплениями. КПД такой передачи низкий 2 5% , а передаточное число велико U 3600 9000.

Экспериментальные исследования показывают, что волновые передачи становятся неработоспособными по следующим причинам:

1.Разрушение подшипников генератора волн от нагрузки в зацеплении или из-за значительного повышения температуры. Повышение температуры может вызвать недопустимое уменьшение зазора между генератором волн и гибким зубчатым венцом, что в свою очередь может привести к недопустимому изменению первоначальной формы генератора волн, гибкого и жесткого зубчатого венцов.

2.Проскок генератора волн при больших крутящих моментах (по аналогии с предохранительной муфтой). Это явление наступает тогда, когда зубья на входе в зацепление упираются один в другой поверхностями вершин. При этом генератор волн сжимается, а жесткое колесо распирается в радиальном направлении. Для предотвращения проскока радиальное

107

упругое перемещение предусматривают больше номинального,

азацепление собирают с натягом.

3.Поломка гибкого колеса от трещин усталости, появляющихся вдоль впадин зубчатого венца. С увеличением толщины гибкого колеса напряжения в нем от полезного передаваемого момента уменьшаются, а от деформирования генератора волн уменьшаются. Поэтому есть оптимальная толщина.

Долговечность гибкого элемента легко обеспечивается

пустимый крутящий момент связан с податливостью звеньев.

7. РАСЧЕТ ПРОСТЕЙШИХ ОСЕСИММЕТРИЧНО НАГРУЖЕННЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ОБОЛОЧЕК ВРАЩЕНИЯ

Оболочкой называется тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, расстояние между которыми – толщина оболочки – мало по сравнению с любыми другими размерами тела. Поверхность, делящая толщину оболочки пополам, называется срединной поверхностью.

Часто тонкостенный сосуд имеет форму тела вращения и представляет собой монолитно соединенные между собой оболочки цилиндрической, конической или сферической формы.

Сосуд находится под воздействием внутреннего гидростатического давления жидкости или газа, направленного по нормали к поверхности оболочки, как правило, симметрично относительно оси вращения y (Рис.7.1.а). Если поверхность оболочки не имеет резких изломов и переходов, а нагрузка осесимметрична, то допускают, что стенки сосуда будут испытывать двухстороннее растяжение с равномерным распределением напряжений по толщине оболочки.

108