61. Зацепление Новикова преимущества. Недостатки.

Зацепление Новикова, круговинтовое зацепление, передача Новикова — механическая передача, альтернативный эвольвентному тип зацепления, предложенный советским инженером М. Л. Новиковым в 1954[1] году для зубчатых передач. Зубья колёс в торцевом сечении очерчены окружностями близких радиусов. Площадка контакта зубьев перемещается не по профилю зуба, как в прямозубом эвольвентном зацеплении, а вдоль него. Угол давления и скорость перемещения не изменяется. Различают два вида зацеплений Новикова: • с одной линией зацепления (ОЛЗ) заполюсные или дополюсные. • с двумя линиями зацепления (ДЛЗ) дозаполюсные Преимущества и недостатки зацепления Новикова перед эвольвентным зацеплением Преимущества • Более высокая нагрузочная способность по контактным напряжениям и и напряжениям изгиба(в 1,5…1,7 раз). • Меньший уровень шума[1]. В статье «Зацепление Новикова: Реальные возможности». указан больший уровень шума. • Более высокие передаточные числа[1]. • Передача менее чувствительна к перекосам зубчатых колёс вследствие точечного контакта зубьев[1]. Недостатки • Зацепление Новикова очень чувствительно к изменению межосевого расстояния, следовательно требует более высокой точности установки колёс, более высокой жёсткости валов и их опоры; • В передачах с ОЛЗ требуется разный инструмент для нарезания зубьев колеса и шестерни, так как они имеют разный профиль;

Билет 64. Силы, действующие в конической зубчатой передаче.

Силы в конической передаче действуют аналогично цилиндрической, однако следует помнить, что из-за перпендикулярности осей радиальная сила на шестерне аналогична осевой силе для колеса и наоборот, а окружная сила при переходе от шестерни к колесу только меняет знак                  Конические передачи являются передачами с пересекающимися осями вращения звеньев. Применяются, главным образом, передачи с углом между осями . Основные параметры аналогичны параметрам цилиндрических колёс (рис. 83), причём делительной окружностью стандартного модуля m является внешняя делительная окружность конического колеса диаметром d (рис. 83). Через модуль выражаются все остальные размеры. Для расчёта зубьев на изгиб используется величина среднего модуля, замеренного в середине ширины “в” зубчатого венца. Передаточное отношение равно:     .

Билет 65. Червячная передача, основные звенья, определение передаточного отношения.

Червячная передача (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса. Ведущее звено червячной передачи в большинстве случаев - червяк, а ведомое — червячное колесо. Начальный контакт звеньев происходит по линии,

Передаточным отношением называется отношение угловых скоростей зубьев. При равномерном вращении обоих колес передаточное отношение можно выразить через числа оборотов в минуту. .

Если ведомое и ведущее колеса вращаются в одну сторону (например, у зубчатой передачи с внутренним зацеплением), то передаточное отношение считается положительным. Если ведомое и ведущее колеса вращаются в разные стороны (например, у зубчатой передачи внешнего зацепления), то передаточное отношение считается отрицательным.

Билет 66. Скорость скольжения в червячной передаче.

Скорость скольжения (м/c) , которая представляет собой геометрическую разность окружных скоростей червяка и колеса, определяют по формулам или где V1=0.5w1d110-3 и V2=0.5w2d210-3 - окружные скорости червяка и колеса , m/c; w1 и w2 – угловые скорости червяка и колеса рад/с ; d1 и d2-делительные диаметры червяка и колеса, мм.

Билет 67. Материалы, применяемые в червячной передаче.

Червяки современных передач изготавливают из углеродистых или легированных сталей. Наибольшей нагрузоч-ной способностью обладают пары, у которых витки червяка подвергают термообработке до высокой твёрдости (за-калка, цементация) с последующим шлифованием. Материалы для изготовления зубчатых венцов червячных колёс в зависимости от их антифрикционных свойств условно делят на три группы: • Оловянные бронзы (Бр 010 Ф1) – применяются при больших скоростях скольжения (VS = 5-25 м/с). Эти брон-зы дороги и дефицитны. • Без оловянные бронзы (БрА 9 ЖЗЛ) и латуни – применяются при скорости скольжения VS < 5 м/с. • Серый чугун (СЧ15, СЧ20) – применяются при скорости скольжения VS < 2 м/с.

Билет 68. Тепловой расчёт червячной передачи.

Вследствие   нагрева, вызванного трением, червячные передачи нуждаются также и в тепловом расчёте. Практика  показывает, что механизм опасно нагревать выше 95^оС. Допускаемая температура назначается  65 ^oC.

Уравнение для теплового расчёта составляется из баланса тепловой энергии, а именно: выделяемое червячной парой тепло должно полностью отводиться в окружающую среду

Q_{выделяемое} =  Q_{отводимое}.

Решая это уравнение, находим температуру редуктора, передающего заданную мощность N

t = [860N(1-η)] / [K_T S(1-Ψ)] + t_o.

где  K_T –  коэффициент теплоотдачи, S – поверхность охлаждения (корпус),  t_o –  температура окружающей среды,   – коэффициент теплоотвода в пол.

                В случае, когда расчётная температура превышает допускаемую, то следует предусмотреть отвод избыточной теплоты. Это достигается оребрением редуктора, искусственной вентиляцией, змеевиками с охлаждающей жидкостью в масляной ванне и т.д.

Билет 69. Валы и оси, конструкции расчёт осей.

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях. Вал – деталь машин, предназначенная для поддержания сидящих на нем деталей и передачи крутящего момента. При работе вал испытывает деформации кручения и изгиба, иногда – растяжения-сжатия. Ось – деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент, а, следовательно, не испытывает кручения.

При проектировочном расчёте оси ее рассматривают как балку, свободно лежащую на опорах и нагруженную сосредоточенными словами, вызывающими изгиб. Устанавливают опасное сечение, для которого требуемый диаметр оси определяют из условия прочности на изгиб откуда где М_и – максимальный изгибающий момент, Н*м; - допускаемое напряжение изгиба, Н/мм2. Выбор допускаемых напряжений . Оси изготовляемые из среднеуглеродистых сталей Во вращающихся осях

Оси бывают вращающиеся и неподвижные.

Билет 70,71. Ориентировочный расчёт валов(предварительный (проектный)). Уточнённый расчёт валов (окончательный (проверочный).

Основным критерием работоспособности валов и осей являются сопротивление усталости материала и жёсткость. Расчёт валов выполняется в два этапа: предварительный (проектный) и окончательный (проверочный). Проектировочный расчёт вала выполняют как условный расчёт только на кручение для ориентировочного определения посадочных диаметров. Исходя из условия прочности на кручение получим формулу проектировочного расчёта где М_k – крутящий момент в расчётном сечении, Н*м; Н/мм2 – допускаемое напряжение при кручении

Проверочный расчет для валов - расчёт на сопротивление усталости - является основным расчётом на прочность. Основными нагрузками на валы являются силы от передач через насаженные на них детали: зубчатые или червячные колёса, звёздочки, шкивы. Проверочный расчет вала производится с применением гипотез прочности.Условие прочности в этом случае имеет вид: где М_экв — так называемый эквивалентный момент.

При гипотезе наибольших касательных напряжений (иначе — тре¬тья гипотеза)

При гипотезе потенциальной энергии формоизменения (иначе — пятая гипотеза где в обеих формулах М_к и М„ — соответственно крутящий и суммарный изгибающий моменты в рассматриваемом сечении вала. Числовое значение суммарного изгибающего момента равно геометрической сумме изгибающих моментов, возникающих в данном сечении от вертикально и горизонтально действующих внешних сил, т. е.

Билет 72. Типы подшипников качения и их назначение.

Основные типы, которые применяются в машиностроении — это подшипники качения и подшипники скольжения.

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

По виду тел качения.

• Шариковые;

• Роликовые;

По типу воспринимаемой нагрузки.

• Радиальные;

• Радиально-упорные;

• Упорно-радиальные;

• Упорные;

• Линейные.

По числу рядов тел качения.

• Однорядные;

• Двухрядные;

• Многорядные.

Шариковый радиальный подшипник рис.3.2.7 самый распространенный в машиностроении. Он дешев, допуска¬ет перекос внутреннего кольца относительно наружного до 0 °10'. Предназначен для радиальной нагрузки. Желобчатые дорожки качения позволяют воспринимать осевую нагрузку. Обеспечивает осевое фиксирование вала в двух направлениях. При одинаковых габаритных размерах работает с меньшими потерями на трение и при большей угловой скорости вала, чем подшипники всех других конструкций.

Шариковый радиальный сферический подшипник рис.3.2.8 предназначен для радиальной нагрузки. Одновременно с радиальной нагрузкой может воспринимать небольшую осевую нагрузку и работать при значительном (до 2...3°) перекосе внутреннего кольца относительно наружного. Способность самоустанавливаться определяет область его применения

Роликовый радиальный сферический подшипник рис.3.2.9 имеет ту же характеристику, что и шариковый сферический, но обладает наибольшей грузоподъемностью из всех других подшипников таких же габаритных размеров.

Роликовый радиальный подшипник с короткими цилиндрическими роликами рис.3.2.10 воспринимает большие радиальные нагрузки. Допускает осевое взаимное смещение колец. Применяется для коротких жестких валов, а также в качестве «плавающих» опор (для валов шевронных шестерен и др.).При необходимости осевой фиксации валов в одном направ¬лении применяют подшипники с дополнительным буртом, а для осевой фиксации в двух направлениях — подшипники с дополнительным буртом и с упорной шайбой. Грузоподъемность подшипника составляет в среднем 1,7 от гру¬зоподъемности шарикового радиального. Роликовый радиальный подшипник с игольчатыми роликами рис. 3.2.11 воспринимает только радиальную нагрузку. При срав¬нительно небольших габаритных размерах обладает высокой ра¬диальной грузоподъемностью. Шариковый радиально-упорный подшипник рис. 3.2.12 предназначен для комбинированных (радиальных и осевых) или чисто осевых нагрузок.. Подшипники, смонтированные попарно,воспринимают осевые силы, действующие в двух направлениях. Применяются при большой частоте вращения.

Роликовый конический подшипник рис. 3.2.13 вос¬принимает одновременно радиальную и осевую нагрузки. Приме¬няется при средних и низких скоростях вращения. Обладает большой грузоподъемностью. Удобно регулируется. Подшипники этого типа, как и предыдущие, устанавливают попарно.

Шариковый упорный подшипник рис. 3.2.14 воспринимает одностороннюю осевую нагрузку. При действии осевых сил попе¬ременно в обоих направлениях устанавливают двойной упорный подшипник. Во избежание заклинивания шариков от действия центробежных сил этот подшипник применяют при сдней и низкой частоте вращения.

Билет 73. Подбор подшипников качения по каталогу.

Тела качения и дорожки качения подвержены воздействию контактных напряжений. В результате этого воздействия может происходить усталостное выкрашивание контактирующих поверхностей после длительного времени их работы. К видам разрушения подшипников относят абразивный износ, возникающий в результате недостаточной защиты от абразивных частиц. Для быстроходных подшипников характерно разрушение сепараторов. При сильных перекосах валов может наблюдаться раскалывание колец и тел качения от  воздействия ударных нагрузок. Кроме того возможны остаточные деформации деталей подшипников, происходящие у тихоходных подшипников при перегрузках.

Практический расчет (подбор) подшипников проводят не по истинным напряжениям контакта, а по условным напряжениям

Билет 74. Подшипники скольжения, область применения, расчёт

подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности, Область применения подшипников скольжения: Подшипники скольжения применяют в высокоскоростных машинах (центрифуги, шлифовальные станки и др.), когда долговечность подшипников качения резко сокращается; для валов, например коленчатых, когда по условиям сборки требуются разъёмные подшипники; при работе в химически агрессивных средах и воде, в которых подшипники качения неработоспособны; для валов, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки; при близко расположенных валах, когда требуются малые радиальные размеры подшипников; в тихоходных малоответственных механизмах и машинах.

Расчёт Подшипник скольжения, работающих в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки. При расчёте определяются минимальная толщина смазочного слоя (обычно измеряемая в мкм), давление в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. Изготовляют Подшипник скольжения из металлических и неметаллических подшипниковых антифрикционных материалов.

Билет 75. Соединения, классификация, назначение.

К разъемным соединениям деталей относят резьбовое соединение, шпоночные в котором  соединяющим элементом является резьба. К неразъемным соединениям относят сварные, паяные, клеевые, заклепочные и др.

Соединение деталей машин чаще всего осуществляются при помощи резьб, которые обеспечивают неподвижное крепление деталей.

Резьбой называется поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности.

Резьбы классифицируется по форме поверхности, на которой они нарезаны (цилиндрические, конические), по расположению резьбы на поверхности (наружная, внутренняя), по форме профиля (треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые), по назначению (крепежные, крепежно-уплотнительные, ходовые, специальные), левые или правые, однозаходные и многозаходные. Сечение винтового выступа плоскостью, проходящей через ось стержня (отверстия), называется профилем резьбы.

В зависимости от формы профиля различают треугольную, прямоугольную, трапециидальную и др. резьбы.

В соответствии с указанными признаками различают четыре класса соединений.

1. Подвижные разъемные соединения (шлицевые, шпоночные, ходовые резьбовые и др.), выполняемые с гарантированным зазором без приложения усилий при сборке.

2. Неподвижные разъемные соединения (резьбовые, крепежные, клиновые, штифтовые и др.), в которых со­единяемые детали удерживаются силами трения или си­лами упругого деформирования.

3. Подвижные неразъемные соединения (например, подшипники качения).

4. Неподвижные неразъемные соединения, получае­мые клепкой, сваркой, пайкой, склеиванием, развальцо-выванием.

Билет 76. Виды резьб и их применение.

Все резьбы делятся на стандартные и нестандартные. Различают резьбы и по назначению: крепежные, крепежно-уплотнительные и ходовые.

Крепежные резьбы прменяются для соединения деталей машин друг с другом посредством деталей, имеющих резьбу.

Крепежно-уплотнительными являются трубные резьбы, выполняемые на концах труб и деталях трубных соединений (фитингах).

Ходовые резьбы применяются для преобразования вращательного движения в поступательное, например, в токарных станках, в домкратах и т.д. Основными элементами резьбы любого профиля являются наружный (также его называют номинальный) диаметр резьбы (d) и шаг резьбы (S)/

Шаг резьбы (плакат) - это расстояние между двумя соседними витками резьбы, измеренными параллельно  оси винта.

Крепежные резьбы (плакат) имеют профиль треугольник и к ним относятся:

1. Метрическая резьба (плакат) - с углом профиля 60 градусов, которая нарезается на болтах (плакат), гайках, шпильках (плакат) и других деталях. Кроме метрической резьбы с крупным шагом, стантартом установлен еще ряд метрических резьб с мелким шагом. Характеризуются такая резьба:  номинальным диаметром d - в мм и шагом S - в мм. Обозначается метрическая резьба - М20, что означает резьба метрическая c диаметром d =20 и крупным шагом; или М24х2 - резьба метрическая с d = 24мм и с мелким шагом S=2мм.

2. Дюймовая резьба с углом профиля 55 градусов. Задается наружным диаметром в дюймах. Характеризуется не шагом, а количеством ниток (витков) на длине одного дюйма (1''=25,4мм). Обозначается на чертеже: 3/4", 1/2'', 1'' и т.д.

3. Крепежно-уплотнительная резьба делится: трубная цилиндрическая и трубная коническая резьбы, которые обеспечивают плотность соединения, профилем которой является равнобетренный треугольник с углом 55 градусов. Так же, как и дюймовая, характеризуется числом ниток на длине одного дюйма, причем, количество ниток у трубной резьбы на 1'' меньше, чем у дюймовой резьбы. Обозначается на чертеже: G 1'', G 2'' и т.д. Обозначение указывает, что данная резьба выполнена на трубе (внутри в отверстии или на наружной части), у которой внутренний диаметр трубы (диаметр "в свету") равенн 1'' (25,4мм ). Характеристики же самой резьбы - ее наружный и внутренний диаметры (как и наружный диаметр самой трубы, фитинга) будут совсем другие и выбираются  из таблиц.