3.4.2. Силы, действующие в конической передаче
Силы в зацеплении (рис. 3.8)
ω1
ω2
Рис. 3.8. Силы в зацеплении конической передачи
Окружная сила на среднем диаметре шестерни
,
(3.71)
где
;
осевая сила на шестерне:
прямозубой
;
(3.72)
с круговым зубом
; (3.73)
радиальная сила на шестерне:
прямозубой
;
(3.74)
с круговым зубом
. (3.75)
Осевая сила на колесе
;
(3.76)
радиальная сила на колесе
.
(3.77)
Коэффициенты γа и γг для угла (βn = 35°) определяют по формулам:
;
(3.78)
.
(3.79)
Полученные коэффициенты γa и γr подставляют в формулы со своими знаками. Заклинивание зубьев не произойдет, если сила Fa1 направлена к основанию делительного конуса ведущей шестерни. Поэтому выбирают направление вращения шестерни (смотреть со стороны вершины делительного конуса) и направление наклона зубьев одинаковыми: например, при ведущей шестерне с левым наклоном зуба направление вращения должно быть против движения часовой стрелки.
3.5. Расчет планетарных передач
Механизм, состоящий из зубчатых колес, в котором геометрическая ось хотя бы одного из них подвижна, называют планетарным.
Звено планетарного механизма, в котором установлены зубчатые колеса с подвижными геометрическими осями, называют водилом и обозначают буквой h. Зубчатые колеса, имеющие подвижные геометрические оси, называют сателлитами. Сателлит с одним зубчатым венцом называют одновенцовым (рис. 3.9, а, б), с двумя – двухвенцовым (рис 3.9, в).
Рис. 3.9. Схемы планетарных передач:
а) одноступенчатая; б) двухступенчатая с одновенцовыми сателлитами;
в) двухступенчатая с двухвенцовым сателлитом; ωa и ωh – угловая
скорость ведущей шестерни и водила; aw – межосевое расстояние передачи
Ось, вокруг которой в абсолютном или в относительном движении вращается водило, называют основной осью.
Звено планетарного механизма с осью, совпадающей с основной, которое воспринимает внешний момент, называют основным. Основное звено может воспринимать также момент от взаимодействующего с ним другого основного звена какой-либо планетарной передачи. Основным может быть и невращающееся звено, например колесо, непосредственно связанное с корпусом.
Сцепляющиеся с сателлитами зубчатые колеса с внешними и внутренними зубьями и являющиеся основными звеньями, называют центральными колесами. Центральные колеса с внешними зубьями обозначают a или c, а с внутренними зубьями – b или e.
Планетарный механизм может иметь один или несколько сателлитов одного размера. Число сателлитов nw равно числу потоков мощности в передаче, определяемых числом полюсов зацеплений одного из центральных колес. Зубчатые венцы сателлитов обозначают буквами g и f.
Планетарный механизм, в котором два основных звена связаны с ведущим и ведомым валами, а третье не вращается (соединено с корпусом), называется планетарной передачей. Планетарный механизм, в котором вращаются все три основных звена, называют дифференциальной передачей, или дифференциалом.
Планетарным механизмам присваивают обозначения в соответствии с обозначениями их основных звеньев. Если, например, основным звеньями планетарного механизма являются два центральных колеса (2k) и водило (h), то его обозначают 2k – h.
В машиностроении наиболее широко распространены планетарные передачи, выполненные по схемам, приведенным на рис. 3.9, а - в.
На рис. 3.9, а дана схема простейшей одноступенчатой планетарной передачи с тремя основными звеньями – два центральных колеса а, b и водило h.
Для этой схемы передаточное число
.
(3.80)
Диапазон передаточных чисел и = 3,15...12,5; КПД передачи η = 0,96 ... 0,98.
На рис. 3.9, б приведена схема двухступенчатой планетарной передачи, состоящей из последовательно соединенных двух передач первой схемы. Передаточное число передачи, выполненной по этой схеме, и ≤ 125, КПД передачи η = η1 η2 = 0,92 ... 0,96.
Передаточное число
.
(3.81)
На рис. 3.9, в приведена схема планетарной передачи 2К – h с двухвенцовым сателлитом. Основные звенья – два центральных колеса а, b и водило h. Венцы сателлита обозначены g и f. Передаточное число и = 10 ... 16, КПД – η = 0,95 ... 0,97.
Передаточное число
.
(3.82)
В качестве темы курсового проекта рекомендуется принимать планетарные передачи по простейшим схемам (рис. 3.9 а, б).
В связи с этим дальнейшее изложение будет относиться только к передачам этих схем.
Конструирование планетарных передач начинают с кинематического расчета.