РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МЕЛКОМОДУЛЬНЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Ражиков В.Н., Бильдюк Н.А. (БГТУ "Военмех", Санкт-Петербург, РФ)
The systematic recomendations for gearings design are stated in the given paper.
Одним из путей увеличения надежности и ресурса изделий является разработка новых и совершенствование существующих методик расчета и проектирования. В полной мере это относится к мелкомодульным зубчатым передачам приводов устройств исполнительной автоматики, нормативные методы расчета которых практически отсутствуют.
Для исправления существующей ситуации были предприняты попытки создания методических рекомендаций по расчету и проектированию мелкомодульных зубчатых передач, обобщающих существующий практический опыт и результаты многочисленных теоретических и экспериментальных исследований.
Методические рекомендации (МР) распространяются на зубчатые приводы с длительным сроком активного существования, имеющие в своем составе цилиндрические эвольвентные прямозубые зубчатые передачи внешнего зацепления из стальных зубчатых колес с модулем 0,1…10мм, изготовленные инструментом с исходным контуром по ГОСТ 9587-81. Приводы работают при невозобновляемом (ресурсном) или возобновляемом смазывании пластичными смазочными материалами, окружной скорости до 2,5 м/с и температуре воздуха (или близкой к нему по составу среды) от –500С до +500С. Они могут быть встроенными или выполненными в виде отдельных узлов.
МР устанавливают структуру и методы проектировочного и проверочного расчетов мелкомодульных зубчатых передач, входящих в состав кинематической цепи привода и отвечающих представленным выше требованиям.
МР включают в себя рассмотрение следующих вопросов, возникающих в процессе проектирования привода:
1) выбор кинематической цепи привода;
2) распределение общего передаточного числа привода по ступеням;
3) проектировочный расчет размеров зубчатых колес;
4) проверочный расчет зубчатых передач по критерию износостойкости;
5) проверочный расчет зубчатых передач по критериям прочности
Выбор структуры кинематической цепи производится с учетом требований, предъявляемых к приводу, на основании анализа областей рационального существования передач различных типов.
Распределение общего передаточного числа привода оказывает влияние на его основные технические показатели, количественными характеристиками которых являются: приведенный момент инерции, суммарная масса зубчатых колес, суммарное межосевое расстояние и суммарный мертвый ход.
Для упрощения процедуры вычислений МР содержат рекомендации по выбору значений параметров, варьируемых при выполнении разбивки общего передаточного числа привода по ступеням, и последовательность выполнения отдельных этапов решения.
Проектировочный расчет размеров зубчатых колес производится, исходя из обеспечения работоспособности зубчатых передач привода по критерию изгибной выносливости зубьев. Структура расчета соответствует ГОСТ 21354-87. Значения параметров, входящих в расчетные зависимости, принимаются с учетом специфики проектирования и функционирования мелкомодульных зубчатых передач.
Проверочный расчет зубчатых передач на долговечность выполняется по критерию износостойкости. Ресурс зубчатых передач оценивается отношением предельно допустимого износа к скорости изнашивания зубьев.
Предельно допустимый износ мелкомодульной зубчатой передачи может определяться из условий:
- совершения предельной работы сил трения в контакте зубьев, при достижении которой полностью исчерпывается ресурс передачи;
- сохранения изгибной прочности изношенных зубьев;
- изнашивания упрочненного слоя на поверхности зубьев колес, подвергнутых поверхностной упрочняющей обработке;
- потери требуемой точности зубчатой передачи.
Скорость изнашивания зубьев, смазываемых пластичными смазочными материалами, определяется с учетом геометрических, конструктивных и эксплуатационных параметров зубчатых передач.
Для мелкомодульных приводов, работающих с возобновляемым смазыванием, дополнительно производится расчет периодичности нанесения пластичного смазочного материала. Расчет сводится к оценке промежутка времени, в течение которого уменьшение количества смазочного материала в контакте не приводит к масляному голоданию, сопровождающемуся резким увеличением скорости изнашивания зубьев.
Проверочный расчет зубчатых передач на прочность проводится по критерию изгибной выносливости зубьев. Структура расчета соответствует ГОСТ 21354-87. Значения параметров, входящих в расчетные зависимости, принимаются с учетом специфики проектирования и функционирования мелкомодульных зубчатых передач.
Разработанная методика используется в ряде конструкторских бюро РФ при проектировании приводов общего и специального назначения.