Przekładnie zębate : zasady działania : obliczenia geometryczne i wytrzymałościowe / Antoni Skoć, Eugeniusz Świtoński. Warszawa, 2017.

Transkrypt

1 Przekładnie zębate : zasady działania : obliczenia geometryczne i wytrzymałościowe / Antoni Skoć, Eugeniusz Świtoński. Warszawa, 2017 Spis treści Przedmowa XV 1. Znaczenie przekładni zębatych w napędach maszyn i ich cechy podstawowe Ogólna klasyfikacja przekładni zębatych Zasadnicze wymagania stawiane przekładniom zębatym Podstawowe pojęcia związane z geometrią i kinematyką przekładni, prawo zazębienia Zarysy boczne zębów Konstruowanie zarysu sprzężonego Zarysy cykliczne, zarys kołowy Zarys ewolwentowy Współpraca zębów o zarysie ewolwentowym Geometryczne zależności ewolwenty Geometria i kinematyka przekładni walcowych o stałych osiach obrotu kół i ewolwentowym zarysie zębów Koła walcowe o uzębieniu prostym zerowym Koła o uzębieniu zewnętrznym Koła o uzębieniu wewnętrznym Znormalizowany standardowy zarys odniesienia Luzy międzyzębne Luz wierzchołkowy Luz boczny normalny i obwodowy Kształtowanie uzębień i współpraca zębów Przegląd podstawowych metod kształtowania uzębienia kół Graniczna liczba zębów Interferencja zazębienia Odległość między osiami współpracujących kół Wskaźnik zazębienia Koła walcowe o uzębieniu prostym z przesuniętym zarysem Uwagi ogólne Korekcja uzębienia Korekcja zazębienia zewnętrznego, gdy uzębienie jest nacinane narzędziem-zębatką Korekcja zazębienia zewnętrznego, gdy uzębienie jest nacinane narzędziem Fellowsa Korekcja zazębienia wewnętrznego 95

2 Dobór współczynników korekcji Sprawdzanie poprawności zazębienia kół z przesuniętym zarysem Sprawdzanie poprawności zazębienia kół o uzębieniu nacinanym narzędziem-zębatką lub frezem ślimakowym Sprawdzanie poprawności zazębienia kół o uzębieniu zewnętrznym nacinanym dłutakiem Fellowsa Sprawdzanie poprawności zazębienia wewnętrznego Koła walcowe o uzębieniu skośnym zerowym Podstawowe cechy uzębienia Wymiary geometryczne kół i relacje między nimi Zastępcza liczba zębów Graniczna liczba zębów Odległość między osiami współpracujących kół Wskaźnik zazębienia Koła walcowe o uzębieniu skośnym z przesuniętym zarysem Koła walcowe o zębach daszkowych (strzałkowych) Geometria stopy zęba Przesunięcie obróbcze Obróbcze przesunięcie zarysu w aspekcie luzu bocznego Wzory obliczeniowe do wyznaczenia niektórych wielkości geometrycznych kół przy uwzględnieniu parametrów obróbczych Modyfikacja zębów Modyfikacja zarysu zęba Modyfikacja linii zęba Kinematyka zazębienia ewolwentowego, poślizg międzyzębny Ruch względny współpracujących zarysów Poślizg zębów Sprawność przekładni, straty mocy w zazębieniu Przykłady obliczeń Geometria przekładni walcowych o kołowo-łukowym zarysie zębów Uwagi wstępne Istota współpracy kół o kołowo-łukowym zarysie zębów Podstawowe wymiary geometryczne kół o kołowo-łukowym zarysie zębów Zalety i wady przekładni o kołowo-łukowym zarysie zębów Geometria i kinematyka przekładni stożkowych Ogólna charakterystyka przekładni stożkowych Zazębienie kół stożkowych Geometria przekładni stożkowych Stożki dopełniające Zarys odniesienia Koła stożkowe o zębach prostych oraz odpowiadające im zastępcze koła walcowe wytrzymałościowo równoważne 210

3 Koła stożkowe o zębach skośnych i krzywoliniowych oraz odpowiadające im zastępcze koła walcowe wytrzymałościowo równoważne Wymiary wysokościowe zębów Liczba zębów w zębniku i kole Kształtowanie uzębienia Wskaźnik zazębienia Graniczna liczba zębów, przesunięcie zarysu i zmiana grubości zęba Graniczna liczba zębów Przesunięcie zarysu Grubość obliczeniowa zęba Luzy międzyzębne Luz wierzchołkowy Luz boczny Kinematyka przekładni, kąty stożków podziałowych Sprawność przekładni, straty mocy w zazębieniu Przykłady obliczeń Obciążenie przekładni zębatych Stan obciążenia Siły nominalne obciążające zęby kół walcowych Siły międzyzębne w kołach walcowych o uzębieniu prostym Siły międzyzębne w kołach walcowych o uzębieniu skośnym Siły nominalne obciążające zęby kół stożkowych Siły międzyzębne w kołach stożkowych o uzębieniu prostym Siły międzyzębne w kołach stożkowych o uzębieniu skośnym oraz krzywoliniowym Obciążenie obliczeniowe, sztywność zazębienia Uwagi ogólne Współczynnik zastosowania K A Obciążenie wewnętrzne przekładni, współczynnik sił dynamicznych K v Wyznaczanie współczynnika K v według metody A Wyznaczanie współczynnika K v według metody В Współczynnik rozkładu obciążenia po szerokości wieńca zębatego K β Rozkład obciążenia po szerokości wieńca zębatego w świetle ogólnym Współczynnik rozkładu obciążenia po szerokości wieńca zębatego według metody В oraz С Współczynnik rozdziału obciążenia na pary zębów w przyporze K α Trwałość eksploatacyjna przekładni zębatych Uwagi ogólne Rodzaje uszkodzeń zębów Metoda wyznaczania trwałości eksploatacyjnej przekładni zębatej

4 na podstawie widma obciążeń Obciążalność zęba Liniowa hipoteza kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych Palmgrena-Minera Wyznaczanie trwałości eksploatacyjnej przekładni zębatej Liniowa hipoteza kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych Serensena-Kogajewa Metoda wyznaczania trwałości eksploatacyjnej przekładni zębatej na podstawie obciążenia równoważnego Wyznaczanie równoważnego momentu przy założonej równoważnej liczbie cykli Wyznaczanie równoważnej liczby cykli przy założonym momencie równoważnym Wytrzymałość przekładni walcowych Uwagi ogólne Wytrzymałość podstawy zęba na zginanie Warunek wytrzymałości zęba na zginanie Naprężenia u podstawy zęba Obliczeniowe naprężenie u podstawy zęba Współczynnik kształtu zęba Y F Współczynnik kształtu zęba Y Fa Współczynnik korekcji naprężeń Y S Współczynnik korekcji naprężeń Y Sa Współczynnik przyporu Yε Współczynnik głowy zęba Y FS Współczynnik kąta pochylenia linii zęba Y β Naprężenie dopuszczalne i graniczna wytrzymałość podstawy zęba na zginanie Współczynnik trwałości Y NT Współczynnik korekcji naprężeń Y ST dla standardowego koła-próbki Względny współczynnik wrażliwości na działanie karbu Y δ rel T Względny współczynnik stanu powierzchni Y R rel T Współczynnik wielkości zęba Y X Bazowa wytrzymałość zmęczeniowa podstawy zęba koła-próbki na zginanie σ F lim Sprawdzanie wytrzymałości podstawy zęba na zginanie Minimalny współczynnik bezpieczeństwa S F min dla naprężeń u podstawy zęba Wytrzymałość stykowa boku zęba Warunek wytrzymałości stykowej boku zęba Naprężenia stykowe Obliczeniowe naprężenie stykowe Współczynniki miarodajnego naprężenia Z D i Z D Współczynnik strefy nacisku Z H 391

5 Współczynnik przyporu Z ε Współczynnik kąta pochylenia linii zęba Z β Naprężenie stykowe dopuszczalne i graniczna wytrzymałość boku zęba na pitting Współczynnik trwałości ZNT Wpływ warstewki smaru na wytrzymałość stykową zęba, współczynniki Z L, Z V, Z R Współczynnik umocnienia materiału Z W Współczynnik wielkości zęba Z X Umowna (bazowa) granica wytrzymałości boku zęba na zmęczenie stykowe σ H lim Sprawdzanie wytrzymałości stykowej boku zęba Minimalny współczynnik bezpieczeństwa S H min dla naprężeń stykowych Sprawdzanie zazębienia na zatarcie Charakterystyka ogólna zjawiska zatarcia Temperatura chwilowa na powierzchni bocznej zęba Współrzędna punktu przyporu, zastępczy promień krzywizny Prędkości przemieszczania się źródła ciepła Współczynnik tarcia Rozkład siły wzdłuż odcinka zazębienia Temperatura chwilowa wzdłuż odcinka przyporu Średnia wartość temperatury chwilowej Temperatura czynnych powierzchni zazębiających się zębów przed wejściem w strefę obciążenia Kryterium zatarcia z uwagi na maksymalną temperaturę powierzchni zębów w strefie kontaktu Kryterium zatarcia z uwagi na średnią temperaturę powierzchni zębów w strefie kontaktu Temperatura zatarcia Współczynnik bezpieczeństwa ze względu na zatarcie Sprawdzanie kół na zagrzanie Wytrzymałość przekładni stożkowych Uwagi ogólne Obciążenie obliczeniowe zębów kół stożkowych Współczynnik zastosowania K A Współczynnik sił dynamicznych K v Współczynnik rozkładu obciążenia K β po szerokości wieńca zębatego Współczynnik rozdziału obciążenia K α na pary zębów w przyporze Wytrzymałość podstawy zęba na zginanie Uwagi ogólne Warunek wytrzymałości zęba na zginanie Obliczeniowe naprężenie u podstawy zęba 449

6 Naprężenie dopuszczalne i graniczna wytrzymałość podstawy zęba na zginanie Wytrzymałość stykowa boku zęba Uwagi ogólne Naprężenie obliczeniowe Naprężenie dopuszczalne i graniczna wytrzymałość stykowa boku zęba Sprawdzanie zazębienia na zatarcie Sprawdzanie kół na zagrzanie Przekładnie obiegowe Uwagi ogólne Podstawowe cechy przekładni Ogólne pojęcia i terminy Przełożenie Liczba stopni swobody Wyznaczanie przełożeń Wyznaczanie przełożenia metodą analityczną Wyznaczanie przełożenia metodą graficzno-analityczną Podstawowe równania przekładni obiegowych Sprawność i obciążenie przekładni Uwagi wstępne Sprawność bazowa Momenty obrotowe i siły obwodowe Wyznaczanie sprawności przekładni Przepływ mocy Przykłady obliczeń Przekładnie śrubowe o wichrowatych osiach Właściwości i rodzaje przekładni śrubowych o wichrowatych osiach Przekładnie walcowe o wichrowatych osiach Wielkości geometryczne kół, przełożenie oraz wskaźnik zazębienia Poślizg międzyzębny Obciążenie oraz sprawność przekładni Sprawdzanie odporności zazębienia na zatarcie, smarowanie przekładni Przekładnie stożkowe o wichrowatych osiach (hipoidalne) Wiadomości podstawowe Prędkości poślizgu międzyzębnego Właściwości przekładni hipoidalnych Przekładnie ślimakowe Ogólna charakterystyka i rodzaje przekładni ślimakowych Geometria ślimaka walcowego Geometria koła ślimakowego 527

7 11.4. Współpraca zwoju ślimaka z zębem ślimacznicy Dokładność wykonania ślimaka i ślimacznicy Siły międzyzębne, sprawność przekładni Siły międzyzębne Sprawność zazębienia Sztywność ślimaka Wytrzymałość przekładni ślimakowej Warunki współpracy kół i kryteria wytrzymałościowe Obliczenia trwałości przekładni ze względu na pitting Obliczenia wytrzymałości zęba ślimacznicy na zginanie Obliczanie przekładni na rozgrzewanie Dokładność wykonania przekładni Wiadomości podstawowe Dobór dokładności wykonania Odchyłka mimośrodowego osadzenia koła na wale Odchyłki warunkujące względny ślad przylegania zębów Odchyłki podziałki Dobór rodzaju pasowania i tolerancji luzu bocznego Tolerowanie średnic wierzchołków i podstaw zębów Metody pomiaru grubości zęba Pomiar wzdłuż wspólnej normalnej Pomiar za pomocą kulek (wałeczków) Materiały stosowane na koła zębate Wymagania stawiane materiałom na koła zębate Stale i staliwa stosowane na koła zębate Stale i staliwa zwykłej jakości Stale w stanie normalizowanym Stale do ulepszania cieplnego Utwardzanie powierzchni zęba Nawęglanie Węglo-azotowanie (cyjanowanie) Azotowanie Hartowanie indukcyjne i płomieniowe Mechaniczne wzmocnienie warstwy wierzchniej zębów Żeliwa stosowane na koła zębate Inne materiały stosowane na koła zębate Smarowanie przekładni zębatych Uwagi ogólne Charakterystyka ogólna i znaczenie środków smarowych Klasyfikacja olejów przemysłowych Smarowanie w warunkach dużych nacisków powierzchniowych Sposoby smarowania przekładni zębatych Smarowanie zanurzeniowe 613

8 Smarowanie obiegowe Hałas emitowany przez przekładnie zębate Wprowadzenie do problematyki Pomiar hałasu emitowanego przez przekładnię zębatą Natężenie i poziom hałasu emitowanego przez więcej niż jedno źródło Przyczyny powstawania hałasu w przekładniach zębatych Wpływ odchyłek wykonawczych uzębienia Wpływ wskaźnika zazębienia Wpływ liczby zębów Wpływ szerokości koła (wieńca zębatego) Wpływ modyfikacji po wysokości i linii zęba Wpływ stanu powierzchni bocznych zębów Wpływ smarowania Wpływ postaci konstrukcyjnej korpusu Środki zaradcze podejmowane w celu redukcji hałasu emitowanego przez przekładnię zębatą Obliczenia projektowe przekładni zębatych Uwagi wstępne Dobór podstawowych parametrów przekładni Obliczenia projektowe przekładni walcowych, sprawdzanie warunków wytrzymałościowych Wytyczne doboru liczby stopni redukcji oraz przełożeń na danym stopniu Wytyczne doboru wskaźnika względnej szerokości wieńca zębatego Wytyczne doboru kąta pochylenia linii zęba Wytyczne doboru liczby zębów zębnika Wytyczne doboru liczby zębów koła Wytyczne doboru współczynników korekcji zazębienia Wytyczne doboru zarysu odniesienia Wytyczne doboru oleju Wytyczne doboru klasy dokładności wykonania Wstępne obliczenia wielkości podstawowych przekładni Wyznaczanie momentu równoważnego przy założonej równoważnej liczbie cykli, gdy jest znane widmo obciążeniowe Wyznaczanie momentu równoważnego, gdy jest znany moment nominalny na wale wejściowym lub wyjściowym przekładni Wyznaczanie przełożenia całkowitego, liczby stopni redukcji oraz przełożeń na poszczególnych stopniach Wyznaczanie podstawowych wymiarów kół Wyznaczanie średnicy podziałowej zębnika Wyznaczanie modułu normalnego Wyznaczanie liczby zębów w kole 677

9 Wyznaczanie szerokości czynnej wieńca zębatego Sprawdzanie podstawowych warunków geometrycznych Obliczanie wielkości geometrycznych kół Uwagi wstępne Parametry geometryczne kół o uzębieniu nacinanym narzędziem typu zębatkowego oraz charakterystyczne wielkości przekładni Parametry geometryczne kół o uzębieniu nacinanym dłutakiem Fellowsa Parametry geometryczne walcowych kół zastępczych w przekroju czołowym Sprawdzanie warunków wytrzymałościowych Uwagi wstępne Sprawdzanie wytrzymałości zmęczeniowej i statycznej podstawy zęba na zginanie Sprawdzanie wytrzymałości zmęczeniowej i statycznej boku zęba na pitting Sprawdzanie odporności zazębienia na zatarcie Algorytm komputerowego wspomagania projektowania przekładni zębatej Przykłady kształtowania kół i postaci konstrukcyjnych przekładni walcowych Zasady postępowania przy określaniu wielkości podstawowych oraz sprawdzaniu warunków wytrzymałościowych przekładni walcowych Przykład obliczeń Obliczenia projektowe przekładni stożkowych, sprawdzanie warunków wytrzymałościowych Wstępne obliczenia wielkości podstawowych Wyznaczanie średnicy podziałowej w przekroju środkowym zębnika Wyznaczanie modułu normalnego Obliczanie wielkości geometrycznych kół Uwagi wstępne Parametry geometryczne kół stożkowych Parametry geometryczne zastępczych kół walcowych Sprawdzanie warunków wytrzymałościowych Uwagi wstępne Sprawdzanie wytrzymałości zmęczeniowej i statycznej podstawy zęba na zginanie Sprawdzanie wytrzymałości zmęczeniowej i statycznej boku zęba na pitting Sprawdzanie odporności zazębienia na zatarcie Algorytm komputerowego wspomagania projektowania przekładni zębatej Przykłady postaci konstrukcyjnych przekładni stożkowych Zasady postępowania przy określaniu wielkości podstawowych

10 oraz sprawdzaniu warunków wytrzymałościowych przekładni stożkowych Przykład obliczeń Dobór parametrów geometrycznych prostych przekładni obiegowych Wprowadzenie Warunki montażowe Wyznaczanie liczby zębów i przełożeń Warunek sąsiedztwa kół satelitarnych Warunek równomiernego rozmieszczenia satelitów Spostrzeżenia końcowe Obliczenia projektowe przekładni ślimakowej Uwagi wstępne Wyznaczanie modułu zęba ślimaka i ślimacznicy oraz odległości między osiami obrotu kół Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych przekładni ślimakowych Zasady postępowania przy określaniu wielkości podstawowych oraz sprawdzaniu warunków wytrzymałościowych przekładni ślimakowych Przykład obliczeń 787 Bibliografia 799 Skorowidz 807 oprac. BPK