Контрольная работа: Проектирование и расчет различных пластмассовых изделий
4) уменьшение износа зубьев.
Для изготовления пластмассовых колес используют текстолит, древесно-слоистые пластики, полиамиды, полиформальдегид, поликарбонат и т.п.
Основой проектирования полимерных и металло-полимерных зубчатых передач являются методы, применяемые для металлических зубчатых передач, однако их корректируют с учетом специфики полимерных материалов: анизотропии, неоднородность структуры и свойств из-за различия в технологии изготовления различных партий полимерных изделий, изменения свойств пластмасс во времени.
В расчетах используют корректирующие коэффициенты:
1) коэффициент нагрузки kн , который учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине зубьев и дополнительные динамические нагрузки;
2) коэффициент износа kизн , который учитывает ослабление сечения зуба в результате износа; принимается в пределах 1,5 – 1,8;
3) коэффициент угла наклона зуба kβ , который при угле наклона 10 – 200 равен для слоисто-волокнистых пластиков 0,75 – 0,85; для термопластов – 0,7 – 0,8.
Допустимое напряжение изгиба [σ]и определяется по разрушающему напряжению и запасу прочности, но в формулу вводят коэффициенты, учитывающие технологию изготовления kтехн , частоту нагружения kчаст , концентрацию напряжений kσ .
kтехн = 0,9 для зубчатых колес, изготовленных механической обработкой и 1,0 для литых колес.
kчаст = 0,85 – 1,0 в зависимости от количества вхождений пластмассового зуба в зацепление.
kσ зависит от природы пластмассы. Для полиамидов, полипропилена, полиформальдегида он равен 0,8 – 0,9, для поликарбоната, текстолита, ДСП – 0,9 – 0,95.
8.2 Волновые передачи
Пластмассовые зубчатые колеса волновых передач имеют ряд преимуществ:
1) меньшая мощность сил трения в зоне контакта;
2) меньшее тепловыделение и меньший нагрев поверхности зубьев;
3) расширение области применения полимеров в конструкциях передач (приборы, кинематические передачи и т.п.);
4) снижение веса и моментов инерции вращающихся частей;
5) понижение уровня шума, колебаний и вибраций;
6) устранение опасности коррозии и электрических наводок, например, в узлах радиоаппаратуры;
7) высокая износостойкость кинематических пар;
8) возможность работы в условиях ограниченной смазки или при ее отсутствии;
9) большая технологичность;
10) меньшая стоимость.
При проектировании следует учитывать, что одно колесо можно изготавливать из пластика, а другое – из металла (обычно жесткое). При малых нагрузках (50 – 100 Н), низких скоростях скольжения (0,001 – 0,1 м/с) и небольшой продолжительности включения (3 – 5 %) оба колеса можно изготавливать из пластмассы.
Все напряжения в колесе являются переменными, и определяющим фактором является выносливость полимера, из которого изготовлено гибкое колесо.
Расчет волновой передачи заключается в: 1) определении размеров гибкого колеса и его зубчатого венца; 2) вычислении суммарного напряжения изгиба и напряжения кручения с учетом эффекта их концентрации; 3) сравнении полученных величин с допускаемыми. При выборе допускаемых напряжений обязательно следует учитывать температуру, достигаемую в процессе эксплуатации.
Температура в зоне контакта зубьев при установившемся режиме длительной работы не должна превышать 65 0 С для полиамидов, 75 0 С для полиформальдегида, 85 – 100 0 С для эпоксидно-новолачных реактопластов. В противном случае должны предприниматься необходимые меры: увеличение поверхности теплоотдачи, введение вентиляционного обдува, применение жидкой смазки и т.д. – или, если это возможно, должен быть облегчен эксплуатационный режим работы волновой передачи.
8.3 Червячные передачи
Червячные пластмассовые колеса обычно применяются при температуре менее 90 0 С, скоростях скольжения не выше 3 м/с, нагрузках не выше 3 МПа для колес из текстолита и ДСП и 1,5 – 1,8 МПа для колес из полиамида.
Наиболее перспективным является конструктивное оформление пластмассовых червячных передач в виде глобоидных, так как при этом получается большой выигрыш в нагрузочной способности за счет увеличения площади контакта зубьев червяка и колеса.
При проектировании пластмассовых червячных передач рассчитываются напряжения изгиба одного зуба колеса при приложении к нему всей нагрузки и глобоидного червяка в горловом сечении, которые затем сравниваются с допускаемыми напряжениями на изгиб для данного вида пластмассы.