Общие сведения о передачах

Наиболее распространены передачи вращательного движения. Это связанно с таким преимуществом вращательного движения, как возможность обеспечения его непрерывности и равномерности. Другие виды движения, например, возвратно-поступательное, характеризуется наличием потерь времени (и, следовательно, производительности) на холостые ходы (рабочий ход - ход вперед, холостой - ход назад), остановками в момент изменения направления движения, большими динамическими нагрузками, связанными с постоянными изменениями величины и направления скорости. Это обстоятельство ограничивает возможность увеличения рабочих скоростей машин.

Передаточные механизмы вращательного движения наиболее просты и компактны.

Скорости движения рабочих машин определяются условиями выполняемой ими работы. Например, угловая скорость вращения шпинделя токарного станка обусловлена материалом и диаметром обтачиваемой заготовки, а также свойствами режущего инструмента. Поэтому передаточные механизмы осуществляют передачу движения с определенными, заранее заданным соотношением скоростей.

Нецелесообразность, а иногда и невозможность непосредственного соединения выходного вала двигателя с входным валом машины-орудия без промежуточных передаточных механизмов объясняется:

• несовпадением их скоростей (двигатели обычно имеют высокие угловые скорости, что позволяет их сделать компактными и легкими, в рабочих же органах машин-орудий часто требуется большой момент при относительно малых скоростях);

• необходимостью в большинстве случаев изменять скорость машины, тогда как вал двигателя вращается с постоянной угловой скоростью;

• необходимостью преобразования равномерного вращательного движения, получаемого от двигателя, в другие виды движения - возвратно-поступательное, качательное, винтовое и т.п., которые должны иметь рабочие органы машин-орудий;

• необходимостью в ряде случаев приводить в движение несколько машин одним двигателем.

В современных машинах применяют механические, гидравлические, пневматические и электрические передачи. Рассмотрим только механические передачи.

Механические передачи классифицируют по различным признакам:

а) по принципу передачи движения:

• передачи трением (фрикционные, ременные, канатные);

• передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные, винтовые);

б) по относительному положению звеньев:

• передачи с непосредственным касанием ведущего и ведомого звеньев,
(фрикционные, зубчатые, червячные, винтовые);

• передачи с промежуточным звеном, связывающим ведущее и ведомое звенья (ременная, канатная, цепная).

Вал и закрепленные на нем звенья передачи (колеса или шкивы), передающие вращение, называются ведущими, а звенья, получающие движение от ведущих, называются ведомыми.

Отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала называется передаточным числом и обозначается буквой i.

где ω₁ – угловая скорость ведущего звена;

ω₂ – угловая скорость ведомого звена.

Таким образом, при уменьшении частоты вращения в передаче i > 1, а при увеличении i < 1.

Каждая из передач – ременная, фрикционная, зубчатая, червячная, цепная и др. – имеет свои характерные особенности и область применения. Выбор передачи определяется значениями передаваемой мощности, частоты вращения, окружной и угловой скоростями, передаточным числом, к.п.д. и расстоянием между осями сопрягаемых валов машины. Важную роль играют габариты и вес передаточного механизма, стоимость его изготовления и расходы на эксплуатацию. Основные характеристики некоторых типов передач даны в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики основных типов передач

ФРИКЦИОНННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Фрикционная передача состоит из двух гладких катков – ведущего 1 и ведомого 2. Катки прижаты один к другому. Поэтому при вращении ведущего катка между ним и ведущим катком возникает сила трения, заставляющая ведомый каток вращаться.

Достоинства фрикционных передач:

· простота конструкции;

· плавность, бесшумность работы (при условии незначительного износа рабочих тел – катков);

· возможность осуществления передач с плавным (бесступенчатым) изменением передаточного числа;

· возможность проскальзывания фрикционных катков при перегрузках, что предохраняет детали приводимого в движение механизма от поломок.

Недостатки фрикционных передач:

· ограниченная величина передаваемой мощности (для цилиндрической фрикционной передачи обычно до 10 кВт);

· большая нагрузка на валы и опоры валов;

· непостоянство передаточного числа из-за переменной величины взаимного проскальзывания катков, интенсивность которого зависит от нагрузки передачи;

· повышенный износ катков, вследствие которого передача начинает работать со значительным шумом;

· сравнительно низкий коэффициент полезного действия (для передач обычного типа ).

В некоторых типах фрикционных передач можно плавно изменять величину передаточного отношения, такие передачи называются вариаторами. Диск А (рис.), вращаясь вокруг своей оси и находясь в силовом замыкании с диском В, приводит его во вращение. При перемещении диска вдоль его оси вращения изменяется расстояние х между ним и осью I-I и в результате меняется величина передаточного отношения.

В самом деле, окружная скорость точки а диска A

υ_A = ω₁R₁.

Окружная скорость точки а диска В

υ_B = ω₂x

Пренебрегая скольжением, имеем

υ_A = υ_B

или

ω₁R₁= ω₂x,

откуда

Если диск А переместить за ось //—// (в положение, изображенное штриховой линией), то ведомый диск В будет вращаться в противоположную сторону.

Фрикционные передачи с постоянными передаточными числами применяют преимущественно в приборах. Фрикционные вариаторы получили широкое распространение в станках, кузнечно-прессовом оборудовании и т.п.

Материалы фрикционных катков должны иметь следующие характеристики:

- износостойкость и поверхностную прочность;

- возможно больший коэффициент трения (чем больше коэффициент трения, тем меньше требуемая сила прижатия).

Материалы, применяемые для изготовления катков:

1. Закаленная сталь по закаленной стали.

2. Сталь (чугун) по пластмассе (текстолиту, фибре).

3. Чугун по чугуну (или стали).

В настоящее время сравнительно редко применяют (для одного из катков) кожу, дерево, резину вследствие их малой прочности.

РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА

Передачу вращательного движения с одного вала на другой при значительных расстояниях между ними можно осуществить гибкой связью, используя силы трения между поверхностью шкива и гибким телом. Гибкой связью служат ремни и канаты. Наиболее распространен­ный вид передач этого типа — ременные. В зависимости от формы поперечного сечения ремня (рис.) они делятся на плоскоременную, клиноременную и круглоременную передачи.

Ременная передача состоит из двух колес (ведущего и ведомого), называемых шкивами, и бесконеч­ного ремня, охватывающего их. Вращающийся ведущий шкив благодаря силе трения увлекает за собой ремень, который по той же причине заставляет вращаться ведомый шкив. Сила трения на поверхностях соприкосновения шкивов и ремня возни­кает при соответствующем прижатии ремня к ободам шкивов, т. е. при наличии натяжения ремня.

Плоские ремни позволяют осуществить передачи с боль­шими межцентровыми расстояниями (до 15 м, а в исклю­чительных случаях даже больше).

К достоинствам плоскоременной передачи относятся:

- простота и низкая стоимость конструкции;

- плавность хода, способность смягчать удары (бла­годаря эластичности ремня) и предохранять приводимые в движение механизмы от поломок при внезапных пере­грузках (за счет пробуксовывания ремня);

- возможность передачи мощности при значительных расстояниях между осями ведущего и ведомого валов;

- бесшумность работы (по сравнению с зубчатой передачей);

- простота ухода и обслуживания;

- возможность различных вариантов взаимного рас­положения валов в пространстве.

Недостатки передачи:

- непостоянство передаточного числа;

- сравнительно большие габариты;

- вытягивание ремня, что вызывает необходимость его перешивки при постоянном межцентровом расстоянии или применения натяжного приспособления.

Плоские ремни делают кожаными, хлопчатобумажными ткаными, прорезиненными, шерстяными, шелковыми и из синтетического волокна, а клиновые — кордтканевыми и кордшнуровыми.

Передачи клиновыми ремнями имеют следующие преимущества по сравнению с плоскоременными:

- возможность осуществлять более высокие передаточные отношения (до 7 и даже до 10);

- способность работать при малых межцентровых расстояниях;

- надежность работать при любом расположении передачи вплоть до вертикального;

- компактность передачи и др.

Но при этом и недостатки по сравнению с ней:

- клиновые ремни менее долговечны, чем плоскоременные;

- конструкции шкивов для клиновых ремней сложнее, чем для плоских;

- клиноременные передачи могут применяться в меньшем диапазоне мощностей, чем плоскоременные.

ЦЕПНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Цепная передача относится к числу передач с проме­жуточным звеном (гибкой связью), которым в данном слу­чае является цепь.

Цепная передача (рис.) состоит из бесконечной цепи, охватывающей две или более звездочки — колеса с зубьями специального профиля. Она служит для пере­дачи движения только между параллельными валами. В отличие от ременной, цепная передача работает без про­скальзывания, подобно зубчатой.

Основные достоинства цепной передачи:

- компактность (по сравнению с плоскоременной);

- меньшая, чем в ременных передачах, нагрузка на валы;

- возможность передачи движения на значительные расстояния (до 5-8м)

- возможность передачи движения одной цепью не­скольким валам;

- сравнительно высокий к. п. д. (до 0,98).

Недостатки цепной передачи:

- увеличение шага цепи (цепь вытягивается) вслед­ствие износа шарниров, что требует применения натяж­ных устройств;

- более сложный по сравнению с ременными переда­чами уход (смазка, регулировка, устранение перекоса валов и ремонт передачи);

- некоторая шумность в работе;

- большая слож­ность по сравнению с ременной передачей.

Цепные передачи ши­роко применяют в стан­ках для

обработки металла и древесины, в транспортных устрой­ствах и др. Современ­ные цепные передачи используются для пере­даточных чисел i <10, при скоростях цепи до 25 м/с и для пе­редачи мощности до 150 кВт (в отдельных случаях до 3000 кВт).

Цепные передачи, как и зубчатые, бывают открытыми и закрытыми.

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Зубчатые передачи - наиболее распространенный тип передач в современном машино- и приборостроении. В про­стейшем случае зубчатая передача состоит из двух колес, на поверхности которых имеются зубья.

Помимо главной области применения - передачи вра­щательного движения - зубчатая передача используется и для преобразования вращательного движения в посту­пательное (передача зубчатое колесо - зубчатая рейка).

В зависимости от относительного положения геометри­ческих осей ведущего и ведомого валов различают:

· зубчатые передачи цилиндрическими колесами (рис., а - г), применяемые при параллельных осях валов;

· зубчатые передачи коническими колесами (рис., д, е), применяемые при пересекающихся осях валов;

По расположению зубьев относительно образующей колеса различают зубчатые колеса:

· прямозубые (рис., а, г, д, з);

· косозубые (рис., б, ж);

· шевронные (рис., в);

· с криволинейным зубом (рис. 29, е).

Цилиндрические колеса могут быть с внешним (см. рис., а, б, в) и с внутренним (см. рис., г) зацепле­нием.

Основные достоинства зубчатых передач:

· высокий к.п.д.;

· компактность по сравнению с передачами, в которых используется сила трения;

· надежность работы;

· простота эксплуатации;

· постоянство передаточного числа;

· большой диапазон передаваемых мощностей (от ты­сячных долей до десятков тысяч кВт).

Основные недостатки зубчатых передач:

· сравнительная сложность изготовления (необхо­димость в специальном оборудовании и инструменте);

· шум вследствие неточного изготовления (или в ре­зультате повышенного износа) при высоких скоростях;

· громоздкость при больших расстояниях между осями ведущего и ведомого валов.

Разнообразие областей применения и условий эксплу­атации предопределило создание зубчатых передач, раз­личных по форме элементов.

Передаточное число зубчатой передачи можно выразить как отношение числа зубьев ведомого колеса к числу зубьев ведущего.

Материалы для изготовления зубчатых колес выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к габаритам и весу передачи, от принятой точности, способа изготовления и от окружной скорости. В основном используют термически обрабатываемые стали, реже чугун.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: