Общие сведения из механики

Для выполнения полезной работы машиной-орудием, как правило, угловые скорости должны быть значительно ниже, чем скорости валов двигателей, и в то же время требуются большие вращающие моменты. Из этого ясно, что в большинстве случаев непосредственная связь валов двигателя и рабочей машины невозможна. А из того, что режим работы машины-орудия требует регулирования скорости и такое регулирование осуществлять в двигателе нецелесообразно, становится ясным, что для выполнения перечисленных требований необходимо между машиной-двигателем и машиной-орудием расположить промежуточное устройство, называемое механической передачей.

u = n1 / n2 , где u – передаточное отношение передачи, n1 - частота вращения ведущего вала; n2 - частота вращения ведомого вала

Важнейшей характеристикой любой передачи является передаточное отношение, которое показывает, во сколько раз частота вращения n1 ведущего вала передачи больше или меньше частоты вращения n2 ведомого вала.

Механические передачи классифицируют:

1. по принципу передачи движения:

· передачи трением (фрикционная, ременная);

· зацеплением (зубчатые, червячные, цеп­ные; передачи винт-гайка);

Рис.5.13. Механические передачи с непосредственным контактом тел вращения:
а — фрикционная передача; б — зубчатая передача; в — червячная передача; г, д — передачи винт-гайка

1. по способу соединения деталей:

· передачи с непосредственным контактом тел вращения (фрикционные, зубчатые, червячные, передачи винт-гайка);

· передачи с гибкой связью (ременная, цепная)

1. по взаимному расположению ведущего и ведомого валов в пространстве:

· передачи между параллельными валами;

· передачи между пересекающимися валами;

· передачи между скрещивающимися вала­ми

б)	Рис.5.14. Передачи с гибкой связью: а — ременная; б — цепная

1. по соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы)

Ременная передача. Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Состоит из ведущего и ведомого шкивов, огибаемых ремнем рис.21. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего

Рис. 5.15. Ременная передача

Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число и не строго постоянным.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи (рис.5.16) бывают:
1) плоскоременные;
2) клиноременные;
3) круглоременные; 4) зубчатые

Рис.5.16. Формы поперечного сечения ремня: а) плоская, б) клиновая, в) круглая, г) зубчатая

Достоинства ремённых передач:

· Простота конструкции и малая стоимость

· Возможность передачи мощности на значительные расстояния (до 15 м)

· Плавность и бесшумность работы

Недостатки ремённых передач:

· Большие габаритные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей

· Малая долговечность ремня в быстроходных передачах

· Большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня

· Непостоянное передаточное число из-за неизбежного упругого проскальзывания ремня

Передаточное отношение ременной передачи выражается через отношение диаметров ведомого и ведущего валов:

u = d2 / d1 , где u – передаточное отношение ременной передачи,

d1 - диаметр ведущего вала;

d2 - диаметр ведомого вала

Цепная передача.Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Цепные передачи применяют для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда ременные ненадежны. Передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и огибаемой их приводной цепи.

Рис. 5.17. Зубчатая передача

Достоинства цепных передач:

· Передача движения зацеплением, а не трением позволяет передавать большие мощности, чем с помощью ремня

· Отсутствие скольжения и буксования обеспечивает постоянство среднего передаточного отношения

· Цепные передачи хорошо работают в условиях частых пусков и торможений

· Цепные передачи имеют высокий КПД

Недостатки цепных передач:

· Износ цепи при недостаточной смазке и плохой защите от грязи

· Сложный уход за передачей

· Повышенная вибрация и шум

· Удлинение цепи в результате износа шарниров и сход цепи со звёздочек

Передаточное отношение цепной передачи выражается через отношение числа зубьев ведомой и ведущей звездочек:

u = z2 / z1 , где u – передаточное отношение цепной передачи,

z1 - число зубьев ведущей звездочки;

z2 - число зубьев ведомой звездочки

Фрикционная передача. Фрикционной передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения от одного вала к другому с помощью сил трения, возникающих между насаженными на валы и прижатыми друг к другу дисками, цилиндрами или конусами (рис. 24).

Фрикционные передачи относятся к передачам с непосредственным контактом. Их работа основана на принципе использования силы трения. К ним относятся вариаторы, отличающиеся простотой конструкции, позволяющие легко обеспечить бесступенчатое регулирование частоты вращения ведомого вала.

Достоинства фрикционных передач:

• простота конструкции
• плавность и бесшумность работы
• возможность плавного изменения передаточного числа на ходу машины

Недостатки фрикционных передач:

• значительная радиальная нагрузка на опоры валов, которая может до 35 раз превышать передаваемое окружное усилие и вызывающее интенсивное изнашивание рабочих элементов передачи и разрушение катков
• фрикционные не обеспечивают строгого постоянства передаточного числа при изменении нагрузки
• имеют сравнительно невысокий КПД

Передаточное отношение фрикционной передачи выражается через отношение числа диаметров ведомого и ведущего катков:

u = D2 / D1 , где u – передаточное отношение фрикционной передачи,

D1 - диаметр ведущего катка;

D2 - диаметр ведомого катка

Рис. 5.18. Фрикционные передачи: I - цилиндрическая с прямым ободом; II - цилиндрическая с клинчатым ободом; III - коническая; IV - лобовая; V - с передвижным цилиндрическим колесом.

Зубчатые передачи. Зубчатая передача относиться к передачам зацеплением с непосредственным контактом пары зубчатых колёс. Меньшее из колёс передачи принято называть шестерней, а большее – колесом.

Достоинства зубчатых передач:

· высокая нагрузочная способность

· малые габариты

· большая надёжность и долговечность (40000 ч)

· постоянство передаточного числа

· высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени)

· простота в эксплуатации

Недостатки зубчатых передач:

· повышенные требования к точности изготовления и монтажа

· шум при больших скоростях

	З)
Рис. 5.19. Виды зубчатых передач: а-г – цилиндрические, д,е – конические, ж – цилиндрическая винтовая, з - червячная, и - реечная передача

По взаимному расположению геометрических осей валов различают передачи:

• с параллельными осями – цилиндрические (рис.5.19, а-г);
• с пересекающимися осями – конические (рис.5.19, д; е);
• со скрещивающимися осями – цилиндрические винтовые (рис.5.19, ж);
• конические гипоидные и червячные (рис. 5.19, з);
• реечная передача (рис. 5.19, и)

Передаточное отношение зубчатой передачи выражается через отношение числа зубьев ведомого и ведущего колес:

u = z2 / z1 , где u – передаточное отношение зубчатой передачи,

z1 - число зубьев ведущего колеса;

z2 - число зубьев ведомого колеса

Червячная передача. Червячные передачи (рис. 5.19,ж и 5.20) применяют для передачи вращательного движения между валами, геометрические оси которых скрещиваются. В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.

Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления. Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

Рис. 5.20. Червячная передача

Достоинства червячной передачи:

· Плавность и бесшумность работы

· Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции

· Возможность большого редуцирования, т. е. получения больших передаточных чисел (в отдельных случаях в не силовых передачах до 1000)

· Возможность получения самотормозящей передачи, т. е. допускающей передачу движения только от червяка к колесу

Недостатки червячной передачи:

· Сравнительно низкий к.п.д. вследствие скольжения витков червяка по зубьям колеса

· Значительное выделение теплоты в зоне зацепления червяка с колесом

· Необходимость применения для венцов червячных колес дефицитных антифрикционных материалов

· Повышенное изнашивание и склонность к заеданию

Передаточное отношение червячной передачи выражается через отношение числа зубьев колеса к числу заходов резьбы на червяке:

u = zк / zч , где u – передаточное отношение червячной передачи,

zк - число зубьев колеса;

zч - число заходов резьбы на колесе

Передача винт-гайка.Предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное движение (рис.5.21). При этом как винт, так и гайка могут иметь либо одно из названных движений, либо оба движения одновременно.