Механические передачи

Механической передачей называют устройство, предназначенное для передачи движения от источника энергии к исполнительным органам машины (рис.3.10). При этом, как правило, механические передачи преобразуют также скорости, нагрузки и крутящие моменты. Иногда они изменяют закон или характер движения.

Рис.3.10. Принципиальная кинематическая схема механического привода

Классификация механических передач

1. По способу передачи движения:

· трением - ременные, канатные, фрикционные;

· зацеплением - зубчатые, червячные, цепные, винтовые.

1. По способу соединения ведущего и ведомого звеньев:

· непосредственным соприкосновением - зубчатые, фрикционные, червячные, винтовые;

· с дополнительной связью - ременные, цепные, канатные.

Зубчатые передачи

Эти передачи имеют наибольшее распространение в современной технике, ввиду высокой нагрузочной способности - могут передавать мощность до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 150 м/с.

Достоинства зубчатых передач:

• малые габариты;
• большая долговечность;
• высокий КПД;
• постоянное передаточное число;
• небольшие нагрузки на подшипники.

Наибольшее распространение имеют цилиндрические передачи, отличающиеся простотой и экономичностью. Оси колес в этой передаче параллельны. В конической передаче оси колес пересекаются.

В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи прямозубые, косозубые и шевронные. По конструктивному исполнению передачи могут быть открытыми и закрытыми - защищенными от внешней среды корпусом с масляной ванной.

Основными характеристиками передач являются:

• мощности на ведущих и ведомых валах Р₁ и Р₂;
• частоты вращения n₁ , n₂ и угловые скорости ω₁, ω₂ ведущего и ведомого валов.

Этих характеристик достаточно для проектирования любой передачи.

Критерии работоспособности зубчатых передач

Основным критерием работоспособности закрытых зубчатых передач является контактная выносливость рабочих поверхностей зубьев.

Работоспособность этих передач определяют величины контактных напряжений, возникающих на рабочих поверхностях зубьев. Переменные контактные напряжения вызывают усталостное разушение зубьев, выкрашивание из рабочих поверхностей. Для увелочения усталостной выносливости упрочняют рабочие поверхности зубьев.

Контактная выносливость оценивается условием

, (3.23)

где s_H и [s]_H - рабочее и допускаемое контактные напряжения.

Основным критерием работоспособности открытых зубчатых передач является изгибная выносливость зубьев колес. Изгибная усталость вызывает поломку зубьев, для избежания которой используют термообработку, увеличивают модуль зацепления.

Изгибная выносливость оценивается условием

, (3.24)

где s_F и [s]_F - рабочее и допускаемое напряжения изгиба.

Из уравнений (3.23) и (3.24) получены формулы для расчета межосевого расстояния a_w колес и модуля m зацепления в форме, удобной для проектирования - все расчеты стандартизованы.

Межосевое расстояние определяется по формуле

(3.25)

где К_а - расчетный коэффициент (К_а = 49,5 Н/мм² - для пряпозубых передач, К_а = 43 Н/мм² - для косозубых передач); и – передаточное число зубчатой передачи; Т₂ – вращающий момент на колесе, Нм; К_Нβ ≥ 1 – коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба; ψ_b/a = b/a_w – коэффициент относительной ширины колеса шириной b₂; σ_НР – допускаемое контактное напряжение для материала колеса, МПа

Модуль зацепления определяется по формуле

, (3.26)

где К_m - расчетный коэффициент (К_m = 6,8 - для прямозубых передач, К_m = 5,8 - для косозубых передач); Т₂ – крутящий момент на колесе, Нм;