Кинематические и силовые отношения в передачах

Назначение и классификация передач

Большинство современных машин создается по схеме двигатель – передача – рабочий орган машины.

Передачами называют механизмы, служащие для передачи механической энергии на расстояние, как правило, с преобразованием угловых скоростей ω и вращающих моментов М, иногда с преобразованием видов и законов движения

(вращательного движения двигателя в поступательное, винтовое или другое движение рабочего органа машины).

Классификация передач:

1. по принципу передачи движения:

- передачи трением (фрикционная, ременная);

- передачи зацеплением (зубчатая, червячная, цепная, передача винт-гайка);

2. по взаимному расположению валов:

- передачи с параллельными осями валов (цилиндрическая);

- передачи с пересекающимися осями валов (коническая);

- передачи со скрещивающими осями валов (червячная, винтовая, гипоидная);

3. в зависимости от передаточного числа:

- с постоянным передаточным числом;

- с бесступенчатым изменением передаточного числа (вариатор);

4. по способу соединения деталей:

- передачи с непосредственным контактом (фрикционная, зубчатая, червячная, передача винт-гайка);

- передачи с гибкой связью (ременная, цепная).

Кинематические и силовые отношения в передачах

В каждой передаче различают два основных вала: ведущий 1 и ведомый 2. Передача, состоящая только из ведущего и ведомого звеньев, называется одноступенчатой. Параметрам одноступенчатой передачи, относящиеся к ведущему звену (вал с насаженными на него зубчатыми колесами, шкивами и т.п.), присваивают индекс 1, а к ведомому – 2.

Основные характеристики передач:

1. Мощность Р₁ на ведущем и Р₂ на ведомом валах (кВт);

2. Угловая скорость ω₁ ведущего и ω₂ ведомого валов (рад/с).

Эти характеристики минимально необходимы и достаточны для выполнения проектировочного расчета любой передачи.

Кроме основных характеристик различают производные характеристики:

1. Окружная скорость

(м/с),

где d – диаметр колеса, шкива и т.п.

При отсутствии скольжения окружные скорости обоих звеньев равны, т.е. ν₁ = ν₂.

Тогда .

2. Передаточное отношение (число)

Для передач зацеплением можно использовать следующее выражение

.

3. Коэффициент полезного действия

; ; .

Общий КПД многоступенчатой передачи

,

где η₁, η₂, η_n – КПД ступеней передачи.

4. Вращающий момент

(Н·м),

где Р – мощность; ω – угловая скорость.

Тогда ; .

Передачи для увеличения угловой скорости называют мультипликаторами или ускорителями. Примерами подобных передач являются передачи в приводе сепараторов, центрифуг, рабочие органы которых имеют угловую скорость выше угловой скорости двигателя. Передачи для уменьшения угловой скорости рабочего органа называют редукторами.

В зависимости от устройства передачи передаточное число может быть постоянным или изменяющимся – регулируемым в определенных пределах по ступенчатому (коробки скоростей с зубчатыми колесами) или плавному бесступенчатому (вариаторы) закону.

Для двухступенчатой передачи можно записать

; ; ;

.

Скорости валов: ; ; .

Мощности на валах: ; .

Вращающие моменты на валах: ; .