Основные кинематические и силовые соотношения в передачах

регулировать угловые скорости рабочего органа машины;
г) реверсировать движение (прямой и обратный ход);
д) распределять работу двигателя между несколькими исполнительными органами машины.
В настоящем курсе рассматриваются только наиболее распространенные из механических передач.
Классификация передач. В зависимости от принципа действия все механические передачи делятся на две группы:
1) передачи зацеплением — зубчатые, червячные, цепные;
2) передачи трением — фрикционные и ременные.
Все передачи трением имеют повышенную изнашиваемость
рабочих поверхностей, так как в них неизбежно проскальзывание одного звена относительно другого.
В зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звеньев бывают:
а) передачи непосредственного контакта — фрикционные, зубчатые, червячные;
б) передачи гибкой связью — ременные, цепные. Передачи гибкой связью допускают значительные расстояния между ведущим и ведомым валами.
Накопленный опыт проектирования, изготовления и эксплуатации различных передач определил область и границы их применения (см. ниже).
§ 6.2. Основные кинематические и силовые соотношения в передачах
Особенности каждой передачи и ее применение определяются следующими основными характеристиками:
1) мощностью на ведущем Р\ и ведомом Р2 валах или вращающими моментами Τ ι и Т2 на тех же валах;
2) угловой скоростью ведущего ωι и ведомого ω2 валов (рис. 6.1, а, б).
Это две основные характеристики, необходимые для выполнения проектного расчета любой передачи.
Дополнительными характеристиками являются:
а) механический к.п.д. передачи

Для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдельных последовательно соединенных передач, общий к.п.д.

где т)1, ц2,..., ηΛ — к.п.д. каждой кинематической пары (зубчатой, червячной, ременной и других передач, подшипников, муфт).
Технико-экономические расчеты тесно связаны с к.п.д. Потеря мощности — показатель непроизводительных затрат энергии — косвенно характеризует износ деталей передачи, так как потерянная в передаче мощность превращается в теплоту и частично идет на разрушение рабочих поверхностей.

Червячная передача

 

С уменьшением полезной нагрузки к.п.д. значительно снижается, так как возрастает относительное влияние постоянных потерь (близких к потерям холостого хода), не зависящих от нагрузки;

механическое устройство для передачи вращения между скрещивающимися (обычно под прямымуглом) валами посредством червяка (винта) и сопряжённого с ним червячного колеса. Червяк (см. рис. 2, впри ст. Детали машин ) представляет собой винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой (См. Резьба),а червячное колесо является зубчатым колесом (См. Зубчатое колесо), зубья которого имеют особуюдугообразную форму. Червячное колесо охватывает червяк на некоторой дуге (обычно до 100°). Ведущим вЧ. и. является обычно червяк, ведомым — червячное колесо; в редких случаях (для повышающих передач)ведущим может быть червячное колесо. В наиболее распространённых Ч. п. используются цилиндрическиечервяки; червяки с витками на тороидной поверхности применяются в глобоидных передачах (См.Глобоидная передача). В зависимости от числа заходов резьбы (ниток нарезки) различают одно-, двух- ичетырёхзаходные червяки; по форме профиля витка — архимедовы, с вогнутым профилем и др. червяки.Витки архимедовых червяков в осевом сечении очерчены трапецией и легко изготовляются точением.Перспективны червяки с вогнутым профилем витков резьбы, обеспечивающим меньшие контактныенапряжения и лучшие условия для образования масляного клина. Для силовых передач (См. Силоваяпередача) предпочтительны эвольвентные червяки, профиль витка которых в поперечном сечении очерченпо эвольвенте (см. Эволюта и эвольвента). Передаточное число Ч. п. i = z ₂ /z ₁, где z ₁ — число заходов резьбычервяка, z ₂ — число зубьев червячного колеса.

Обычно передаточное число Ч. п. равно 8—100 (в ряде случаев, например в приводах станочныхстолов большого диаметра, до 1000). Благодаря возможности получения больших передаточных чисел присравнительно небольшом габарите передачи Ч. п. применяются в Приводахмашин, устройствах управленияи др. Достоинства Ч. п. — плавность и бесшумность работы. Ч. п. могут быть самотормозящими, т. е.передающими вращение только от червяка к колесу, что иногда даёт возможность выполнить механизм безтормозного устройства. Недостаток Ч. п. — значительное относительное скольжение сопряжённых элементов— витков червяка и зубьев колеса. Это вызывает усиленное тепловыделение, повышенный износ исклонность к заеданию, определяет сравнительно низкий кпд (в среднем 0,7—0,75 в однозаходной передаче,0,8— 0,85 в двухзаходной, 0,86—0,92 в четырёхзаходной). Для уменьшения износа и повышениясопротивляемости заеданию червячные колёса изготовляют из материалов с высокими антифрикционнымисвойствами, главным образом из бронзы: оловянистой (при скоростях скольжения 5—35 м/сек)иалюминиево-железистой (при скоростях скольжения до 10 м/сек). Для экономии цветных металлов их делаютсоставными: бронзовый венец (обод) устанавливается на стальную или чугунную ступицу. При скоростяхскольжения до 2 м/сек и больших диаметрах колёса можно отливать целиком из чугуна. В приборах инебольших силовых передачах могут использоваться колёса из текстолита, полиамидов и т.п. Червякиобычно изготовляют из качественных углеродистых или легированных сталей, термически обработанных довысокой твёрдости. Для повышения качества поверхности червяки шлифуют и полируют.

Пониженный кпд и значительное тепловыделение ограничивают применение Ч. п. областью небольшихи ср. мощностей (обычно до 50, реже до 200 квт). Они используются в подъёмно-транспортных машинах,металлорежущих станках, автомобилях, троллейбусах, металлургических машинах, гидротехническихсооружениях и т.д. Основное применение имеют закрытые хорошо смазываемые Ч. п. в виде червячныхРедукторов.

 

40. Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса^[1].

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет.Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых случаях — до 1000^[1].

41. Ременная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — приводного ремня, за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор), валыкоторого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.

Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).

43.

Ось — деталь машин и механизмов, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая полезный крутящий момент. Оси бывают вращающиеся (а) и неподвижные (б). Вращающаяся ось устанавливается в подшипниках. Примером вращающихся осей могут служить оси железнодорожного подвижного состава, примером невращающихся – оси передних колес автомобиля.

Вал — деталь машин, предназначенная для передачи крутящего момента вдоль своей осевой линии. В большинстве случаев валы поддерживают вращающиеся вместе с ними детали (зубчатые колеса, шкивы, звездочки и др.). Некоторые валы (например, гибкие, карданные, торсионные) не поддерживают вращающиеся детали. Валы машин, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вал станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющий механическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмиссионным. В отдельных случаях валы изготовляют как одно целое с цилиндрической или конической шестерней (вал—шестерня) или с червяком (вал — червяк).

44. Подшипники скольжения – это опоры вращающихся деталей, работаю- щие в условиях скольжения цапфы по поверхности подшипника. По направле- нию воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения разделяют на две ос- новные группы: радиальные (см. рис. 1, в), предназначенные для восприятия нагрузки, перпендикулярной оси вала, и упорные (см. рис. 1, г, д) – для воспри- ятия осевой нагрузки. При совместном действии радиальной и сравнительно небольшой осевой нагрузок применяют конические опоры (см. рис. 1, б) или совмещенные опоры, в которых осевую нагрузку воспринимают торцы вкла- дышей

42. Цепная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — цепи, за счёт сил зацепления. Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (напр., цепной вариатор).

Состоит из ведущей и ведомой звездочки и цепи. Цепь состоит из подвижных звеньев. В замкнутое кольцо для передачи непрерывного вращательного движения концы цепи соединяются с помощью специального разборного звена.

Обычно число зубьев на звёздочках и число звеньев цепи стремятся делать взаимно простыми, что обеспечивает равномерность износа: каждый зуб звёздочки будет поочерёдно работать со всеми звеньями цепи.

Классификация цепей[править | править вики-текст]

· По назначению:

· приводные цепи

· тяговые цепи

· грузовые цепи.

45. Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба — дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

46. Муфтами называются узлы, соединяющие одну часть вала с другой для передачи крутящего момента, защиты от толчков и ударов, включения и выключения ведомой части вала (при непрерывном вращении ведущей), компенсации температурных деформаций длинных валов, облегчения сборки сложных механизмов и т. д. Муфты применяют также в качестве управляющих элементов и различных предохранительных устройств, для предотвращения возможных поломок ведущих и ведомых элементов при внезапном застопоривании движения или резком возрастании передаваемого момента или скорости вращения.
При подборе муфт, в приборостроении исходят из конструктивных особенностей соединяемых частей механизмов, функций, выполняемой муфтой, и величины передаваемого крутящего момента.
Классификация муфт по назначению и конструкции дана на рисунке:
Тип муфты Передаваемый муфтой крутящий момент Область применения
Глухая Любой величины, в зависимости от размеров Соединение соосных валов, осей, штанг, тяг и т. п.
Расширительная Определяется размерами соединяемых валов Соединение соосных валов, имеющих смещение вдоль оси
Поводковая До 10 кГсм при диаметрах валов 6-8 мм Соединение источников движения с ведомыми механизмами
Упругая Определяется размерами муфты и материалом упругой прокладки Присоединение электродвигателей к механизмам приборов. Соединение валов, олучающих в процессе работы небольшие смещения и перекосы осей (обычно доли миллиметра)
Крестовая Определяется размерами муфты Соединение валов, имеющих небольшие параллельные смещения осей (ДО 3-5 мм)
Шарнирная то же Соединение валов, расположенных под углом до 25-45 градусов.
Мембранная Определяется размерами и материалами мембраны Безлюфтовое соединение валов, расположенных под углом до 2-3 градусов
Карданный валик До 100 кГсм при диаметрах валиков до 15 мм Соединение валов, расположенных в параллельных плоскостях на больших расстояниях один от другого. Угол до 15 градусов.
Гибкий валик До 60 кГсм при диаметре вала 12 мм Передача вращения между валами, расположенными под любым углом в пространстве. Радиус изгиба не должен быть меньше 40 мм при диаметре гибкого вала 3 мм и меньше 240 мм при диаметре 12 мм
Кулачковая Определяется размерами муфты Включение и отключение валов на ходу
Фрикционная Определяется размерами трущихся частей и силой прижима Плавное включение и отключение валов на ходу, часто используют в качестве тормоза.
Электромагнитная порошковая Определяется размерами муфты и электромагнита Включение и отключение валов на ходу. В некоторых случаях - регулирование скорости вращения.
Магнитоиндукционная Определяется размерами муфты и магнита Регулирование скорости вращения. Бесконтактное соединение валов, находящихся в труднодоступных местах.
Предохранительная Определяется параметрами и регулировкой муфты Предохранение ведущих элементов при застопоривании движения ведомых механизмов.
Центробежная Определяется размерами муфты и числом оборотов соединяемых валов Включение отключение валов при достижении ими определенной скорости вращения
Свободного хода Определяется параметрами муфты Передача крутящего момента только в одном направлении
Необратимого движения то же Передача крутящего момента от ведущего элемента ведомому в обоих направлениях.