Лекция 5. Классификация передач мощности. Выбор их типа

 

На начальном этапе проектирования передач, прежде всего, в соответствии с функциональными требованиями к техническому объекту в целом (машине в данном случае) и его приводному механизму выбирают тип передачи, который в наибольшей степени отвечает функциям механизма, машины. Как отмечалось выше, (см. «Элементы функционального анализа передаточных механизмов», приведенном в практическом занятии № 1), первичная функция передач заключается в преобразовании частоты вращения от вала двигателя к исполнительному механизму с наименьшими потерями энергии, минимальными материалоемкостью, трудоемкостью изготовления, обслуживания и является общей применительно ко всем типам рассматриваемых устройств. Для выполнения этой функции инженерной практикой накоплен значительный арсенал средств, который, прежде всего, классифицируют по принципу действия. По этому принципу передачи подразделяют на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Каждый из отмеченных типов обладает своими характерными качествами и дополнительными функциями, определяющими особенности их применения (рис. 2.1).

При назначении названных типов передач кроме первичных приходиться учитывать значительное дополнительное количество разнообразных требований функционального, эксплуатационного, конструктивного плана, а также качество выполнения этих функций различными типами передач, что усложняет решения подобных задач. Информационные технологии проектирования позволяют упростить подобные задачи и поднять качество их исполнения с помощью учета накопленного опыта конструирования приводов. Отмеченный конструкторский опыт может быть представлен в виде баз данных (БД) приводных механизмов классифицированных по классу, группе, типу машин: непрерывного транспорта, грузоподъемных, экскавирующих и других технологических машин. Указанные БД должны снабжаться развернутыми показателями качества приводов, которые позволяют достаточно обоснованно выбрать тип устройства уже на этапе формирования технической концепции объекта, инициировать создание новых решений при анализе существующих путем комбинирования и т.п.

В изучаемой дисциплине рассматриваются лишь вопросы проектирования механических передач. Передачи электрические, гидравлические и пневматические изучаются в специальных дисциплинах.

 

Передачи мощности

Механические	Механические передачи основаны на принципе передачи и трансформирования движения за счет давления зацепляющихся элементов или силы трения. Такие устройства обладают высокой нагрузочной способностью, обеспечивающей их минимальные размеры и материалоемкость; имеют минимальные потери энергии (за исключением передач гиперболоидного типа), высокую надежность и долговечность в работе; они не требуют значительных средств для обеспечения безопасности обслуживания, эксплуатации и экологической безопасности. Вместе с тем механические передачи имеют значительную инерционность и, как следствие, высокий уровень динамических нагрузок и вибро-акустических параметров; регулирование скоростных и силовых параметров в подобных передачах требует сложных устройств.
Электрические	В электрических передачах энергия, получаемая из единой энергосистемы или генерируемая непосредственно на техническом объекте, передается по индивидуальным электросетям ТО к отдельным двигателям исполнительных механизмов с регулированием их скоростных режимов при помощи изменения параметров тока (вида тока, его напряжения, частоты и т.п.). Электрические передачи отличаются простотой передачи энергии на отдельные достаточно удаленные друг от друга исполнительные механизмы; возможность регулирования скорости рабочих органов индивидуально и в широких диапазонах; сравнительно невысокой инерционностью и пониженным уровнем динамических нагрузок. Для электрических передач характерно повышенные пожаро- и взрывоопасности. Защита обслуживающего персонала от магнитных полей устройств и линий электропередач требует значительных затрат.
Гидравлические   Пневматические	В гидравлических и пневматических передачах энергоносителями являются потоки жидкости или газа. Трансформирование движения в таких передачах производится с помощью регулирования параметров потока (скорости, давления и т.п.). Такие передачи, как и электрические, обеспечивают возможность плавного регулирования параметров движения в широком диапазоне, могут передавать мощность на значительное расстояние и разделять ее на несколько потоков простыми устройствами. В отличие от электрических обеспечивают безопасную эксплуатацию в пожаро- и взрвоопасных средах. Передачи гидравлические и пневматические, как правило, уступают механическим по потерям мощности. Пневматические приводы в отличии от гидравлических применяются, главным образом, в приводах небольшой мощности. Особо широко они применяются в технических устройствах систем пневмоавтоматики.
Комбинированные	Комбинированные передачи наиболее часто используются в приводах современных машин. Комбинирование передач в зависимости от конкретных проектных ситуаций позволяет использовать достоинства каждого из их типов. Как правило, электрические, гидравлические и пневматические передачи применяются в быстроходных элементах приводов, обеспечивая снижение динамических нагрузок и регулирование скорости, а на тихоходных - устанавливаются устройства механического типа, которые используют их повышенную нагрузочную способность.

 

Рис 2.1. Классификация передач мощности. Характерные свойства передач различного принципа действия