3.2. Призначення і класифікація механічних передач

Передачами називаються механізми (пристрої) для передачі механічної енергії на відстань, як правило, з перетворенням швидкостей та моментів, іноді з перетворенням видів і законів руху.

Залежно від принципу дії передачі діляться на: механічні, електричні, пневматичні, гідравлічні та комбіновані.

В курсі “Технічна механіка” вивчаємо лише механічні передачі, тобто механічні пристрої, найпоширеніші в техніці. В подальшому механічні передачі називатимемо одним словом – передачі.

За принципом дії механічні передачі поділяються на дві ґрупи:

1 – передачі з використанням сил тертя між елементами передачі (фрикційні, пасові). На рис. 3.2. пасова передача 1;

Рис. 3.2. Схема привода з багатоступінчастою

(комбінованою) передачею

2 – передачі зачепленням, які діють в результаті контакту (тиску) між поверхнями елементів контактових деталей (зубців, витків, кулачків). Фрикційні передачі, а також передачі зачепленням можуть бути як з безпосереднім контактом ведучої і веденої ланок передачі, так і за допомогою гнучкої пов’язі – паса, ланцюга (рис. 3.2, поз. 4). Передача ґвинт-мутра перетворює обертальний рух в поступальний.

За характером зміни швидкості передачі поділяються на знижувальні та підвищувальні.

Залежно від розміщення валів у просторі обертовий рух може передаватися паралельними, співвісними, мимобіжними і перетинними валами.

За характером руху валів розрізняють прості передачі, в яких вали обертаються лише навколо своїх вісей, а самі вісі та спряжені з ними деталі залишаються у просторі нерухомими, і планетарні, в яких вісі і спряжені з ними деталі (сателіти) переміщуються в просторі. Різновидністю планетарних передач є хвильові передачі.

За конструктивним оформленням передачі бувають відкритими (не мають спільного корпуса) і закриті ( поміщаються в спільний корпус, який забезпечує герметизацію та постійне змащення передачі).

За кількістю ступенів, тобто окремих передач, взаємно пов’язаних і таких, що одночасно беруть участь в передачі та перетворенні руху, розрізняють одноступінчасті і багатоступінчасті передачі.

Існують передачі, в яких енергія з вхідної на вихідну ланку передається через декілька паралельно розміщених механізмів. Це багатопотокові передачі. До таких передач відносяться також розгалужені передачі – приводи від одного двигуна до декількох виконавчих механізмів. Багатопотоковими є хвильові зубчасті та планетарні передачі, так звані передачі з багатопарним зачепленням. Багатопарне зачеплення – таке, в якому одночасно взаємодіють дві і більше пари зубців. Багатопотокові передачі, завдяки розподілу навантаги між паралельно працюючими механізмами, кінематичними ланцюгами або парами, мають менші габаритні розміри та масу.

3.3. Основні кінематичні та силові співвідношення

В передачах розрізняють дві основні ланки: вхідну (ведучу) та вихідну (ведену). В багатоступінчастих передачах між цими ланками знаходяться проміжні ланки.

Будемо позначати усі параметри передач індексом 1, якщо ці параметри відносяться до вхідної (ведучої) ланки, і 2, – якщо відносяться до вихідної (веденої) ланки. Наприклад, якщо йтиметься про лінійну або кутову швидкість, частоту обертання, потужність або обертовий момент, то відповідно для вхідної ланки: υ₁, ω₁, n₁, P₁,T₁, а для вихідної: υ₂, ω₂, n₂, P₂, T₂.

Основні характеристики, які необхідні для проектного розрахунку будь-якої передачі: P₂, кВт – потужність на виході; ω₂, рад/с – кутова швидкість веденого вала; u – передатне відношення .

Окрім основних розрізняють похідні характеристики, якими часто користуються при розрахунках: =Р₂/Р₁ – ККД передачі.

Для багатоступінчастої передачі (рис. 3.2), яка складається з декількох окремих послідовно з'єднаних передач (1 – пасової, 2, 3 – двоступінчастої циліндричної, 4 – ланцюгової), загальний ККД визначають залежністю

_заг=₁₂…_n, (3.1)

де ₁, ₂,… _n – ККД кожної кінематичної пари, а також інших ланок привода, де є втрати потужності (вальниці, муфти).

В даному випадку

_заг=₁₂₃₄₅⁴, (3.2)

де ₁ – ККД пасової передачі; ₂, ₃ – ККД зубчастих передач; ₄ – ККД ланцюгової передачі; ₅ – ККД вальниць (їх чотири пари, а тому показник степеня 4).

Колова швидкість вхідної або вихідної ланок (м/с)

υ=ωd/2=nd, (3.3)

де d – діаметр котка, шківа, колеса та ін., м.

Колова сила F_t – сила, що викликає обертання тіл або опір обертанню, і направлена за дотичною до траєкторії точки її прикладання. Зв’язок між коловою силою F_t, коловою швидкістю υ та потужністю P, яку передає тіло обертання, визначається залежністю:

P=F_tυ, (3.4)

де P, Вт; F_t, Н; υ, м/с, але P, кВт, якщо F_t, кН, а υ, м/с.

Колова сила F_t передачі пов’язана з обертовим моментом Т, який передається тілом обертання, залежністю

F_t=P/υ=2Т/d, (3.5)

де Р, Вт.

Обертовий момент (Н м)

Т=P/ω=F_td/2, (3.6)

де Р, Вт; d, m; ω, рад/с.

Передатним відношенням передачі називається відношення кутової швидкості вхідної ланки до кутової швидкості вихідної (веденої) ланки. Якщо передатне відношення визначається в напрямку потоку потужності від вхідної до вихідної ланки, то його позначатимемо u₁₂, яке становить

u₁₂=ω₁/ω₂=n₁/n₂, (3.7)

де ω, рад/с; n, с^-1.

Якщо передача багатоступінчаста /рис. 3.2/, то її передатне відношення визначається добутком передатних відношень ступенів, тобто

u_заг=u₁u_2…u_n . (3.8)