Классификация механических передач

По принципу действия передачи разделяют на:

- передачи трением (фрикционные, ременные);

- передачи зацеплением (зубчатые, цепные, червячные, передача винт-гайка).

По характеру изменения скорости:

- понижающие; - повышающие.

По способу соединения деталей в передачах:

- передачи с непосредственным контактом тел вращения (фрикционные, зубчатые, червячные, передача винт-гайка);

- передачи с гибкой связью (ременные, цепные).

По конструктивному оформлению:

- открытые;

- закрытые (герметичный корпус, обеспечивающий смазку передачи, закрытые передачи принято называть редукторами).

По числу ступеней (или отдельных передач):

- одноступенчатые; - многоступенчатые.

Основные кинематические и силовые соотношения в передачах

В каждой передаче имеется два основных вала: ведущий (входной) и ведомый (выходной) (рис. 2). Между ними в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы. Параметры передачи, относящиеся к ведущим валам, обозначают индексом 1, а к ведомым – индексом 2.

Рис. 2. Кинематическая схема передачи

К основным параметрам любой механической передачи относятся:

1) Мощность (Р₁ – на входе), Р₂ – на выходе), кВт.

2) Быстроходность, которая определяется быстротой вращения двигателя и выражается угловой скоростью валов ( - ведущего, - ведомого), , рад/с; или частотой вращения ( - ведущего, - ведомого), . Соотношение между ними выражается формулой, известной из курса физики:

Кроме основных, имеются еще и производные характеристики, которые необходимы при расчете любой передачи.

3) Коэффициент полезного действия (КПД) – отношение полезной мощности (Р₂ – на выходе) к затраченной мощности (Р₁ – на входе), или , где - потери мощности в передаче.

Для многоступенчатой передачи общий КПД определяется как произведение отдельных коэффициентов полезного действия каждой передачи и других элементов привода, где имеются потери мощности (подшипники, муфты):

4) Линейная (окружная) скорость любой точки вращения тела: , где - диаметр колеса, шкива, катка и др., м.

Рис. 3. Направление сил и вращающих моментов

5) Окружная сила передачи , Н, где Т – вращающий момент.

6) Вращающий момент , Н·м

Вращающий момент ведущего вала Т₁ является моментом движущих сил, его направление совпадает с направлением вращения ведущего элемента (в данном случае – катка). Момент ведомого вала Т₂ – момент сил сопротивления, его направление противоположно направлению вращения ведомого катка (рис.3).

Отдельные параметры передачи связаны между собой. Диаметры и - ведущего и ведомого шкивов, соответственно, - расстояние между центрами шкивов (межосевое расстояние), и - угловые скорости шкивов, и - вращающие моменты на ведущем и ведомом валах.

Рис. 4. Пример ременной передачи

Окружные скорости ведущего и ведомого звеньев передачи (при отсутствии скольжения) равны, т.е.

или , преобразуем и получим

Отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев, определяемое в направлении потока мощности называется передаточным числом ( ).

Отношение угловых скоростей звеньев, взятое независимо от направления силового потока (мощности) называется передаточным отношением и обозначается с соответствующими индексами: и ^.

Если > 1, > , то передача является понижающей, ее называют редуктором.

Если < 1, < , то передача является повышающей, ее называют мультипликатором.

При расчете зубчатых передач передаточное число определяют как отношение чисел зубьев большего колеса к меньшему и обозначают так же как передаточное отношение буквой u, но без индексов: ,

где - число зубьев меньшего колеса (шестерни), - число зубьев большего (колеса).

В многоступенчатой передаче передаточное число равно произведению передаточных чисел отдельных ступеней:

При необходимости передаточное отношение можно определить по вращающим моментам на ведущем и ведомом валах, т.к.

и или

Отсюда между вращающими моментами на входе и на выходе передачи вытекает зависимость:

В заключении можно сделать вывод, что понижающие передачи или редукторы служат для уменьшения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов. От ступени к степени вращающий момент увеличивается с учетом КПД в передаточное число раз. Мощность в передаче уменьшается в зависимости от КПД.