65. Фрикционные передачи

Фрикционные передачи. Фрикционные передачи для измерения угловых скоростей с постоянным или переменными передаточными отношениями для преобразования вращающихся моментов. Они состоят из пары прижатых друг к другу катков.

При вращении ведущего катка в месте контакта возникает сила трения, увлекающая в движение ведомый каток. Передачи бывают с постоянным и с переменным передаточным отношением, большим или меньшим единицы.

Передачи с переменным передаточным отношением называют вариаторами.

К достоинствам фрикционных передач следует отнести:

1. простоту изготовления катков по сравнению с зубчатыми колесами;

2. возможность плавного регулирования угловых скоростей в заданных пределах;

3. бесшумность работы;

4. ограничение величины передаваемого вращающего момента.

Недостатками фрикционных передач являются:

1. необходимость нажимных устройств, обеспечивающих необходимую сжимающую силу;

2. большие нагрузки на валы и подшипники, что ограничивает передаваемую мощность. Обычно N ≤ 20 квт;

3. невозможность получения точного передаточного отношения вследствие проскальзывания катков;

4. большие (по сравнению с зубчатыми передачами) габариты.

Фрикционные передачи широко распространены в приборостроении, где передаваемые нагрузки невелики.

Виды фрикционных передач: передача между параллельными валами, передача клинчатыми катками, передача между пересекающимися осями валов, уравновешенная фрикционная передача.

Уравновешенная фрикционная передача. Все рассмотренные выше передачи обладают существенным недостатком – большим усилием на подшипники. Это усилие не только вызывает потерю мощности на трение в подшипниках, но и приводит к увеличению размеров валов и подшипников, что совершенно нежелательно и часто служит препятствием для построения передач на значительные мощности.

Этот недостаток может быть исключен, если внешние силы преобразовать во внутренние взаимно уравновешенные силы.

Оси валов правого ведущего, среднего ведомого и паразитного левого катков расположены в диаметральной плоскости кольца, охватывающего катки. Стальные кольца надежно сжимает катки, так как его внутренний диаметр меньше суммы диаметров катков.

Ведущий каток, вращаясь по направлению часовой стрелки, в том же направлении вращает кольцо. Возникающие в зонах контакта силы трения вращает ведомый каток. Все фрикционные передачи не обеспечивают постоянства передаточного числа вследствие упругого и возможного кинематического проскальзывания катков. Они являются предельными ограничивающими величину передаваемых вращающих моментов в зависимости от величины усилия, сжимающего катки.

66. Зубчатые передачи

Появление зубчатых передач относится к глубокой древности. В то время зубчатые колеса обычно изготавливались из дерева. Меньшее зубчатое колесо выполнено из нескольких деревянных пластин, волокна которых расположены по радиусу. В пластинках просверлено по шесть отверстий ( ток как окружность легко делится на шесть частей), в которых забиты цилиндрические стержни из твердого дерева. По внешнему виду это колесо не напоминает зубчатое, но поскольку оно имеет шесть стержней, его назвали шестерней.

Большое зубчатое колесо также выполнено из дерева. Деревянные зубья вгоняют в отверстие с предварительно вставленным клином, который при забивании зуба расклинивает его ножку и прочно удерживает ее в отверстии. Большее в паре колесо получило название зубчатого колеса.

Эти названия сохранились в русской технической литературе до настоящего времени, и в дальнейшем меньшее зубчатое колесо будем называть шестерней, а большее – зубчатым колесом.

Зубчатые передачи делятся на следующие:

1. передачи с параллельно расположенными осями валов – цилиндрические передачи;

2. передачи с пересекающимися осями валов – конические передачи;

3. конические передачи с перекрещивающимися осями валов на расстоянии друг от друга – гипоидные передачи;

4. цилиндрические передачи с перекрещивающимися осями валов в диаметральных плоскостях – винтовые передачи.

Зубья шестерен и колес передач могут быть нарезаны на ободе:

1. параллельно образующей начальной поверхности – прямые зубья;

2. наклонно к образующей начальной поверхности – косые и шевронные зубья;

3. криволинейно, например, по дуге окружности.

По окружности скорости V зубчатые передачи делятся на следующие: весьма тихоходные – с окружной скоростью V< 0,5 м/с; тихоходные – V = 0,5/3м/с; среднескоростные – V = 3/15 м/с; быстроходные – V > 15 м/с.

Зубчатые передачи бывают открытыми, полуоткрытыми, закрытыми. Зубчатые передачи могут быть промежуточными звеньями той или иной машины и могут быть выполнены как самостоятельные изделия. По сравнению с другими видами передач зубчатые передачи имеют ряд достоинств:

1. постоянство передаточного числа и компактность.

При средних и малых мощностях зубчатые передачи много компактнее других, а передачи больших мощностей (до 50 000кВт и более) вообще неосуществима без зубчатых передач;

2. высокий КПД. При хорошей смазке потери мощности в зацеплении одной пары зубчатых колес составляют не более 1 – 3%;

3. большой срок службы. Если передача надежно защищена от пыли и грязи, то при хорошей смазке правильно спроектированная и хорошо изготовленная зубчатая передача работает весьма длительное время без заметного износа;

4. простота ухода. Надежно защищенные от пыли и грязи передачи требуют лишь периодической смены масла;

5. недефицитность материалов. Для зубчатых передач общего назначения можно использовать углеродистые или низколегированные стали, а также чугуны.

Недостатки зубчатых передач:

1. для изготовления среднескоростных и быстроходных передач, требуются специальные, высокой точности станки и режущие инструменты. Поэтому такие передачи стоят значительно дороже других видов передач (фрикционных, ременных);

2. зубчатые передачи в отличие от фрикционных и ременных не могут быть предельными и при перегрузке не предохраняют от поломки другие детали машины;

3. зубчатые передачи не смягчают вибраций, а в ряде случаев могут сами создавать вибрации.

4. нельзя осуществить бесступенчатое, плавное изменение передаточного числа.