11. 5 Смазочные материалы

Смазка подвижных соединений предназначена для уменьшения потерь на трение и износа трущихся поверхностей, для отвода тепло­ты, выделяющейся при трении, и предохранения от коррозии. Смазочные материалы делят на жидкие, консистентные и твер­дые. Жидкие минеральные масла изготавливают из остатков перегонки нефти — мазута. Минеральные масла имеют большую стойкость по сравнению с растительными маслами к воздействию кислорода воз­духа и температуры. Основной характеристикой масел является вяз­кость, т.е. свойство сопротивляться смещению одного слоя жидкости относительно другого. Вязкость определяет величину жидкостного трения. Помимо вязкости масла характеризуются содержанием при­месей, температурой вспышки и застывания, кислотностью. Для по­вышения эксплуатационных свойств в масла добавляют в небольших количествах присадки — соединения фтора, фосфора.

В тех случаях, когда частая замена масла невозможна, оно выдавли­вается при больших нагрузках, используют консистентные смазки — густые пастообразные массы. Их применяют в тяжело нагруженных узлах трения, в соединениях при действии динамических нагрузок, для герметизации зазоров и защиты соприкасающихся поверхностей от механических и атмосферных воздействий. Наибольшее распро­странение получили универсальные тугоплавкие консистентные смазки ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-221, ЛИТОЛ-24.

В вакууме, при высоких температурах, в химически активных средах масла теряют свои свойства. В этих случаях применяют твердые смазки. Наибольшее распространение из них получили гра­фит и дисульфид молибдена.

12 Механические передачи

12.1 Характеристики механических передач

Как известно, машина состоит из несущей конструкции (корпуса, рамы), рабочих органов и их приводов. Последний включает двига­тель и передачу (трансмиссию), которая передает энергию от двигате­ля к рабочему органу. Передача может быть механической, электри­ческой, гидравлической, пневматической и комбинированной. У большинства современных машин движение рабочих органов явля­ется вращательным.

Все виды механических передач, предназначенных для преобразо­вания скоростей и моментов, а иногда и видов движения, можно разде­лить на две большие группы: передачи с использованием трения и пе­редачи зацеплением. К первой группе относятся фрикционные и ре­менные передачи, ко второй - передачи зубчатые (в том числе волно­вые), червячные, цепные, зубчатым ремнем (эти два вида имеют гибкие связи между ведущими и ведомыми элементами) и передачи винт - гайка. Передачи трением не обеспечивают постоянства передаточного числа из-за проскальзывания и имеют при работе с высокими мощнос­тями большие габариты. Зато они работают плавно и бесшумно и могут использоваться для бесступенчатого регулирования скорости. Переда­чи зацеплением при прочих равных условиях имеют гораздо меньшие габариты, обеспечивают постоянство передаточного числа независимо от нагрузки и скорости, однако работают с большим шумом, особенно при высоких скоростях.

Основные характеристики передачи - пе­редаточное число, передаваемая мощность и частота вращения - определяют ее габариты и массу. Однако в процессе проектирования можно при заданных характеристиках переда­чи получить множество вариантов ее решений с различными размерами и массой, варьируя материалы, их термообработку, конструктивные и другие факторы. Необходимо иметь и общее представление о срав­нительных габаритах отдельных видов передач. При заданных моменте на ведущем валу и передаточном числе наибольшие габариты у плоско­ременной и фрикционной передач, наименьшие - в зубчатой.

Различают передачи с постоянным передаточным числом и с пере­менным (вариаторы).

В каждой передаче существуют два основных вала: вход­ной (ведущий) и выходной (ведомый). Соответственно мощность и частота вращения (угловая скорость) обозначаются: Р₁, P₂ (кВт) и n₁ (ω₁), n₂ (ω₂) (мин^-1 (рад/с)). Этих характеристик достаточно, чтобы рассчитать любую передачу.

КПД передачи

Передаточное число и (в направлении потока мощности), совпадаю­щее с передаточным отношением i,

При и > 1 передача понижающая (редуктор), при и < 1 - повышаю­щая (мультипликатор). Чаще используются понижающие передачи.

Линейные (окружные) скорости (м/с) вращающихся тел в передачах (шкивов, зубчатых колес, звездочек, фрикционных тел) при их диамет­ре d (мм) и частоте вращения п

Тангенциальные силы, действующие на эти тела, обозначаются F_t, они называются также окружными силами. Передаваемый крутящий (или вращающий) момент обозначают Т, он связан с силой F_t и диа­метром d соотношением

Мощность P(кВт), момент Т(Н·м), скорость v(м/с) и частота вра­щения п (мин^-1) или угловая скорость го (рад/с) связаны зависимостями:

где F_t измеряется в ньютонах.

Если передача состоит из не­скольких последовательно соеди­ненных звеньев, то

где k - число ступеней передачи; k+1 - число валов передачи.

Перемножим КПД всех ступеней:

т. е. КПД всего привода равен произведению КПД его ступеней: η = η₁ η_2… η_k.

Передаточное число k-й ступени

Перемножив значения и для отдельных ступеней, получим

т. е. передаточное число привода равно произведению передаточных чисел его ступеней:

Связь между моментами на валах имеет вид

Для отдельных видов передач значения КПД определены экспери­ментальным путем и приводятся в таблицах. Рекомендуемые диапазо­ны передаточных чисел для отдельных видов передач также указывают­ся в таблицах.

В дальнейшем величины, характеризующие параметры ведущего те­ла, будут иметь индекс 1, а ведомого - 2.

Для вариаторов помимо передаточного числа используется еще од­на кинематическая характеристика - диапазон регулирования: