3.2.Описание привода (Вопрос 42)

Устройство, приводящее в движение машину или механизм, носит название привода. В общем виде привод включает в себя двигатель и передаточный механизм.

Пример такого привода показан на Рис.3.1 Он состоит из электродвигателя (1), ременной передачи (2), двух пар цилиндрических зубчатых колес (3) и цепной передачи (4). Частота вращения на входе передаточного механизма равна n₁, на выходе – n₅.

Если механизм, состоящий из одной или нескольких пар зубчатых колес предназначен для уменьшения частоты вращения, то он называется редуктором, а служащий для увеличения частоты вращения – мультипликатором.

Колесо, которое инициирует движение, называется ведущим.

Рис.3.1. Пример привода.

На Рис.3.2 приведен пример схематичного представления одноступенчатого цилиндрического зацепления, которое передает вращательное движение от ведущего вала непосредственно на ведомый, без каких-либо промежуточных элементов.

Рис.3.2. Одноступенчатое цилиндрическое зацепление.

В общем случае передаточный механизм как инструмент изменения кинематических и силовых параметров можно представить в виде кинематической схемы последовательно соединенных элементов (или звеньев).

3.3.Передаточное отношение (Вопрос 43)

Под передаточным отношением u понимается отношение угловых скоростей на входе и выходе кинематической цепи. Для схемы, изображенной на Рис.3.2, передаточное отношение равно:

u = ω₁ / ω₂= n₁ / n₂ (6)

C учетом выражений (2) и (6) можно записать

u =d₂/d₁ (7)

Для передаточного механизма, содержащего три последовательно расположенных цилиндрических пар зубчатых колес имеем:

u = n₁ / n₄ (8)

Cделаем подстановку выражения из формулы (8) для каждой пары колес

u = n₁ / n₄ = (n₁/n₂) (n₂/n₃) (n₃/n₄)=u₁ u₂ u₃ (9)

Т.е. передаточное отношение кинематической цепи, состоящей из N последовательно установленных пар, равно произведению передаточных отношений этих пар.

Как следует из формулы (7), передаточное отношение в механизмах вращательного движения зависит от отношения линейных размеров входных и выходных звеньев. Конструктивно неудобно иметь слишком большую разность диаметров кинематических звеньев. Это обстоятельство вынуждает создавать многоступенчатые передачи, ограничивая передаточное отношение каждой пары. Для разбивки передаточного отношения по ступеням существует много различных критериев и условий.

3.4.Выбор передаточных отношений (Вопрос 44)

Практический подход к выбору передаточных отношений сводится к их подбору по средним значениям из некоторого рекомендованного диапазона. Диапазон изменения значений КПД и передаточных отношений различных типов передач получены в результате экспериментов и исследований в специализированных институтах и организациях. (См._таблицу_1.

Таблица 1.Рекомендованные передаточные отношения и КПД.

Тип передачи	КПД η(эта)	Передаточное отношение u (у)
Зубчатая	0.95÷0.97	2÷6
Червячная	0.70÷0.90	10÷40
Цепная	0.94÷0.96	2÷5
Ременная	0.94÷0.96	2÷4
Фрикционная	0.90÷0.95	2÷4

где η(эта) – Коэффициент полезного действия кинематической цепи (КПД).

И редуктор, и мультипликатор имеют постоянное передаточное отношение. Дискретное изменение передаточного отношения можно получить с помощью механических передач, имеющих подвижные в осевом направлении колеса. Это обеспечивает зацепление колес разных групп и позволяет регулировать частоты вращения на выходном валу.

Пример: Двигатель и коробка передач. При одних и тех же оборотах двигателя, обеспечивается разная скорость движения автомобиля. Обороты двигателя меняются от 1000 до 6000 оборотов/мин. При средних оборотах в 3000 на первой передаче скорость составит 20 км/час, на второй передаче – 40 км/час, на третей передаче – 90 км/час, на четвёртой (прямой) – 120 км/час, а на пятой (понижающей) – 100 км/час.

Механические передачи обеспечивающие дискретное изменение передаточного отношения называются коробками скоростей.

Устройства для бесступенчатого (плавного) регулирования передаточного отношения называются вариаторами.