2. Ременные передачи

Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соеди­ненных между собой бесконечным ремнем, натянутым на шки­вы. Благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами, вращение ведущего шкива передается ведомому (рис. 1.11).

В

Рис.1.11. Схема передачи (а) и формы ремней: плоского (б), клинового (в) и круглого (г)

зависимости от формы поперечного сечения рем­ней различают плоскоре­менные , клипоременные передачи и передачи круг­лым ремнем.

Клиновые ремни в сече­нии имеют форму трап е - ции, которая своими боко­выми поверхностями

касается боковых поверх­ностей канавок шки­ва. Глубина канавки дела­ется больше высоты сечения ремня, чтобы ме- жду нижним основанием сечения ремня и дном канавки был зазор. Этим обеспечивается заклинивание ремня в канавке, увеличиваются сцепление, а сле~ довательно, и тяговая способность передачи. Клиноременная не- редача обладает плавностью и бесшумностью, малыми габаритами и возможностью передавать большие усилия вследствие парал- лельной установки необходимого количества ремней. Кроме того, как и всякая ременная передача, клиноременная предохраняет механизм от перегрузки за счет эластичности ремней и возможно­сти их проскальзывания. В то же время свойство клиноременной передачи исключает постоянство передаточного числа и практиче­ски исключает возможность передавать очень большие мощности.

Различное натяжение ведущей и ведомой ветви ременной передачи приводит к обязательному упругому проскальзыванию ремня относительно шкива, из-за чего передаточное число этой передачи имеет следующий вид:

i = i^i. _{= =} ^д2 0)₂ п₂ 2^ (1-е)’

где -Di и D₂ — диаметры ведущего и ведомого шкивов; е — коэф­фициент скольжения, зависящий от упругости и степени натяже­ния ремня.

При применении стандартных резинотканевых клиновых ремней коэффициент скольжения колеблется от 0,01 до 0,02.

3. Зубчатые передачи

Появление зубчатой передачи относится к глубокой древно­сти. Изготавливались они тогда из дерева. Меньшее колесо имело "шесть стержней" (окружность легко делится на шесть частей ), откуда и пошло название шестерня, а большое колесо получило название зубчатого колеса. Эти названия сохранились в русском техническом языке и до настоящего времени.

Колеса зубчатых передач в зависимости от расположения их геометрических осей могут быть цилиндрическими, коническими или винтовыми.

П

Рис. 1.12. Виды зубчатых передач: а — цилиндрическая внешнего зацепления; б — коническая; в — винтовая; г — цилиндрическая внутреннего зацепления

ередача цилиндриче­скими колесами

(рис. 1,12, а) применяется при параллельном распо­ложении осей, кониче­скими (рис.1.12, б) — при пересекающихся осях и винтовыми (рис. 1.12, в) — при пе­рекрещивающихся. Пе­редачи цилиндрическими колесами могут быть внешнего (рис.1.12, а) и внутреннего зацепления (рис.1.12, г) 1. В первом случае зубчатые колеса вращаются в противоположные стороны, а во втором — в одну и ту же.

Во всех случаях вращение ведущего зубчатого колеса преоб­разуется во вращение ведомого зубчатого колеса через нажатие зубьев первого на зубья второго.

Профиль зубьев обычно выполняется по эвольвенте, очерта­ние которой обеспечивает равномерное вращение колес, а следо­вательно, и постоянное передаточное число.

Эвольвентное зацепление показано на рис. 1.13, а. Окружно­сти, проведенные из центров зубчатых колес и катящиеся одна по другой без скольжения, называются 1 начальными.

Окружность, проведенная по вершинам зубьев, называет­ся окружностью выступов, а окружность, описанная по впади­нам, называется окружностью впадин.

Рис.1.13. Эвольвентнос заценление: а — цилиндрическими колесами; б — реечное зубчатое; 1 — профиль зуба; 2 -— линия зацепления;

3 — ножка; 4 — впадина; 5 — головка;

6 — межосевая линия; 7 — окружность впадин;

8 — начальная окружность; 9 — окружность выступов; 10 — прямая выступов; 11 — прямая впадина; 12 — начальная прямая

Части зубьев между начальной окружностью и окружностью выступов называются головками зубъев> а нижние части, между начальной окружностью и окружностью впадин, называет­ся ножками зубьев.

Расстояние между одноименными точками двух соседних зубьев, измеренное по дуге начальной окружности, называется 1 шагом зацепления.

Основным параметром зубчатого зацепления является вели­чина, называемая модулем зацепления. Измеряется модуль в мил­лиметрах и представляет собой отношение шага зацепления к п:

т = t/n.

Длина начальной окружности равна произведению шага да число зубьев: тid = tz; отсюда диаметр начальной окружности , t

d = —z - mz. я

Высота головки зуба hi в стандартном зацеплении равна т. Поэтому диаметр окружности выступов, то есть наружный диа­метр колеса,

D = m{z + 2).

Высота ножки зуба h<i для обеспечения зазора между голов­кой зуба и дном впадины делается больше модуля и зависит от точности изготовления зубчатого колеса или шестерни. Обычно высота ножки зуба hf = 1,25т.

Качение колес зубчатой передачи происходит без проскаль­зывания, отсюда

(О ]_ dn 2 2

to 2 rfl ^1 ’

т.е. передаточное число зубчатой пары равно отношению числа зубьев ведомого колеса к числу зубьев шестерни.

Для преобразования вращательного движения в поступа­тельное (например, в реечном домкрате) часто используют зубча­тое зацепление, у которого радиус колеса бесконечно велик. Такое зацепление показано на рис. 1.13, б и носит название реечного зубчатого зацепления. В этом зацеплении начальная окружность шестерни перекатывается без скольжения по начальной прямой рейке; эвольвента зубьев приобретает прямолинейную форму, а сами зубья получают форму трапеции с углом наклона боковых сторон, равным углу зацепления.

Все цилиндрические зубчатые передачи обладают постоян­ством передаточного числа, компактностью и большим диапазо­ном передаваемых мощностей. Коэффициент полезного действия этих передач зависит от точности колес и шероховатости поверх­ности зубьев, а также от способа смазывания и находится для за­крытых передач в пределах ц - 0,97...0,99.

Для передачи вращающего момента между валами, оси ко­торых пересекаются под углом, применяются конические переда­чи.

Наибольшее распространение имеют передачи с межосевым углом 5 = 90° (см. рис. 1.11, б). Зубья конических колес могут быть прямыми, косыми или криволинейными. Их профили вы­полняются также по эвольвенте, но сечение зуба уменьшается по мере приближения к вершине конуса. Поэтому шаг и модуль зуба по его длине меняются, имея наибольшее значение на максималь­ных диаметрах начальных конусов.

Передаточное число пары конических зубчатых колес опре­деляется так же, как и в цилиндрических:

I - ^Wl - Hi. ²² - tgcp to 2 п₂

При работе конической зубчатой передачи всегда возникают значительные осевые усилия, которые должны быть восприняты опорами. Естественно, это вызывает дополнительные потери на трение, из-за которых КПД конических передач несколько ниже, чем цилиндрических: rj = 0,94....0,96.

При необходимости получения большого передаточного чис­ла в передаче крутящего момента между скрещивающимися ва­лами, применяются передачи, которые носят название червячных (рис. 1.14).

Червячная передача представля­ет собой зубчато-винтовую переда­чу и состоит из червяка — винта с трапецеидальной резьбой и чер­вячного колеса — косозубого коле­са с зубьями специальной формы.

П

Рис. 1.14. Червячная передача: 1 — червяк;

2 — червячное колесо

ри вращении червяка его вит­ки, находящиеся в контакте с зубьями колеса, давят на них и заставляют поворачиваться. Для обеспечения постоянного и равно­мерного движения необходимо, чтобы осевой шаг червяки был ра­вен торцевому шагу червячного колеса.

В этих передачах за каждый оборот червяка колесо поворачивается на один зуб при однозаход- ной резьбе, на два зуба — при двухзаходной и т.д. С помощью таких передач можно получить передаточное число больше 200 (обычно 50...60). Передаточное число червячной передачи равно

i = z_K/z₄ — TV^j7l_K- где z₄ — число заходов червяка;

z_K — число зубьев колеса;

п_ч и п_к — частоты вращения червяка и колеса.

Возможность получения большого передаточного числа, компактность, плавность и бесшумность являются неоспоримыми достоинствами червячной передачи. Существенными ее недостат­ками являются низкий коэффициент полезного действия г|, рав­ный 0,7. ..0,75.

Поэтому постоянно работающая червячная пара потребляет значительную мощность, выделяет большое количество теплоты и требует обязательного интенсивного охлаждения. Этим объясня­ется сравнительно редкое применение червячных передач, особен­но в механизмах, передающих значительные мощности. Червяч­ные передачи обычно отличаются свойством самоторможения.

Это свойство используется в грузоподъемных устройствах. Если бы привод барабана, с помощью которого поднимается груз, имел, например, зубчатую передачу, то пришлось бы устанавли­вать тормозное устройство, чтобы груз не опускался. При нали- чии самотормозящейся червячной передачи обратного движения быть не может. Если необходимо получить большие передаточные числа, обычно прибегают к многоступенчатым зубчатым переда­чам, в основном с цилиндрическими зубчатыми парами. Такие мно­гоступенчатые передачи называются редукторами. Редукторы вы­пускаются промышленностью как самостоятельные изделия. Они

стандартизированы и могут быть установлены в любой машине в соответствии со своими параметрами. Редукторы выпускаются одно-, двух-, трех- и многоступенчатыми с различными зубчаты­ми передачами (цилиндрическими, червячными, коническо- цилиндрическими и т.д.). Основными параметрами редукторов являются передаваемая мощность, передаточное число и частота вращения ведущего вала.

В редукторах передачи располагаются внутри корпусов спе­циальной конструкции. Нижняя часть корпуса обычно заполняет­ся масЛом, уровень которого контролируется. При вращении ко­лес часть из них, окунаясь в масляную ванну редуктора, поднимает масло и разбрызгивает его, обеспечивая смазывание трущихся поверхностей.

Корпусы редукторов снабжаются опорными лапами для крепления к фундаментам или рамам, или рым-болтами для мон­тажа, а также ребрами для увеличения теплоотдачи.