Лекции по деталям машин

1. Передачи в машинах и механизмах. Основные характеристики передач.

Для приведения в движение рабочих машин необходимо передать им энергию от двигателя. Вал двигателя с валом рабочей машины соединять не всегда целесообразно, поэтому между ними устанавливают устройства, называемые передачами. Передачи бывают механические, электрические, гидравлические и т.д. Мы будем изучать только механические передачи.

Механические передачи классифицируются по способу передачи движения [1, с. 299-302]:

а) – передача трением. Сюда относят фрикционные, ременные, канатные.

б) – передача зацеплением. Это зубчатые и червячные, винтовые, цепные.

Основные характеристики передач, необходимые для выполнения проектировочного расчета: мощность на входном (Р₁) и на выходном (Р₂) валах, угловая скорость входного ( ω₁) и выходного ( ω₂) валов, частота вращения (n₁) и (n₂). Кроме того, используются и производные характеристики: передаточное отношение, передаточное число, крутящий момент, коэффициент полезного действия [2, с. 135-136].

• Передаточным отношением u_ij называется отношение угловых скоростей двух любых звеньев, номера которых обозначаются соответствующими индексами

u_ij = ω_i / ω_j .

Передаточное отношение показывает, во сколько раз скорость вращения i –го звена (вала) больше или меньше скорости j –го звена.

• Передаточное число u – это более узкая характеристика передачи, применяется она для редукторов, либо ременных и цепных передач. Это понятие учитывает направление потока мощности, т.е. определяется всегда от входного вала к выходному, поэтому индексы в обозначении не ставятся, а величина передаточного числа всегда больше единицы.

u = ω₁ / ω₂ ≥ 1.

При расчете одноступенчатых цилиндрических редукторов величину передаточного числа определяют как отношение числа зубьев колеса Z₂ к числу зубьев шестерни Z₁.

u = Z₂ / Z₁

Шестерней называют меньшее из двух сопряженных зубчатых колес; она находится на входном валу и часто выполняется как одна деталь с валом (вал-шестерня).

Если передача движения от двигателя к рабочему органу машины осуществляется в несколько ступеней, например: ременная и зубчатая, несколько зубчатые ступеней, сочетание зубчатых и цепной передач и т. д., то в этом случае общее передаточное число механизма u определяется как произведение передаточных чисел отдельных ступеней

u = u₁ ∙ u₂ ∙ u₃ ∙ _…. ∙ u_n .

Как известно из физики, мощность при вращательном движении определяется произведением крутящего момента (Т) на угловую скорость

Р = Т ∙ ω .

Очевидно, что если угловую скорость на выходном валу снизить в u раз по сравнению с входным валом, то во столько же раз возрастает крутящий момент. Поэтому основное назначение всякого редуктора – не только снизить скорость до величины, заданной технологическим процессом, но и увеличить крутящий момент на выходном валу.

Коэффициент полезного действия (КПД), определяемый отношением мощностей выходного и входного валов η = Р₂ / Р₁ , для многоступенчатых передач определяется по формуле

η = η₁ ∙ η₂ ∙ η₃ ∙….∙ η_n ,

где η₁ , η₂ , η₃ …. η_n – КПД каждой кинематической пары (зубчатой, ременной, подшипников, муфт), т.е. соединений, в которых происходят потери мощности.

П Р И М Е Р – расчет энергосиловых параметров привода (практ. занятие – по своим заданиям , по методичкам рассчитать КПД, Р_вых, крутящие моменты, диаметры валов, составить таблицу.