1.3. Передачи

Передачами называют механизмы, предназначенные для передачи движения от ведущего элемента к ведомому с возможным изменением характеристики движения (направления, скорости, вида). Передачи могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими и комбинированными. Наиболее типичными в машиностроении являются механические передачи, которые основываются на использовании трения (фрикционные и ременные) и зацепления (зубчатые, цепные).

Для передач характерно понятие передаточного числа. Передаточное число передачи – это отношение частоты вращения ведущего к частоте ведомого элементов. Общие передаточные числа системы передач определяют произведением передаточных чисел отдельных пар.

Фрикционными передачами называют такие, у которых вращение от ведущего элемента ведомому передается с помощью сил трения при непосредственном контакте элементов. Эти передачи обеспечивают плавную и бесшумную работу, однако не позволяют реализовать постоянное передаточное число при изменяющихся нагрузках из-за возможного проскальзывания. Допуская отсутствие проскальзывания, передаточное число передачи определяется выражением

(1.1)

где , – диаметры ведущего и ведомого элементов; , – частоты вращения (диаметры) ведущего и ведомого элементов.

С учетом проскальзывания, имеем

(1.2)

где – коэффициент проскальзывания, зависящий от материала и состояния рабочих поверхностей фрикционных элементов.

Обычно передаточные числа фрикционных передач не превышают 10.

Ременными передачами называются такие, у которых движение от ведущего элемента к ведомому передается посредством плоского, круглого или клинового ремня, надетого на шкивы, геометрические оси которых находятся на значительном расстоянии одна от другой. Различают плоско-, клино-, кругло- и зубчато-ременные передачи.

Передаточное число в ременных передачах определяют так же, как и во фрикционных. Использование клиновых ремней позволяет увеличить передаваемые окружные усилия, а зубчатых – исключить проскальзывание.

Фрикционные и ременные передачи основаны на использовании сил трения между элементами.

Зубчатая передача предназначена для передачи вращательного движения между валами с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями, а также – для трансформации вращательного движения в поступательное, и наоборот.

В передачах с параллельными валами используют цилиндрические колеса (рис. 1.1).

В цилиндрических передачах применяют прямозубые, косозубые и шевронные колеса. Передачи с косозубыми и шевронными колесами менее шумны, поскольку при их работе происходит плавное зацепление по длине зуба; однако в косозубых передачах возникают нежелательные усилия осевого направления; у шевронных колес эти усилия уравновешиваются.

Зубчатые передачи с цилиндрическими колесами могут быть как с внешним, так и с внутренним зацеплением.

Конические зубчатые передачи позволяют передавать крутящий момент между валами, оси которых пересекаются, а гипоидные, винтовые и червячные – между валами, оси которых перекрещиваются.

Передаточное число зубчатых пар определяется выражением

(1.3)

где , – частоты вращения ведущего и ведомого колес; , – число зубьев ведущего и ведомого колес.

Рис. 1.1. Виды зубчатых передач и их элементов: а – цилиндрическая передача с прямозубыми колесами; б – передача с косозубыми колесами; в – передача с шевронными колесами; г – передача с коническими колесами; д – реечная передача; е – червячная передача

Чаще всего для цилиндрических колес оно не превышает 10, для конических – 5. Для определения передаточного числа червячных передач в приведенную формулу вместо подставляют число зубьев червячного колеса, а вместо – число заходов червяка (которое редко превышает три). Этим объясняются сравнительно большие значения передаточных чисел червячных пар, достигающие 80.

Для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот, применяют реечную передачу.

Для получения значительных передаточных чисел используют редукторы, предназначенные, как правило, для понижения частоты вращения и увеличения крутящего момента (рис. 1.2). Редукторы представляют собой несколько пар зубчатых колес или червячных передач, объединенных в одном жестком корпусе, чаще всего работающих в масляной ванне. Редукторы могут быть одно-, двух- и многоступенчатыми.

Рис. 1.2. Виды исполнения редукторов: а – одноступенчатый с цилиндрическими колесами; б – одноступенчатый с коническими колесами; в – двухступенчатый с коническими и цилиндрическими колесами; г – червячный редуктор

Цепные передачи относятся к передачам зацепления с гибкой связью. Их используют для передачи движения между параллельными валами, оси которых отстоят одна от другой на расстоянии до 8 м. Такие передачи состоят из двух звездочек и цепи, охватывающей звездочки и зацепляющейся за их зубья. На практике применяют цепи нескольких типов: втулочные, втулочно-роликовые, пластинчатые, крючковые и др.; одно-, двух- и многорядные. Передаточные числа цепных передач определяют так же, как и для зубчатых передач.