35

ВВЕДЕНИЕ В ПЕРЕДАЧИ (2017)

Современные машины приводятся в движение главным образом топливными и электрическими двигателями. В силу специфики законов термогазодинамики и электромагнетизма, эти двигатели более быстроходны, чем было бы удобно для человека, к тому же их скорость сложно и плохо регулируется.

Например, в автомобилях и других транспортных средствах требуется изменить значение скорости и направление движения, а при трогании или на подъёмах в несколько раз увеличить вращающий момент на ведущих колёсах. Сам автомобильный двигатель не может выполнить эти требования, так как он работает устойчиво только в узком диапазоне изменения вращающего момента и угловой скорости. При выходе за пределы этого диапазона двигатель глохнет. Подобно автомобильному, слабо регулируются многие другие двигатели, в том числе и большинство электродвигателей.

Возникает необходимость согласования режимов работы двигателя и исполнительного органа, с которым, собственно, и имеет дело оператор.

Для этого созданы передачи. В машиностроении применяются передачи:

1. механические, 2. электрические, 3. гидравлические, 4. пневматические.

В курсе “Детали машин” изучают только механические передачи общего назначения.

Наиболее рациональным, отвечающим современным требованиям является гидравлический привод. Он наиболее прост, имеет ограниченное число деталей передающего механизма. Опыт показывает, что минимум энергии на разработку 1м³ грунта расходуется экскаватором с гидравлическим приводом, а максимум – с многодвигательным электрическим, работающим от собственного дизель-генератора. В месте с тем, даже в машинах с гидро- или пневмоприводном в большинстве случаев находят широкое применение механические передачи.

Механическая передача - это механизм, служащий для передачи движения от источника (двигателя) к потребителю (исполнительный орган), как правило, с преобразованием скорости, вращающего момента.

Иногда передачи преобразуют и виды движения (вращательное в поступательное).

В большинстве случаев скорость двигателя больше скорости исполнительного органа. В этом случае используют понижающие передачи – редукторы (reduse – понижать).

Передачи повышающие скорость называют мультипликаторами.

Иногда при постоянной частоте вращения двигателя требуется менять в каком-то диапазоне частоту вращения исполнительного органа.

Для этого используют

• либо ступенчатые коробки передач,

• либо бесступенчатые передачи – вариаторы.

Масса и стоимость двигателя при одинаковой мощности понижается с увеличением его быстроходности; оказывается экономически выгодно применение быстроходных двигателей с передачей, понижающей скорость вращения, чем тихоходных двигателей без понижающих передач. Зачастую между двигателем и исполнительным органом машины находится несколько передач, называемых трансмиссией.

1 . По принципу действия различают передачи зацеплением и передачи трением. Они могут иметь непосредственный контакт ведущего и ведомого элемента или посредством гибкой связи.

Д ля понижающих передач, работающих зацеплением, передаточное отношение совпадает с передаточным числом , которое равно отношению числа зубьев большего колеса (звездочки) к числу зубьев меньшего колеса (звездочки) :

2. Основные кинематические и силовые зависимости используемые в передачах

Р ассмотрим на примере привода:

Зубчатые передачи (2017)

1.Общие сведения

Зубчатые передачи наиболее широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Состоят из двух зубчатых колес, зубья которых входят в зацепление друг с другом; при вращении зубья ведущего толкают зубья ведомого колеса.

Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее — колесом.

Термин «зубчатое колесо» относят как

к шестерне, так и к колесу. Параметрам шестерни приписывают индекс 1,

колеса — индекс 2.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

1. Высокая нагрузочная способность и, как следствие, малые габариты

2. Большая долговечность и надежность работы

(например, для редукторов общего применения установлен ресурс ~ 30 000 ч);

3. Высокий КПД (до 0,97...0,98 в одной ступени);

4. Возможность применения в широком диапазоне:

• скоростей (до 150 м/с),

• мощностей (до десятков тысяч кВт)

• передаточных отношений (до нескольких сотен и даже тысяч).

5. Постоянство передаточного отношения (отсутствие проскальзывания);

НЕДОСТАТКИ:

1. Повышенные требования к точности изготовления,

2. Шум при больших скоростях,

3. Высокая жесткость, не позволяющую компенсировать динамические нагрузки

4. Невозможность плавного изменения скорости движения,

5. Необходимость смазки.

Отмеченные недостатки не снижают существенного преимущества зубчатых передач перед другими.

2 . Классификация зубчатых передач.

По точности изготовления зуба:

Качество передачи связано с ошибками изготовления зубчатых колес и деталей (корпусов, подшипников и валов), определяющих их взаимное расположение.

По ГОСТ 1643 – 81 предусмотрено 12 степеней точности.

Каждая степень точности характеризуется тремя показателями:

1) нормой кинематической точности, регламентирующей наибольшую погрешность передаточного отношения или полную погрешность угла поворота зубчатого колеса в пределах одного оборота (в зацеплении с эталонным колесом);

2) нормой плавности работы, регламентирующей многократно повторяющиеся циклические ошибки передаточного отношения или угла поворота в пределах одного оборота;

3) нормой контакта зубьев,

Во избежание заклинивания зубьев в зацеплении должен быть боковой зазор.

Размер зазора регламентируется видом сопряжения зубчатых колес.

Стандартом предусмотрено шесть видов сопряжения:

• Н - нулевой зазор;

• Е - малый зазор;

• С и D - уменьшенный зазор;

• В - нормальный зазор;

• А -увеличенный зазор.

При сопряжениях Н, Е и С требуется повышенная точность изготовления. Их применяют для реверсируемых передач при высоких требованиях к кинематической точности, а также при наличии крутильных колебаний валов.

3. Материалы для изготовления зубчатых колес

Материалы зубчатых колес можно условно разделить на четыре группы:

1-ая ГРУППА:

СТАЛИ НОРМАЛИЗОВАННЫЕ, УЛУЧШЕННЫЕ –

С твердостью Н не более 350 НВ

ПРЕИМУЩЕСТВА 1-ой ГРУППЫ:

• При твердости материала не более 350 НВ чистовое

• нарезание зубьев производят после окончательной термической обработки (ТО) заготовки.

• Поверхности нормализованных и улучшенных зубьев хорошо прирабатываются,

в результате чего погрешности, допущенные при нарезании зубьев и сборке передачи, частично устраняются.

НЕДОСТАТКИ 1-ой ГРУППЫ:

• Сравнительно невысокая прочность, вследствие чего передачи с такими колесами получаются относительно больших размеров.

Используют в передачах, масса и габаритные размеры которых строго не ограничены

2-ая ГРУППА:

СТАЛИ ЗАКАЛЕННЫЕ, ЦЕМЕНТОВАННЫЕ, НИТРОЦЕМЕНТОВАННЫЕ, АЗОТИРОВАННЫЕ (химико-термическая обработка (ХТО)).

С твердостью Н более 350 НВ –

При Н > 350 НВ твердость выражается обычно в единицах Роквелла - HRC (1HRC ≈ 10…11 HB).

ПРЕИМУЩЕСТВА 2-ой ГРУППЫ:

• Является большим резервом повышения нагрузочной способности передачи. Допускаемые контактные напряжения увеличиваются до двух раз, а нагрузочная способность передачи - до четырех раз по сравнению со сталями 1-ой группы.

• Возрастает износостойкость и стойкость против заедания.

НЕДОСТАТКИ 2-ой ГРУППЫ:

• Высокотвердые материалы плохо прирабатываются, поэтому они требуют повышенной точности изготовления, повышенной жесткости валов и опор.

• Нарезание зубьев при высокой твердости затруднено, поэтому термообработку выполняют после нарезания.

• Некоторые виды термообработки (объемная закалка, цементация) сопровождаются значительным короблением зубьев.

3-ая ГРУППА: 4-ая ГРУППА:

СТАЛЬНОЕ И ЧУГУННОЕ ЛИТЬЁ ПЛАСТМАССЫ

(для больших нормализованных колёс) (Для малонагруженных передач находят

применение главным образом текстолит

(E=7000 МПа) и лигнофоль Е=11000 МПа),

а также полиамиды типа капрона.