Лекция 3. Механические передачи.

Назначение передач в машинах и их классификация. Основные силовые и кинематические соотношения в передачах.

Фрикционные передачи. Классификация фрикционных передач. Материалы катков. Виды разрушения рабочих поверхностей катков. К.П.Д. фрикционных передач. Цилиндрическая фрикционная передача. Расчет на прочность фрикционных передач.

Зубчатые передачи. Достоинства, недостатки, область применения, классификация передач. Эвольвента и эвольвентное зацепление. Геометрические соотношения в эвольвентном зубчатом зацеплении.

Цилиндрическая прямозубая передача. Передаточное отношение. Основные геометрические соотношения. Силы в зацеплении.

Цилиндрическая косозубая передача. Основные геометрические соотношения. Эквивалентное колесо.

Силы в зацеплении. Расчет цилиндрических зубчатых передач на прочность.

Червячные передачи. Геометрические соотношения. Передаточное отношение и к.п.д. Усилия в зацеплении. Расчет на прочность и изгиб.

Механическими передачами, или просто передачами, называют механизмы, передающие работу двигателя исполнительному органу машины.

Передавая механическую энергию, передачи одновременно могут выполнять следующие функции:

• понижать и повышать угловые скорости, соответственно повышая или понижая вращающие моменты;

• преобразовывать один вид движения в другой (вращательное в возвратно-поступательное, равномерное и прерывистое и т. д.);

• регулировать угловые скорости рабочего органа машины;

• реверсировать движение (прямой и обратный ход);распределять работу двигателя между несколькими исполни­тельными органами машины.

В современном машиностроении применяются механические, пневматические, гидравлические и электрические передачи. В настоящем курсе рассматриваются только наиболее распространенные из механических передач.

Классификация передач. В зависимости от принципа действия все механические передачи делятся на две группы:

1. передачи трением — фрикционные и ременные;

2. передачи зацеплением — зубчатые, червячные, цепные.

Все передачи трением имеют повышенный износ рабочих поверх­ностей, так как в них неизбежно проскальзывание одного звена от­носительно другого.

В зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звеньев бывают:

• передачи непосредственного контакта - фрикционные, зубчатые, червячные;

• передачи гибкой связью — ременные, цепные.

Пере­дачи гибкой связью допускают значительные расстояния между ведущим и ведомым валами.

Основные силовые и кинематические соотношения в передачах.

Особенности каждой передачи и ее применение определяются сле­дующими основными характеристиками:

1) мощностью на ведущем N₁ и ведомом N₂ валах;

Рис. 3.1. Схема для определения направления вращающих моментов

в передаче:

а — колеса в рабочем положении; б — колеса, условно раздвинутые

2) угловой скоростью ведущего ₁ и ведомого ₂ валов (рис. 3.1). Это две основные характеристики, необходимые для выполнения проектного расчета любой передачи.

Дополнительными характеристиками являются:

а) механический к. п. д. передачи ;

= N1/N2

Для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдель­ных последовательно соединенных передач, общий к. п. д. _общ=₁₂…_n

где ₁ , ₂ , …, _n - к. п. д. каждой кинематической пары (зубча­той, червячной, ременной и других передач, подшипников, муфт);

б) окружная скорость  веду­щего или ведомого звена, м/с:  = D/2, где D — диаметр колеса, катка, шкива и др., м.

Рис. 3.2. Схема привода ленточного

транспортера:

/ — электродвигатель; 2 — клиноременная передача; 3 — цилиндрический прямозу­бый редуктор; 4 — цепная передача; 5 — ленточный транспортер

Окружные скорости обоих звень­ев при отсутствии скольжения равны, т. е. ₁=₂;

в) окружная сила F_t (рис. 3.2), Н х м:

Ft=N/=2T1/D1

где N — мощность, Вт;

г) вращающий момент T (рис. 3.2), Н х м:

T=FtD/2=N/

где N — в Вт; D — в м.

Вращающий момент ведущего вала T₁ является моментом движу­щих сил, его направление совпадает с направлением вращения вала. Момент ведомого вала T₂ — момент сил сопротивления, поэтому его направление противоположно направлению вращения вала;

д) передаточное отношение i:

При ₁=₂ или ₁D₁/2=₂D₂/2, имеем

1/2=D2/D1=i

Передаточное отношение - отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев.

Как определить передаточное отношение в зависимости от типа передачи, будет по­казано ниже.

Передача, понижающая угловые скорости, имеет i>1. При i<1 угловые скорости повышаются. Понижение угловых скоростей называется редуцированием, а закрытые пе­редачи, понижающие угловые скорости, — редукторами. Устройства, повы­шающие угловые скорости, называют ускорителями, или мультипли­каторами.

Для многоступенчатой передачи общее передаточное отношение

i_общ=i₁i₂…i_n

где i₁, i₂, …, i_n — передаточные отношения каждой ступени.

Фрикционные передачи.

В фрикционной передаче движение от ведущего катка к ведомому передается силами трения, которые возникают в месте контакта двух прижатых друг к другу катков.

Условие работоспособности: F_тр≥F_т , где F_т – окружная сила, а F_тр – сила трения в месте контакта катков. F_тр=fN, где f – коэффициент трения скольжения, N – сила нормального давления.

Рис. 3.3. Схема цилиндрической фрикционной передачи с гладким ободом.

Нарушение условия работоспособности приводит к буксованию. Для создания требуемой силы трения F_тр катки прижимают друг к другу силой Fr, величина которой во много раз превышает силу F_тр.