Лекция 5.

Механические передачи

Механической передачей называют механизм, который преобразует параметры движения двигателя при передаче рабочим органам машины (рис.5.1). Необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и рабочими органами машины связана с решением различных задач.

Например, в автомобилях и других транспортных машинах требуется изменять величину скорости и направление движения, а на подъемах и при трогании с места необходимо в несколько раз увеличить вращающий момент на ведущих колесах. 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 останавливается. Подобно

Рис.5.1.

автомобильному двигателю, слабо регулируются многие другие двигатели, в том числе большинство электродвигателей. Согласование режима работы двигателя с режимом работы рабочих органов машины осуществляется с помощью передач.

В некоторых случаях регулирование двигателя возможно, но нежелательно по экономическим соображениям, так как двигатели имеют низкий к.п.д. за пределами номинального режима работы.

Масса и стоимость двигателя при одинаковой мощности понижаются с увеличением его быстроходности; оказывается экономически целесообразным применение быстроходных двигателей с передачей, понижающей угловую скорость, вместо двигателей без передачи.

В машиностроении применяют механические, электрические, гидравлические и пневматические передачи. Наибольшее распространение получили механические передачи.

Все механические передачи разделяют на две основные группы:

I–передачи, основанные на использовании трения(ременные, фрикционные);II–передачи, основанные на использовании зацепления(зубчатые, червячные, цепные, винтовые).

В каждой передаче (рис.5.2) различают два основных вала: входной и выходной или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.

Основные характеристики передач: мощностьN1на входе иN2на выходе, кВт; быстроходность, которая выражается частотой вращенияn1на входе иn2на выходе, об/мин. Эти характеристики минимально необходимы и достаточны для проведения проектного расчета любой передачи.

Рис.5.2.

Кроме основных, различают производные характеристики:

• коэффициент полезного действия(к.п.д)

где N_r – мощность, потерянная в передаче;

• передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности,

Производственные характеристики часто используются взамен основных. Например, передачу можно определить с помощью N₁, n₁, i, .

При i> 1,n₁>n₂передача понижающая, илиредуктор.

При i< 1,n₁<n₂передача повышающая, илимультипликатор.

Наибольшее распространение имеют понижающие передачи, так как частота вращения исполнительного механизма в большинстве случаев меньше частоты вращения двигателя.

Регулирование передаточного отношения может быть ступенчатым или бесступенчатым. Ступенчатое регулирование выполняют в коробках скоростей с зубчатыми колесами, в ременных передачах со ступенчатыми шкивами и т.п.; бесступенчатое регулирование – с помощью фрикционных или цепных вариантов.

При расчете передач часто используют следующие зависимости между различными параметрами:

Выражение мощности N, кВт через окружную (тангенциальную) силуF_t, кгс и окружную скоростьv, м/с колеса, шкива, барабана и т.п.

,

выражение вращающего момента Т, кгссм через мощностьN, кВт и частоту вращенияn, об/мин.

;

связь между вращающими моментами на одном Т₁и другом Т₂валах через передаточное отношениеiи к.п.д.в линии передачи между этими валами в направлении потока мощности

.