1.3 Основные характеристики механических передач

Основные характеристики передач:

• передаточное отношение u – кинематическая характеристика передачи, отношение входной и выходной скоростей передачи. Она показывает, во сколько раз уменьшается скорость передачи. Для передач, передающих вращательное движение:

,

где ,– входная и выходная частота вращения передачи,

, – входная и выходная угловая скорость передачи;

• передаваемый момент M_кр, Н∙м, Н∙мм – для передач, передающих вращательное движение;

• передаваемая мощность P, кВт;

Передаваемые момент M_кр и мощность P являются силовыми характеристиками и по ним оценивают нагрузочную способность передачи. В расчетах обычно используют только одну из этих характеристик.

• КПД – отношение полезной работы к затраченной. Разница между затраченной работой (на ведущем валу передачи) и полезной работой (на ведомом валу) характеризует внутренние потери механической энергии передачи (на преодоление трения, сопротивления качения). Величина КПД показывает, какая часть механической энергии передается дальше. Обычно КПД определяют через мощность:

,

где ,– мощность соответственно на ведомом и ведущем валу передачи;

• быстроходность – скорости движения элементов передачи. В качестве общей характеристики обычно принимают частоту вращения (об/мин) илиугловую скорость (рад/сек) валов передачи. Однако часто в расчетах для оценки прочности отдельных элементов передачи используют их линейную скоростьv (м/сек), например, линейную скорость движения зуба в зубчатых передачах, скорость движения ремня в ременных передачах или цепи в цепных передачах;

• долговечность (ресурс), часов, лет – длительность работы передачи или отдельных ее элементов;

• габаритные размеры и масса.

2 Зубчатые передачи

2.1 Общие сведения о зубчатых передачах

Зубчатые передачи – механические передачи зацепления с непосредственным контактом ведущего и ведомого элементов, называемых зубчатыми колесами.

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев (чаще всего – ведущее) называется шестерня. Колесо – это зубчатое колесо передачи с большим числом зубьев. Термин "зубчатое колесо" можно применять как к шестерне, так и к колесу зубчатой передачи.

Достоинства зубчатых передач:

• высокая нагрузочная способность, и, следовательно, небольшие габариты и масса;

• высокий КПД (0,97-0,99 для одной ступени);

• отсутствие проскальзывания, постоянное передаточное число;

• высокая надежность и долговечность.

Недостатки зубчатых передач:

• относительно высокая стоимость изготовления, связанная с применением дорогостоящих материалов;

• сравнительно сложная технология изготовления, необходимость высокой точности изготовления;

• высокая жесткость, не позволяющая гасить и рассеивать динамические нагрузки;

• шум при высоких скоростях;

• необходимость смазки.

Зубчатые передачи широко распространены в технике, их используют в большинстве машин и приборов в широком диапазоне мощностей (до 300 МВт) и скоростей (до 200 м/сек). Диаметры зубчатых колес могут быть от нескольких миллиметров до нескольких метров.

Конструктивно зубчатые передачи большей частью выполняются закрытыми в общем жестком корпусе, что обеспечивает высокую точность сборки. Лишь тихоходные передачи (v < 3 м/сек) с колесами значительных размеров, нередко встроенных в конструкцию машин (например, в механизмах поворота подъемных кранов, станков), изготавливаются в открытом исполнении.

Чаще всего зубчатые передачи применяют в качестве замедлительных (редукторов), т.е. для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающего момента, но также с успехом используются для повышения скорости вращения (мультипликаторы).

Для предохранения рабочих поверхностей зубьев от заедания и абразивного износа, а также для уменьшения потерь на трение и связанного с этим нагревания, применяют смазку. Закрытые передачи обычно смазываются жидкими минеральными маслами, окунанием колес или принудительной подачей масла к зацепляющимся зубьям. Открытые передачи смазываются консистентными смазками, периодически наносимыми на зубья.

Передаточные числа в редукторных передачах могут достигать 8, в открытых передачах – до 20, в коробках передач – до 4.