Основные характеристики механических передач.
мощность Р1 на входе и Р2 на выходе, Вт; мощность может быть выражена через окружную силу Ft (Н) и окружную скорость V (м/с) колеса, шкива, барабана и т.п.:
Р = Ft×V;
быстроходность, выражающаяся частотой вращения n1 на входе и n2 на выходе, мин–1, или угловыми скоростями ω1 и ω2 , с-1;
передаточное отношение – отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена:
при u > 1, n1 > n2 – передача понижающая, или редуктор,
при u < 1, n1 < n2 – передача повышающая, или мультипликатор;
коэффициент полезного действия (КПД)
Одноступенчатые передачи имеют следующие КПД: фрикционные – 0,85…0,9; ременные – 0,90…0,95; зубчатые – 0,95…0,99; червячные – 0,7…0,9; цепные – 0,92…0,95;
моменты на валах. Моменты Т1 (Н·м) на ведущем и Т2 на ведомом валах определяют по мощности (кВт) и частоте вращения (об./мин) или угловой скорости (с-1)
Зубчатые передачи. Классификация. Достоинства и недостатки. Силы в зубчатом зацеплении. Расчётная нагрузка.
Зубча́тая переда́ча — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса.
Назначение:
передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся и скрещивающиеся оси.
преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот.
Классификация
По форме профиля зубьев:
эвольвентные;
круговые (передача Новикова);
циклоидальные.
По типу зубьев:
прямозубые;
косозубые;
шевронные;
криволинейные.
По взаимному расположению осей валов:
с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями);
с пересекающимися осями — конические передачи;
с перекрещивающимися осями.
По форме начальных поверхностей:
цилиндрические;
конические;
глобоидные;
По окружной скорости колёс:
тихоходные;
среднескоростные;
быстроходные.
По степени защищенности:
открытые;
закрытые.
По относительному вращению колёс и расположению зубьев:
внутреннее зацепление (вращениие колёс в одном направлении);
внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).
Основные достоинства зубчатых передач по сравнению с другими передачами:
- технологичность, постоянство передаточного числа;
- высокая нагрузочная способность;
- высокий КПД (до 0,97-0,99 для одной пары колес);
- малые габаритные размеры по сравнению с другими видами передач при равных условиях;
- большая надежность в работе, простота обслуживания;
- сравнительно малые нагрузки на валы и опоры.
К недостаткам зубчатых передач следует отнести:
- невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;
- высокие требования к точности изготовления и монтажа;
- шум при больших скоростях; плохие амортизирующие свойства;
- громоздкость при больших расстояниях между осями ведущего и ведомого валов;
- потребность в специальном оборудовании и инструменте для нарезания зубьев;
- зубчатая передача не предохраняет машину от возможных опасных перегрузок.
Силы в зубчатом зацеплении
Фактически, движение передаётся зубчатым зацеплением посредством силы нормального давления в точке контакта зубьев Fn , которая определяется, как интеграл от контактных напряжений sк по всей площади S контакта зубьев Fn = ∫s(sк) dS
Однако этот интеграл вычислить практически невозможно, т.к. неизвестен точный вид функции sк.
Используют другой приём: ещё неизвестную силу нормального давления Fn сначала раскладывают на три ортогональных проекции:
- осевую силу Fa , направленную параллельно оси колеса;
- радиальную силу Fr , направленную по радиусу к центру колеса;
-окружную силу Ft , направленную касательно к делительной окружности
Легче всего вычислить силу Ft , зная передаваемый вращающий момент Мвр и делительный диаметр dw
Ft = 2MВр / dw.
Радиальная сила вычисляется, зная угол зацепления aw
Fr = Ft tgaw.
Осевая сила вычисляется через окружную силу и угол наклона зубьев b
Fa = Ft tgb.
Наконец, если необходимо, зная все проекции, можно вычислить и модуль нормальной силы Fn = (Fa2 + Fr2 + Ft2)½ = Ft /(cosαw cosβ).
Нормальная сила распределена по длине контактной линии, поэтому, зная длину lS контактной линии, можно вычислить удельную погонную нормальную нагрузку qn = Fn / lΣ ≈ Ft /(b εαkε cosαw cosβ),
где ea - коэффициент перекрытия, ke - отношение минимальной длины контактной линии к средней.
Для двух цилиндрических колёс в зацеплении одноимённые силы равны, но противоположны. Окружная сила для шестерни противоположна направлению вращения, окружная сила для колеса направлена в сторону вращения.
Расчетная нагрузка – максимальная величина удельной нагрузки , распределённой по линии контакта.