Розділ iiі. Зубчасті передачі

7. Загальна характеристика зубчастих передач

7.1. Призначення, основні характеристики і залежності

Зубчасті передачі відносяться до механічних передач. Механічною передачею називають механізм, який перетворює параметри руху двигуна при передаванні енергії виконавчим органам машини. Механічні передачі поширені у всіх галузях машинобудування, наприклад, в автомобілі або металорізному верстаті використовується до декількох десятків механічних передач.

За допомогою механічних передач узгоджують режим роботи двигуна з режимом роботи виконавчих органів машини.

Наприклад, в автомобілях та інших транспортних засобах необхідно в широкому діапазоні змінювати швидкість та обертаючий момент приводних коліс. У той же час автомобільний двигун працює стійко при відносно постійних параметрах: обертаючого моменту і кутовій швидкості. Пристосування механічних характеристик двигуна до змінних вимог руху автомобіля виконується за рахунок механічної передачі - коробки зміни передач.

Режим різання металорізальних верстатів (швидкість різання, поздовжня та поперечна подачі) змінюються в дуже широкому діапазоні в залежності від механічних характеристик матеріалу, форми і розмірів заготовки. Вибір необхідних режимів різання проводиться за допомогою коробки швидкостей, приводів подач і установочних переміщень.

Механічні передачі поділяються на дві групи: 1) передачі, засновані на використанні зачеплення (зубчасті, черв’ячні, ланцюгові, гвинтові); 2) передачі, засновані на використанні тертя (фрикційні, пасові).

У передачах розрізняють два вали: ведучий (вхідний) і ведений (вихідний); іноді між ними розміщено проміжні вали. Якщо передача складається тільки із ведучої і веденої ланок, то вона називається одноступінчастою.

Основні характеристики передач:

а) потужність P₁ на вході і P₂ на виході, Вт;

б) швидкохідність, яка виражається частотою обертання n₁ на вході і n₂ на виході, хв., або кутовими швидкостями ω₁ і ω₂, сек ^-1.

Похідні характеристики:

а) коефіцієнт корисної дії (к.к.д.) η:

або , (7.1)

де Р_r - потужність, втрачена в передачі;

б) передаточне відношення і, яке знаходиться в напрямку потоку потужності:

(7.2)

При і >1, n₁ > n₂, - передача є понижуючою - це редуктор; при і < 1, n₁ < n₂ - передача підвищуюча - це мультиплікатор. Передачі можуть бути з постійним або змінним (регульованим) передаточним відношенням.

Використовують такі залежності між параметрами:

а) потужність передачі

, Вт, (7.3)

де F_t - колова (тангенціальна) сила, Н; v - колова швидкість, м/сек;

б) обертовий момент на валі

, Н∙м, де . (7.4)

Зв’язок між обертовими моментами на веденому Т₂ і ведучому Т₁ валах:

(7.5)

7.2. Загальні відомості про зубчасті передачі

Зубчастою передачею називається механізм, який за допомогою зубчастого зачеплення передає або перетворює рух із зміною кутової швидкості і обертового моменту. Принцип дії зубчастої передачі засновано на зачепленні пари зубчатих коліс.

За розміщенням осей валів розрізняють: зубчасті передачі з паралельними осями (рис. 7.1) - циліндричні передачі зовнішнього (а - в) та внутрішнього (г) зачеплення, передача типу зубчасте колесо – рейка (з); передачі із валами, осі яких перетинаються - конічні зубчасті передачі (д - е); із мимобіжними у просторі осями валів - черв’ячні, гвинтові (є), конічні гіпоїдні (ж).

За розміщенням зуб’їв на ободі колеса – прямозубі (а, г, д, з), косо зубі (в, г, е, є, ж) передачі.

За формою профілю зуб’їв - евольвентні і кругові передачі.

За конструктивним оформленням - закриті і відкриті передачі.

За коловою швидкістю коліс - тихо - (v = 3 м/сек), середньо - (v = 3...15 м/сек) та швидкохідні (v >15 м/сек) передачі.

Зубчасті передачі широко використовуються в техніці: в загальному і галузевому машинобудуванні, верстатобудуванні, автомобільному та тракторному будуванні, в приладобудуванні та інших галузях. Частіше використовуються передачі із циліндричними колесами, які є

я

Рис. 7.1. Типи зубчастих передач

к більш прості при виготовленні та експлуатації, малогабаритними та надійними. Конічні, черв’ячні, гвинтові передачі використовуються лише в тих випадках, коли це необхідно за умовами компонування машин.

Переваги зубчастих передач: висока навантажувальна здатність і як наслідок малі габарити; велика надійність і довговічність роботи, високий к.к.д.; постійне передаточне відношення; можливість використання в широкому діапазоні швидкостей, потужностей та передаточних відношень. Недоліки: підвищені вимоги до точності виготовлення, шум при високих швидкостях, висока жорсткість.