какие детали относятся к группе передачи

Детали передач

Любая машина состоит из деталей.

Деталь – часть машины, которую изготовляют без сборочных операций.

Несколько деталей, собранных в одно целое, образуют сборочную единицу или узел.

Среди множества разнообразных деталей и узлов можно выделить такие, которые применяют в разных машинах:

Эти детали (узлы) называют деталями (узлами) общемашиностроительного применения.

Другие детали – поршни, гребные винты, лопатки турбин и др. – применяют только в одном или нескольких типах машин.

Детали и узлы общемашиностроительного применения изготовляют ежегодно в больших количествах (в одном легковом автомобиле более пяти тысяч типодеталей, более тридцати подшипников), поэтому знание основных методов расчета, правил и норм проектирования, подтвержденных статистикой эксплуатации, очень важно для конструкторской подготовки.

В любом механизме, приборе и машине часть деталей в процессе работы должна перемещаться относительно друг друга. Характер движения, степень подвижности соединения и его точность зависят от вида и назначения соединения.

Вращательное движение деталей машин является самым распространенным, так как:

Детали вращательного движения подразделяются на:

Оси служат для поддержания вращающихся на них или вместе с ними различных деталей машин (например, передняя ось велосипеда и ось железнодорожного вагона).

Валы не только поддерживают детали, вращающиеся вместе с ними, но и передают движение при помощи этих деталей другим деталям. Например: вал привода коробки скоростей токарного станка, несущий на себе шестерни, передает с их помощью вращение мотора шпинделю. Валы, как и оси, могут быть сплошными или полыми.

Та часть вала, которая опирается на опору, когда нагру­зка направлена перпендикулярно его оси, называется цап­фой, а та часть вала, которой он опирается на опору, когда нагрузка направлена вдоль его оси, называется пятой.

Опоры валов и осей, в которых помещаются цапфы, назы­ваются подшипниками, а те, в которых располагаются пяты, называются подпятниками.

Детали, при помощи которых соединяют концы разных валов, называются муфтами.

Цапфы.

Если цапфа расположена на конце ва­ла, ее называют концевой, если посредине— назы­вают шейкой. Цилиндрическая поверхность цапфы и ее торцовая, прилегающая к опоре поверхность должны быть очень тщательно отшлифованы. Переход от поверхности вала к поверхности цапфы должен быть плавным, тщательно закругленным. Прямой или острый угол в месте перехода значительно ослабит прочность вала.

Пяты — это те части вала, которыми он опи­рается на подпятники.

В кольцевой пяте выточку можно исполь­зовать для подвода масла. Шаровая пята применяется в тех случаях, когда она должна допускать отклонение вала на некоторый угол. Вставная пята при повреждении ее рабочей поверхности может быть заменена новой без замены всего вала.

Подпятники.

Подпятники служат опорами для валов, препятствуя их смещению от усилий, действующих вдоль оси. Поверхность подпятника скольжения должна соответствовать форме поверхности пяты.

В тех случаях, когда осевое давление невелико, например вдоль оси шпинделя токарного станка по дереву, вместо подпятников можно надевать на вал установочные буртики или кольца. Установочный буртик надевают в горячем состоянии, а установочные стопорные кольца являются съемными. Кольцо устанавливают на валу в нужном месте во время пред­варительной сборки и сверлят установленные в нем перпендикулярно оси кольца так, чтобы сверло прошло насквозь через кольцо и на несколько миллиметров вошло в тело вала. Оси отверстий должны быть расположены под углом в 90—135° друг к другу. После сверления кольцо снимают, в отверстиях нарезают резьбу, очень аккуратно зачищают заусенцы и прилегающую сторону кольца. Затем производят окончательную сборку, закрепляя кольцо стопорными винтами. Удерживающий конец винта должен иметь ту же форму, что и отверстие под него в теле вала. Головки винтов обязательно должны быть для без­опасности утоплены в теле кольца.

Муфты.

Муфты являются соединительными устройствами для валов, концы которых подходят друг к другу вплотную или на очень близкое расстояние. Обычно валы расположены на одной оси или под углом, а их концы выполнены так, чтобы они могли передавать вращение от одного вала к другому.

Муфты применяются для составления длинных валов, для включения одной из частей вала, для соединения валов с частями приводных механизмов — шкивами ременной пере­дачи, зубчатыми колесами и прочее. По условиям работы муфты разделяют на неразъемные и разъемные. При помощи первых сцепление и расцепление валов может быть произве­дено только при остановке движения (вращения) и разборке самих муфт. При помощи разъемных муфт сцепление и рас­цепление валов производится без разборки муфт, на ходу передачи. Такой, например, является фрикционная муфта включения коробки скоростей токарного станка.

Подшипники.

Подшипники поддержи­вают валы при радиальной нагрузке, то есть когда нагрузка направлена перпен­дикулярно оси вращения. Примером являются подшипники, в которых вращается шпиндель токарного станка. Они восприни­мают вес самого шпинделя, насаженных на него деталей, вес патрона и других приспособлений.

Подшипники и подпятники в зависимости от воз­никающего в них рода трения разделяются на:

В первых цапфы осей и валов помещаются в неподвижных вкладышах и при своем вращении скользят относительно их. Во вторых цапфы и пяты осей и валов опираются на специальные тела вращения — шарики или ролики и при своем вращении катятся по ним.

У подшипников и подпятников скольжения корпус обыч­но изготовляют из чугуна, он бывает целым или разъем­ным. Его верхняя часть называется крышкой, нижняя — подушкой. В корпус вставляют вкладыши из антифрикцион­ных материалов или из пластмасс. Вкладыши необходимо закреплять, чтобы они не имели осевого перемещения и не вращались.

Смазку вкладыша производят мазями, например, таво­том (если в цапфе большое давление, сильный нагрев и работа идет с перерывами), и маслами (во всех остальных случаях). Для смазки в стенке вкладыша делают отверстие, перпендикулярное его оси, а от него вдоль отверстия вкладыша прорубают спиральные канавки, не доводя их до торцов (боковых поверхностей) вкладыша, чтобы масло не вытекало. Для смазки мазями в теле подшипника (подпятника) сверлят отверстие, в котором нарезают резьбу и ввертывают масленку. В масленку набивают мазь, которую выдавливают к смазываемым поверхностям периодически: масленкой Штауфера с крышкой на резьбе или непрерывно — из тавотницы с пружинной крышкой.

Смазку вкладыша маслом можно производить и по-другому:

Подшипники качения являются одним из наиболее массовых видов изделий, из­готовляемых и применяемых в машиностроении. В подшипниках качения вращаются шпинели станков, валы электромоторов, валы авиационных и автомобильных двигателей, на них катятся велосипеды и автомобили и т. д.

Подшипники качения не рассчитывают, а подбирают по ГОСТу в зависимости от:

Все подшипники качения подразделяются на шариковые и роликовые. Те и другие в основном делятся на:

Все подшипники качения — неразъем­ные. Их устанавливают на концах вала. Роликовые под­шипники применяют для очень больших нагрузок.

Обычно подшипник качения состоит из колец, между которыми помещаются шарики или ролики, самих шариков или роликов и сепаратора, который их разделяет и удержи­вает на одинаковом расстоянии друг от друга. Одно из ко­лец запрессовывается в охватывающую деталь (например, крышку электромотора или корпус велосипедной втулки), а другое надевается на охватываемую (например, вал элек­тромотора или ось велосипедного колеса). При вращении охватываемой детали она катится вокруг охватывающей детали на шариках или роликах подшипника. В этом и со­стоит, как говорится, «весь фокус».

Шариковые подшипники бывают одно — и двухрядные. Вторые допускают небольшое отклонение оси вала от оси вращения.

В качестве смазки для подшипников качения, вращаю­щихся с небольшим числом оборотов (например, в металло­режущих и деревообрабатывающих станках и электромото­рах), служат тавот и другие густые смазки. На производстве такую смазку меняют примерно через 3000 часов работы.

При скоростях в несколько тысяч оборотов в минуту подшипники сильно нагреваются и их подвергают принуди­тельному охлаждению жидким маслом, подаваемым насосом.

Источник

Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Механическая передача – механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. [1]

Типы механических передач:

В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:

Зубчатая передача – это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. [2]

Зубчатые передачи предназначены для:

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом.

Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов:

Цилиндрические зубчатые передачи (рисунок 1) бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колёса. С увеличением угла повышается прочность косозубых передач (за счёт наклона увеличивается площадь контакта зубьев, уменьшаются габариты передачи). Однако в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы угол наклона ограничивают 8-20°. Этот недостаток исключён в шевронной передаче.

Рисунок 1 – Основные виды цилиндрических зубчатых передач

Конические зубчатые передачи (рисунок 2) применяют в тех случаях, когда оси валов пересекаются под некоторым углом, чаще всего 90°. Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические. Нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% цилиндрической. Для повышения нагрузочной способности конических колёс применяют колёса с непрямыми (тангенциальными, круговыми) зубьями.

Рисунок 2 – Конические зубчатые передачи

Достоинства зубчатых передач:

Недостатки зубчатых передач:

Червячные передачи (рисунок 3) применяют для передачи движения между перекрещивающимися осями, угол между которыми, как правило, составляет 90°. Движение в червячных передачах передается по принципу винтовой пары.

Рисунок 3 – Червячная передача

В отличие от большинства разновидностей зубчатых в червячной передаче окружные скорости на червяке и на колесе не совпадают. Они направлены под углом и отличаются по значению. При относительном движении начальные цилиндры скользят. Большое скольжение является причиной низкого КПД, повышенного износа и заедания. Для снижения износа применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк – сталь, венец червячного колеса – бронза (реже – латунь, чугун).

Достоинства червячных передач:

Недостатки червячных передач:

Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передаётся с помощью гибких звеньев. В качестве гибких звеньев применяются: ремни, шнуры, канаты разных профилей, провода, стальную ленту, цепи различных конструкций.

Передачи с гибкими звеньями могут обеспечивать постоянное и переменное передаточное отношения со ступенчатым или плавным изменением его величины.

Для сохранности постоянства натяжения гибких звеньев в механизмах применяются натяжные устройства: ролики, пружины, противовесы и т.п.

Различают следующие разновидности передач с гибкими звеньями:

Ременная передача (рисунок 4) состоит из двух шкивов, закреплённых на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счёт сил трения, возникающих между шкивами и ремнём вследствие натяжения последнего.

В зависимости от формы поперечного перереза ремня различают передачи:

Рисунок 4 – Ременная передача

Наибольшие преимущества наблюдаются в передачах с зубчатыми (поликлиновыми) ремнями.

Достоинства ременных передач:

Недостатки ременных передач:

Цепная передача (рисунок 5) основана на принципе зацепления цепи и звёздочек. Цепная передача состоит из:

Рисунок 5 – Цепные передачи: а) с роликовой цепью; б) с зубчатой пластинчатой цепью

Область применения цепных передач:

По типу применяемых цепей бывают:

Достоинства цепных передач (по сравнению с ременной передачей):

Недостатки цепных передач связаны с тем, что звенья располагаются на звёздочке не по окружности, а по многоугольнику, что влечёт:

Фрикционная передача – кинематическая пара, использующая силу трения для передачи механической энергии (рисунок 6). [3]

Рисунок 6 – Фрикционные передачи

Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.

Фрикционные передачи делятся:

Источник

Электронная библиотека

Механические передачи классифицируются по следующим признакам:

1) по принципу действия;

2) по значению передаточного числа;

3) по способу регулирования передаточного числа;

4) в зависимости от назначения;

5) по конструктивному исполнению.

По принципу действия различают следующие группы передач:

· передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные);

· передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, цепные, винтовые).

По значению передаточного числа различают следующие типы передач:

· понижающие (редукторы) при u > 1, ;

Наибольшее распространение получили понижающие передачи, поскольку частота вращения исполнительного органа машины в большинстве случаев меньше частоты вращения вала двигателя.

По способу регулирования передаточного числа различают следующие типы передач:

· передачи с постоянным передаточным числом;

· передачи с регулируемым передаточным числом.

Регулирование передаточного числа может быть ступенчатым, например в коробках скоростей, и плавным, например в лобовом вариаторе (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Схемы передач с регулируемым передаточным числом

Перемещая подвижный блок зубчатых колес, можно получить два передаточных числа, соответствующие зацеплениям зубчатых колес с числами зубьев и :

В лобовом вариаторе (рис. 7.2, б) входное звено (ролик) помимо вращательного движения имеет поступательное движение, в результате которого изменяется радиус (R), и соответственно частота вращения выходного звена.

В зависимости от назначения различают следующие передачи:

· силовые передачи, используемые в приводах машин;

· несиловые передачи (кинематические цепи), используемые, например, в приборах.

По конструктивному исполнению различают следующие виды передач:

· открытые передачи, расположенные вне корпуса, и закрытые передачи (рис.7.3), расположенные в корпусе;

· встроенные передачи, входящие в конструкцию машины, и передачи, выделяемые в самостоятельный узел и имеющие свой корпус (редукторы);

· одноступенчатые (рис. 7.3, а, г) и многоступенчатые передачи (рис. 7.3, б, в, д и);

· однопоточные (рис. 7.3, а, б, д, ж) и многопоточные передачи (рис. 7.3, в, г, з, и).

· соосные (рис. 7.3, ж, з).

Рис. 7.3. Конструктивное исполнение передач

К многопоточным соосным передачам относятся планетарные передачи, в которых число потоков равно числу сателлитов – зубчатых колес с подвижными осями (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Кинематические схемы планетарных передач

Различают также соосные передачи, у которых входной и выходной валы располагаются на одной оси. К ним относятся, например, планетарные передачи.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

Источник

Виды механизмов передачи движения — вращательного, поступательного

В строительных машинах для преобразования вращательного движения в другие виды движений с целью передачи этого движения на рабочий орган применяются различные механизмы.

Классификация механических передач

Механические передачи, применяемые в машиностроении, класси­фицируют (рис.1 и 2):

по энергетической характеристике механические передачи делятся на:

— кинематические (передаваемая мощность Р Зубчатые передачи

а) практически неограниченной передаваемой мощности,

б) малым габаритам и весу,

в) стабильному передаточному отношению,

г) высокому КПД, который составляет в среднем 0,97 — 0,98.

Недостатком зубчатых передач является шум в работе на высоких скоростях, который однако может быть снижен при применении зубьев соответствующей геометрической формы и улучшении качества обработки профилей зубьев.

При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно, что и обеспечивает относительно бесшумную ра­боту. Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий, которые дополнительно нагружают подшипники. Этот недостаток можно устранить, применив сдвоенные шестерни с равнонаправленными спиралями зубьев или шевронные шестерни. По­следние, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко — обычно лишь для уникальных передач большой мощности. При малых угловых скоростях враще­ния применяются конические прямозубые шестерни, а при больших — шестерни с круговым зубом, которые в настоящее время заменили конические косозубые шестерни, применяемые ранее. Конические гипоидные шестерни тоже имеют круговой зуб, однако оси колес в них смещены, что создает особенно плавную и бес­шумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 3 — 5.

Червячные передачи

Цепные передачи

Применяются при передаче вращения между, параллельными удаленными друг от друга валами. В настоящее время получили распространение два типа приводных цепей:

а) цепи втулочно-роликовые (типа Галя),

б) цепи зубчатые из штампованных звеньев (типа Рейнольдса).

Зубчатые цепи, благодаря относительно меньшему шагу, работают более плавно и бесшумно.

Недостатком цепных передач является сравнительно быстрый износ шарниров, способствующий вытяжке цепи и нарушению ее зацепления со звездочкой, а также шумная работа на высо­ких скоростях вследствие особенностей кинематики цепной передачи.

Ременные передачи

Применяются также для передачи вращения между параллельными удаленными валами. Область распространения этих пе­редач в настоящее время значительно сократилась, однако они еще находят широкое применение в качестве первичного приво­да от двигателя, а также привода к механизмам, обладающим большим моментом вращающихся масс. При трогании с места и в случае внезапных перегрузок ремни пробуксовывают, спасая механизмы от поломок.

Преимущественное распространение перед плоскими получили плановые ремни, обладающие большей тяговой способностью.

Фрикционные передачи

Фрикционные передачи по форме фрикционных катков могут быть: цилиндрическими, коническими, лобовыми — с внешним и внутренним контактом. Главное достоинство фрикционных передач заключается в возможности создания на их базе фрикционных вариаторов (бесступенчатых коробок передач), а также в бесшумной их работе при высоких скоростях

Зубчатые передачи

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.
Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.
Термин «зубчатое колесо» является общим. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, а параметрам колеса – 2.

Основными преимуществами зубчатых передач являются:
— постоянство передаточного числа (отсутствие проскальзывания);
— компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами;
— высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени);
— большая долговечность и надежность в работе (например, для редукторов общего применения установлен ресурс

30 000 ч);
— возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с), мощностей (до десятков тысяч кВт).

Недостатки:
— шум при высоких скоростях;
— невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;
— необходимость высокой точности изготовления и монтажа;
— незащищенность от перегрузок;
— наличие вибраций, которые возникают в результате неточного изготовления и неточной сборки передач.

Классификация зубчатых передач

По расположению осей валов различают передачи с параллельными (рис. 2.1, а – в, з), с пересекающимися (рис. 2.1, г, д) и перекрещивающимися (рис. 2.1, е, ж) геометрическими осями.
По форме могут быть цилиндрические (рис. 2.1, а – в, з), конические (рис. 2.1, г, д, ж), эллиптические, фигурные зубчатые колеса и колеса с неполным числом зубьев (секторные).
По форме профилей зубьев различают эвольвентные и круговые передачи, а по форме и расположению зубьев – прямые(рис. 2.1, а, г, е, з), косые (рис. 2.1, б), шевронные (рис. 2.1, в) и круговые (рис. 2.1, д, ж).
В зависимости от относительного расположения зубчатых колес передачи могут быть с внешним (рис. 2.1, а) или внутренним (рис. 2.1, з) их зацеплением. Для преобразования вращательного движения в возвратно поступательное и наоборот служит реечная передача (рис. 2.1, е).
Зубчатые передачи эвольвентного профиля широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Они применяются в исключительно широком диапазоне условий работы. Мощности, передаваемые зубчатыми передачами, изменяются от ничтожно малых (приборы, часовые механизмы) до многих тысяч кВт (редукторы авиационных двигателей). Наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надежные и малогабаритные. Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.

Рис. 2.1. Зубчатые передачи

Вопросы для контроля

Кулисные механизмы

Возвратно-поступательное движение в кривошипных механизмах можно передавать и без шатуна. В ползунке, которая в данном случае называется кулисой, делается прорез поперек движения кулисы. В этот прорез вставляется палец кривошипа. При вращении вала кривошип, двигаясь влево и вправо, водит за собой и кулису.

а — принудительная кулиса, б — эксцентрик с пружинным роликом,
в — качательная кулиса

Вместо кулисы можно применить стержень, заключенный в направляющую втулку. Для прилегания к диску эксцентрика стержень снабжается нажимной пружиной. Если стержень работает вертикально, его прилегание иногда осуществляется собственным весом.

Для лучшего движения по диску на конце стержня устанавливается ролик.

Основные кинематические и силовые отношения в передачах

При равномерном вращательном движении тела его любая точка имеет постоянную угловую скорость:

где φ – угол поворота; t – время поворота.

Скорость вращения характеризуется также частотой вращения «n» (об/мин).

Линейная скорость (V) точки определяется зависимостью:

где D и R – диаметр и радиус точки, где определяют скорость.

Линейную скорость (V) называют окружной скоростью.

Сила (P), действующая на тело и вызывающая его вращение или сопро­тивление вращению, называется окружной силой.

Окружная сила направлена по касательной к траектории точки ее приложения. Связь между силой (P), окружной скоростью “V” и мощностью (N) выражается формулами:

здесь: P – окружная сила, Н

V – окружной скоростью, м/с.

Окружная сила (P) связана с передаваемым моментом (T) следующим образом:

Принято обозначать: для ведущего элемента использовать индекс – 1: ω, n, N, T1, D; для ведомого – индекс – 2: ω, n, N, T, D.

Передаваемый момент (T) связан с мощностью (N), угловой скоростью ω и частотой вращения n следующим зависимостями:

здесь: N – Вт; n– об/мин.

Основные характеристики передач

Во всех механических передачах различают два основных звена: входное (ведущее) и выходное (ведомое). Между этими звеньями в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные звенья. Звенья, передающие вращающий момент, называют ведущими, а звенья, приводимые в движение от ведущих (катки, шкивы, зубчатые колеса и т.п.), – ведомыми.

Параметры передачи, относящиеся к ведущим звеньям, будем отмечать индексом 1, а к ведомым — индексом 2, т. е. d1, v1, ω1, P1, T1 – соответственно диаметр, окружная скорость, угловая скорость, мощность, вращающий момент на ведущем валу; d2, v2, ω2, P2, T2 – то же, на ведомом.

Любая механическая передача характеризуется следующими основными параметрами (рис. 3): мощностью Р2 – на выходе, кВт; быстроходностью, которая выражается угловой скоростью ведомого вала ω2, рад/с, или частотой вращения n, измеряемой в об/мин (мин-1), и передаточным отношением u.

Это три основные характеристики, необходимые для проектировочного расчета любой передачи.

Рис. 3. Основные параметры передач

Рис. 4. Трехступенчатая передача

Рис. 5. Кинематика ци­линдрической передачи

В машиностроении принято обозначать угловые и окружные скорости, частоту вращения, диаметры вращающихся деталей ведущих валов индексами нечетных цифр, ведомых — четными. Например, для колес трехступенчатой передачи (рис. 4) обо­значения частот вращения следующие: п1 — веду­щего вала I; п3 — ведущей шестерни вала II; п5 — ведущей шестерни вала III; п2 — промежуточного ведомого вала II; п4 — ведомого колеса вала III; п6 — ведомого колеса вала IV.

Все механические передачи характеризуются передаточным числом или отношением. Рассмотрим работу двух элементов передачи (рис.5), один из которых будет ведущим, а второй — ведомым.

Введем следующие обозначения: ω1 и п1 — угло­вая скорость и частота вращения ведущего вала, выраженные соответственно рад/с и об/мин; ω2 и п2 — угловая скорость и частота вращения ведомого вала; D1 и D2 — диаметры вращающихся деталей (шкивов, катков и т. п.); ν1 и ν2 — окружные скоро­сти, м/с.

Передаточное число – отношение угловой скорости ве­дущего вала к угловой скорости ведомого вала конкретной передачи. Передаточное число не может быть меньше единицы. Оно представляет собой абсолютную величину передаточного отношения:

Принимая в точке контакта

Диаметр начальных окружностей зубчатых колес зубчатой передачи определяется по формулам:

Таким образом, для любой передачи:

Отношение угловых скоростей ведущего ω и ведомого ω звеньев называют также передаточным отношением и обозначают і.

Передаточное число в отличие от передаточного отношения всегда положительное и не может быть меньше единицы. Передаточное число характеризует передачу только количественно. Передаточное число и передаточное отношение могут совпадать только у передачи внутреннего зацепления. У передач внешнего зацепления они не совпадают, так как имеют разные знаки: передаточное отношение – отрицательное, а передаточное число – положительное. Если ведущее и ведомое колеса вращаются в одну сторону (например, у зубчатой передачи с внутренним зацеплением), то передаточное отношение считается положительным. Если ведомое и ведущее колеса вращаются в разные стороны (например, у зубчатой передачи внешнего зацепления), то передаточное отношение считается отрицательным.

В передаче, понижающей частоту вращения n (угловую скорость ω), u>1; при и Р2.

Отношение значений мощности на ведомом валу P2 к мощности на веду­щем валу P1 называют механическим коэффициентом полезного действия (КПД) и обозначают буквой η:

Общий КПД многоступенчатой последовательно соединенной переда­чи определяют по формуле

где — КПД, учитывающие потери в отдельных кинематических парах передачи (подшипники, муфты).

Следовательно КПД машины, содержащей ряд последовательных передач, всегда будет меньше КПД любой из этих передач.

КПД характеризует качество передачи. Потеря мощности – показатель непроизводительных затрат энергии – косвенно характеризует износ деталей передачи, так как потерянная в передаче мощность превращается в теплоту и частично идет на разрушение рабочих поверхностей.

С уменьшением полезной нагрузки КПД значительно снижается, так как возрастает относительное влияние постоянных потерь (близких к потерям холостого хода), не зависящих от нагрузки.

Отношение потерянной в механизме (машине) мощности (P1 — P2) к ее входной мощности называют коэффициентом потерь, который можно выразить следующим образом:

Следовательно сумма коэффициентов полезного действия и потерь всегда равна единице:

Окружная скорость ведущего или ведомого звена, м/с,

где ω – угловая скорость,с-1; n – частота вращения, мин–1; d – диаметр, мм (колеса, шкива и др.)

Окружные скорости обоих звеньев передачи при отсутствии скольжения равны: ;

где Р –мощность, кВт; ν – м/с; Т– Нм; d – мм;

Вращающий (крутящий) момент, Нм,

Вращающий момент Т1 ведущего вала является моментом движущих сил, его направление совпадает с направлением вращения вала. Момент Т2 ведомого вала – момент сил сопротивления поэтому его направление противоположно направлению вращения вала;

Передачи с постоянным передаточным числом

В задании на проектирование с постоянным передаточным числом должны быть известны: передаваемая мощность N или крутящий момент T на ведомом валу, частота вращения ведущего n1 и ведомого n2 валов, схема передачи, габариты и режим работы передачи.

По этим данным можно спроектировать несколько передач различных типов. Возможные варианты передач нужно сравнить между собой по весу, КПД, габаритам и др. параметрам и выбрать из них наивыгоднейший. В таблице 2 приводятся некоторые параметры различных передач.

Таблица 2. Ориентировочные знания основных параметров одноступенчатых механических передач

Источник