Файл: Учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 922
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис.3. Кинематические схемы механических передач: а — цилиндрические зубчатые передачи с внешним зацеплением; б — цилиндрические передачи с внутренним зацеплением; в — передача шестерня—рейка; г — конические зубчатые передачи с пересекающимися осями валов; д — гипоидная передача; е — передачи зубчатые цилиндрические со скрещивающимися валами
Рис.4. Кинематические схемы механических передач: а — червячная передача; б — цепная передача;
в — передача винт-гайка; г — ременная передача
Зубчатые передачи
Зубчатые передачи получили наибольшее распространение в машиностроении благодаря следующим достоинствам:
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 ра боту. 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. По следние, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко - обычно лишь для уникальных передач большой мощности. При малых угловых скоростях враще ния 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 бес шумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 3 - 5.
Червячные передачи
Это передачи со скрещивающимися осями. Отличаются полно стью бесшумной работой и большим передаточным отношением в одной паре, которое в среднем составляет 16 - 25. Серьезным недостатком червячных передач, ограничивающим их приме нение при значительных мощностях, является низкий КПД, обусловленный большими потерями на трение в зацеплении. Как следствие низкого КПД - при работе передачи под нагрузкой, выделяется большое количество тепла, которое надо отводить во избежание перегрева. Средние значения КПД первичной передачи составляют 0,7 -0,8.
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 высо ких скоростях вследствие особенностей кинематики цепной передачи.
Ременные передачи
Применяются также для передачи вращения между параллельными удаленными валами. Область распространения этих пе редач в настоящее время значительно сократилась, однако они еще находят широкое применение в качестве первичного приво да 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.
Основные кинематические и силовые отношения в передачах
Основные характеристики передач.
К ним относятся мощность на ведущем Р1 и ведомом Р2валах (рис.2) в кВт и угловая скорость ведущего ω1и ведомого ω2 валов в рад/с. Эти две характеристики минимально необходимы и достаточны для проведения проектного расчета любой передачи.
В механических передачах ведомыми звеньями называют детали передач (катки, шкивы, зубчатые колеса и т. п.), получающие движение от ведущих звеньев.
Рис. 5. Трехступенчатая передача
Рис. 6. 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. 5) обо значения частот вращения следующие: п1 — веду щего 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.6), один из которых будет ведущим, а второй — ведомым.
Введем следующие обозначения: и п1 — угло вая скорость и частота вращения ведущего вала, выраженные соответственно рад/с и об/мин; и п2 — угловая скорость и частота вращения ведомого вала; D1и D2 - диаметры вращающихся деталей (шкивов, катков и т. п.); и — окружные скоро сти, м/с.
Отношение диаметров ведомого элемента пере дачи к ведущему называют передаточным числом
u = D2/D1. (1)
Если известны параметры передачи — диаметры D1и D2или числа зубьев z1и z2, передаточное число и определяем следующим образом.
Для зубчатых передач передаточное число и — отношение числа зубьев ведомого колеса к числу зубьев ведущего колеса, т.е.
и = z2/z1, где z2и z1 — числа зубьев соответственно ведомого и ведущего колеса.
Итак, передаточное число
(2)
(обратите внимание на индексы у букв , п, D и z); относится к фрикционной передаче без учета скольжения.
Отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев называют также передаточным отношением и обозначают і.
В передаче, понижающей частоту вращения n (угловую скорость ), u>1; при и<1 частота вращения (угловая скорость) повышается. Понижение частоты вращения называют редуцированием, а закрытые передачи, понижающие частоты вращения,– редукторами. Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мультипликаторами. Передачи выполняют с постоянным, переменным или регулируемым передаточным отношением. Изменение передаточного отношения может быть ступенчатым (коробка передач) и бесступенчатым (вариаторы).
В приводах с большим передаточным числом (до и= 1000 и выше), со ставленных из нескольких последовательно соединенных передач (много ступенчатые передачи), передаточное число равно произведению переда точных чисел каждой ступени передачи, т. е.
Uобщ=u1·u2·…un. (3)
Передаточное число привода реализуют применением в силовой цепи многоступенчатых однотипных передач, а также передач разных видов (рис.7). Нагруженность деталей зависит от места установки передачи в силовой цепи и распределения общего передаточного числа между отдельными передачами. По мере удаления по силовом потоку от двигателя в понижающих передачах нагруженность деталей растет. Следовательно, в области малых частот вращения n (и соответственно больших вращающих моментов Т) целесообразно применять передачи с высокой нагрузочной способностью (например, зубчатые, цепные).
Так, в приводе на рис. 7, состоящем из ременной, зубчатой и цепной передач, вариант размещения «двигатель – ременная – зубчатая – цепная передача – исполнительный орган» предпочтительнее других вариантов.
Окончательное решение вопроса о распределении общего передаточного числа
и между передачами разных типов требует сопоставления результатов расчетов на основе технико – экономического анализа нескольких вариантов.
Передача мощности от ведущего вала к ведомому всегда сопровожда ется потерей части передаваемой мощности вследствие наличия вредных со противлений (трения в движущихся частях, сопротивления воздуха и др.).
Если Р1 — мощность на ведущем валу, Р2— на ведомом валу, то Р1> Р2.
Отношение значений мощности на ведомом валу к мощности на веду щем валу называют механическим коэффициентом полезного действия (КПД) и обозначают буквой :
. (4)
Общий КПД многоступенчатой последовательно соединенной переда чи определяют по формуле
, (5)
где — КПД, учитывающие потери в отдельных кинематических парах передачи.
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;
Окружная скорость ведущего или ведомого звена, м/с,
(6)
где – 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: ;
Окружная сила , Н,
(7)
где Р –мощность, кВт; – м/с; Т– Н· м; d – мм;
Вращающий момент, Нм,
Т=103 Р/ ω=9550Р/n=Ftd/2000 (8)
где Р – кВт; Ft – H; d –мм.
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;