Механические передачи вращательного движения Цель занятия: - Изучить общие принципы устройства различных видов передач; - Научиться классифицировать механические передачи по назначению и принципу действия.
Механическими передачами, или просто передачами называют механизмы, передающие работу двигателя исполнительному органу машины с гибкими элементами (ременные, цепные) фрикционные Типы механических передач: зубчатые (цилиндрические, конические) винтовые (винтовые, червячные, гипоидные
Передачи могут выполнять следующие функции: Понижать и повышать угловые скорости, соответственно повышая или понижая вращающие моменты ; Преобразовывать один вид движения в другой (вращательное в возвратно-поступательное, равномерное и прерывистое и т.д.) ; Регулировать угловые скорости рабочего органа машины ; Реверсировать движение (прямой и обратный ход) ; Распределять работу двигателя между несколькими исполнительными органами машины.
Классификация механических передач По принципу передачи движения: Передачи трением Фрикционные Передачи зацеплением Зубчатые Червячные Передачи винт-гайка Цепные Ременные По способу соединения деталей: Передачи с непосредственным контактом тел вращения Передачи с гибкой связью Зубчатые Червячные Передачи винт-гайка Фрикционны е Ременные Цепные
В каждой передаче различают два основных вала: ведущий (входной) и ведомый (выходной). Ведущее звено – звено, которое приносит энергию в передачу (ведущий вал, ведущее колесо). Ведомое звено – вал или колесо, воспринимающее усилие от ведущего звена. Ступень передачи – два колеса сопряжено работающих между собой с непосредственным сопряжением или с промежуточным звеном. В машиностроении принято обозначать угловые и окружные скорости, частоту вращения, диаметры вращающихся деталей ведущих валов индексами нечетных цифр, ведомых — четными. Кинематические и силовые соотношения в передачах
Основной кинематической характеристикой всех передач является передаточное отношение Передаточное отношение – отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звена, то есть: Кинематические характеристики передач Мощность P 1 на ведущем и P 2 ведомом валах, кВт; Угловая скорость ω 1 ведущего и ω 2 ведомого валов, рад/с или Частота вращения n 1, ведущего и n 2 ведомого валов, об/мин (мин -1 ). Эти характеристики минимально необходимы и достаточны для выполнения проектировочного расчёта любой передачи. Основные характеристики передач
Зубчатые передачи
Зубчатые передачи Зубчатая передача — это механизм передающее вращательное движения от одного вала к другому с помощью зубьев. Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом. Классификация зубчатых передач По виду зацепления: С внутренним зацеплением С внешним зацеплением
По взаимному расположению осей колес С параллельными осями: цилиндрические шевронные цилиндрические прямозубые цилиндрические косозубые Цилиндрические зубчатые передачи - отличаются надёжностью и имеют высокий ресурс эксплуатации. Обычно применяются при особо сложных режимах работы, для передачи и преобразования больших мощностей.
конические косозубые конические гипойдные конические прямозубые Конические зубчатые передачи в отличие от цилиндрических имеют пересекающиеся оси входных и выходных валов. Применяются если необходимо изменить направление кинетической передачи. Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические. Со скрещивающимися осями: винтовые, гипойдные Гипоидная передача вид винтовой зубчатой передачи, со скрещивающимися осями 90°. Данный тип передачи характеризуется повышенной нагрузочной способностью, плавностью хода и бесшумностью работы. С пересекающимися осями:
По конструктивному оформлению: открытые передачи – не имеют защитного корпуса работающие без смазки или периодически смазываемые консистентными смазками. закрытые передачи – установленные в закрытом корпусе и обеспеченные постоянной смазкой из масляной ванны. По окружной скорости: тихоходные для средних скоростей быстроходные реечная передача (служит для преобразования вращательного движения в поступательное) одноступенчатые По числу ступеней: многоступенчатые
- сложность передачи движения на значительные расстояния; - ограниченность передаточного числа ; - шум при больших скоростях ; - высокие требования к точности изготовления ; - необходимость в смазке; - потребность специального оборудования для нарезания зубьев. Достоинства зубчатых передач - компактность передачи ; - возможность передавать большие мощности при сравнительно малых скоростях ( 50000 кВт и более ) ; - большие скорости вращения; - постоянство передаточного отношения; - высокий КПД ( η = 0,97…0,99 ); - высокая нагрузочная способность ; - малые нагрузки на валы и их опоры ; - изготовление из металлических и неметалических передач. Недостатки зубчатых передач
Червячные передачи
Червячные передачи Червячная передача — механизм для передачи вращения посредством винта (червяка) и сопряженного с ним червячного колеса оси которых скрещиваются под углом 90 о. Ведущим звеном является червяк, ведомым – червячное колесо. Классификация червячных передач По форме профиля витка: архимедов червяк – цилиндрический червяк, с профилем витка архимедовой спиралью. Этот червяк подобен винту с трапецеидальной резьбой; эвольвентный червяк – цилиндрический червяк, с профилем витка эвольвенты ; конволютный червяк – это цилиндрический червяк, с торцовым профилем витка удлиненной или укороченной эвольвентой.
По количеству захода витка: однозоходный червяк – это червяк, с одним заходом витка; многозоходный червяк – это червяк, с двумя или тремя заходами витков. По расположению червяка относительно колеса : с верхним расположением червяка; с нижним расположением червяка; с боковым расположением червяка. По направлению линии витка червяка : с левым направлением червяка; с правым направлением червяка. с глобоидным червяком По форме червяка: с цилиндрическим червяком
низкий КПД ( η =0,7…0,85) ; - высокий износ, заедание; использование дорогих антифрикционных материалов; высокие требования к точности сборки; небольшие передаваемые мощности (до 50…100 кВт) ; сильный нагрев передачи при длительной работе. Достоинства червячных передач: большие передаточные отношения; плавность и бесшумность работы; высокая кинематическая точность; в озможность выполнения самоторможения передачи ; компактность и сравнительно небольшая масса конструкции передачи. Недостатки червячных передач: Материалы в червячной передаче должны обладать повышенной износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Обычно это разнородные материалы. Для снижения износа применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк — сталь, венец червячного колеса — бронза (реже — латунь, чугун)
Ременные передачи
Ременные передачи Ременная передача — механизм для передачи вращения осуществляемая гибкой связью посредством трения между ремнем и шкивом. Ременная передача состоит из двух шкивов, закреплённых на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Классификация ременных передач По форме поперечного сечения: Плоскоременные - с прямоугольными профилем поперечного сечения ремня ; Клиноременные - с трапециевидным профилем поперечного сечения ремня ; Круглоременные - с круглым профилем поперечного сечения ремня ; Поли клиноременные - с плоскими ремнями, имеющим продольные клиновые выступы ребра на внутренней поверхности ремня;
По взаимному расположению осей валов открытые - вращением шкивов в одном направлении ; перекрестные - вращением шкивов в противоположных направлениях ; С параллельными осями: полуперекрестные ; Со скрещивающимися осями: угловые;
Передачи с зубчатыми ремнями обеспечивают постоянство передаточного отношения и хорошую тяговую способность. Достоинства ременных передач: возможность передачи движения на значительные расстояния; плавность и бесшумность работы; защита механизмов от колебаний нагрузки вследствие упругости ремня; защита механизмов от перегрузки за счёт возможного проскальзывания ремня; простота конструкции и эксплуатации (не требует смазки). Недостатки ременных передач: повышенные габариты; непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня; повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня; низкая долговечность ремней (1000-5000 часов).
Цепные передачи
Цепные передачи Цепная передача — это передача механической энергии между параллельными валами, осуществляемая с помощью двух звездочек охватывающей их цепи. Состоит из ведущей и ведомой звездочки и цепи. По характеру выполняемой работы : Грузовые - применяются погрузочно-разгрузочных механизмах для погрузки груза при скоростях 0,25…0,5 м/с. Тяговые – применяемые при скоростях 2…4м/с для перевозки груза (транспортеры, элеваторы, эскалаторы). Приводные – применяемые при постоянных скоростях для передачи энергии. Классификация цепных передач
Роликовые цепи – состоят из внешних и внутренних пластин и ролика свободно вращяющегося на втулке; Втулочные цепи – отличающиеся от роликовых отсутствием ролика ; По типу цепей: Зубчатые цепи – имеют пластины зубчатого профиля, состоят внутренних и внешних призм, шайбы и шлица.
По способу регулирования я цепи: с натяжным устройством с натяжной звездочкой закрыты По конструктивному исполнению: открытые вертикальные По расположению звездочек: горизонтальные наклонные По количеству рядов: однорядные многорядные По количеству ведомых звездочек: нормальные - двухзвенные специальные - многозвенные
Недостатки цепных передач: - износ шарниров цепи; - шум и дополнительные динамические нагрузки; - необходимость обеспечения смазки. Достоинства цепных передач: - возможность передачи на большие расстояния ; меньшая нагрузка на валы и их опоры ; передача большой мощьноси (до 4000кВт); возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам ; - сравнительно высокий КПД ( η =0,95…0,98 ) ;
Фрикционные передачи
Простейшая фрикционная передача состоит из двух колёс – катков, одно из которых закреплено на ведущем валу, а другое – на ведомом. Фрикционная передача — механическая передача, служащая для передачи вращательного движения между валами с помощью сил трения, возникающих между катками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и прижимаемыми один к другому. Классификация фрикционных передач нерегулируемые; регулируемые (фрикционный вариатор); По возможности передаточного отношения: с пересекающимися валами; По расположению валов: с параллельными валами;
цилиндрические; конические; сферические; плоские. с внутренним контактом; По форме контактирующих тел: По характеру контакта: с внешним контактом;
Достоинства фрикционных передач: - плавность и бесшумность работы; - простота конструкции, низкая стоимость ; - т очность передачи движения; - возможность изменения скорости ведомого звена без остановки ведущего; Недостатки фрикционных передач: - передача небольших мощностей ( до 20 кВт ); - н изкий КПД ( η = 0,85…0,9); - н евозможность получения точных передаточных отношений; - большие нагрузки на опоры ; - повышенный износ; - необходимость специальных нажимных устройств.
Кинематические схемы механических передач
Эрдеди. А.А. «Детали машин», - М.: «Академия», 64-68 стр. Мовнин. М.С., Израелит. А.Б., Рубашкин. А.Г. « Основы технической механики », 193-196 стр. Домашнее задание
