Механические передачи

Механические передачи.

Механические передачи

 

• 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.

 

•  Двигатели работают в узком диапазоне частот вращения и моментов, рабочие машины - в широком.

 

 

Типы механических передач.

 

• зубчатые передачи (цилиндрические, конические),
• винтовые (винтовые, червячные, гипоидные),
• с гибкими элементами (ременные, цепные),
• фрикционные (за счет трения, применяются при плохих условиях работы).

 

    По способу  передачи движения:

• движение с вала на вал передается за счет сил трения (фрикционные, ременные, червячные),
• движение передается зацеплением (зубчатые, цепные, винтовые, с зубчатыми ремнями, червячные).

Зубчатые передачи.

 

Преимущества:

• Компактность.
• Возможность передавать большие мощности (до 1000 квт).
• Наибольшие скорости вращения (до 30 м/с).
• Постоянство передаточного отношения.
• Наибольший ККД (0,98..0,99 в одной ступени).

 

Недостатки:

• сложность передачи движения на значительные расстояния;
• жесткость передачи;
• шум во время работы;
• необходимость в смазке.

Зубчатые передачи

 Цилиндрические  передачи.

 

•  Цилиндрические зубчатые колеса бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колеса. Косозубые цилиндрические передачи нарезаются тем же  режущим инструментом, на тех же станках, по такой же технологии, что и прямозубые. При этом заготовку поворачивают на угол, поэтому зубья располагаются  не по образующей делительного цилиндра, а под углом к ней.

 

•  С увеличением угла β повышается прочность косозубых передач. Вследствие наклона зубьев, получается как-бы колесо больших размеров, или при той же нагрузке уменьшаются габариты передачи. Поэтому в современных передачах косозубые колеса получили преобладающее распространение.

 

•  В отличие от прямых, в которых нагрузка на зубья прикладывается мгновенно, косые зубья входят у зацепление не сразу по всей длине, а постепенно. Косозубое колесо не имеет  зоны однопарного зацепления. Это определяет плавность работы косозубого зацепления, снижение шума и дополнительных динамических нагрузок по сравнению с прямозубым зацеплением.

 

•  Однако, в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы ограничивают угол наклона  8...200, применяют редукторы с раздвоенной ступенью. Этот недостаток исключен в шевронной передаче.

Конические передачи

 

Конические зубчатые передачи применяют в тех случаях, когда  оси валов пересекаются под некоторым  углом, чаще всего 900 .

 

 Конические передачи  более сложны в изготовлении  и монтаже, чем цилиндрические, вследствие следующих причин:

Для нарезания конических колес требуются специальные  станки.

Необходимо выдерживать  допуски на углы при вершинах конусов.

При монтаже нужно обеспечивать совпадение вершин конусов.

Сложнее выполнять колеса той же точности, что и цилиндрические.

Пересечение валов усложняет  расположение опор вследствие того, что  одно из конических колес располагается, как правило, консольно.

В коническом зацеплении действуют  осевые силы, усложняющие конструкцию  опор.

Червячные передачи 

 

 

 Червячные передачи  применяют для передачи движения  между перекрещивающимися осями,  угол между которыми, как правило,  составляет 900. Движение в червячных  передачах передается по принципу  винтовой пары или по принципу  наклоненной плоскости

Преимущества:

• большие передаточные отношения;
• плавность и бесшумность  работы;
• высокая кинематическая точность;
• самоторможение.

Недостатки:

• низкий ККД;
• износ, заедание;
• использование дорогих материалов;
• требования к высокой точности сборки.

Передачи с гибкими  звеньями 

 

 

 Для передачи движения  между сравнительно далеко расположенными  друг от друга валами применяют  механизмы, в которых усилие  от ведущего звена к ведомому  передается с помощью гибких  звеньев. В качестве гибких  звеньев применяются: ремни, шнуры,  канаты разных профилей, провод, стальная лента, 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: натяжные ролики и  пружины, противовесы и т.п.

Виды передач

 

1 По способу  соединения гибкого звена с  остальными:

• фрикционные;
• с непосредственным соединением;
• с зацеплением.

 

2 По взаимному  расположению валов и направлению  их вращения:

• открытые;
• перекрестные;
• полуперекрестные.

Ременные передачи 

 

 

  Ременная передача  состоит из двух шкивов, закрепленных  на валах, и ремня, охватывающего  эти шкивы. Нагрузки передается  за  счет сил трения, возникающих  между шкивами и ремнем вследствие  натяжения последнего.

 

 В зависимости от  формы поперечного перереза ремня  различают передачи:

• плоскоременную;
• клиноременную;
• круглоременную.

 

 Наиболее широкое применение  получили клиноременные передачи, вследствие увеличения тяговой  способности вследствие повышения  зацепление со шкивом (приблизительно  в 3 раза). Наибольшее преимущество  наблюдается в передачах с  зубчатыми (поликлиновами) ремнями.

Преимущества:

• возможность передачи движения на значительные расстояния (до 15 м и более);
• плавность и бесшумность работы;
• защита механизмов от колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
• защита механизмов от перегрузки за счет возможного проскальзывания ремня;
• простота конструкции и эксплуатации (передача не требует смазки).

 

Недостатки:

• повышенные габариты (при равных условиях диаметры шкивов в 5 раз больше диаметров зубчатых  колес);
• непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывание ремня;
• повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанное с большим предварительным натяжением ремня (в 2-3 раза больше, чем у зубчатых передач);
• низкая долговечность ремней (1000-5000 часов).

 

В ременных передачах имеют  место два вида скольжения:

• упругое скольжение, существующее при любой нагрузке;
• буксование,  возникающее при перегрузке.

 

 Упругое скольжение  является причиной непостоянства  передаточного отношения и увеличения  затрат на трение.

Цепные передачи

 

 Цепная передача  основана на принципе зацепления  цепи и звездочек. Цепная передача  состоит из

• ведущей звездочки;
• ведомой звездочки;
• цепи, которая охватывает звездочки и зацепляется за них зубьями;
• натяжных устройств;
• смазывающих устройств;
• ограждения.

Преимущества  по сравнению с ременной передачей:

• Большая нагрузочная способность;
• Отсутствие скольжения и буксование, обеспечивающее постоянство передаточного отношения (среднего за оборот) и возможность работы при кратковременных перегрузках.
• Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи. Цепные передачи могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях.

 

Недостатки:

• звенья располагаются на звездочке не по окружности, а по многоугольнику. Отсюда:
• износ шарниров цепи,
• шум и дополнительные динамические нагрузки,
• необходимость обеспечения смазки.

Типы  цепных передач

 

• По типу применяемых цепей:
• роликовая,
• втулочная (легкая, но большой износ),
• роликовтулочная (тяжелая, меньше износ),
• зубчатые пластинчатые (плавность работы).

 

  Основной причиной потери работоспособности  цепных передач является износ  шарниров цепи. Срок службы цепи  увеличивается при увеличении  длины цепи, увеличении числа  зубьев ведущей звездочки. Однако, увеличение числа зубьев ведущей  звездочки приводи к повышению  вероятности потери зацепления. При уменьшении числа зубьев  ведущей звездочки увеличиваются  динамические нагрузки, удары, износ  цепи.