Виды передач крутящего момента

Классификация элементов

АППАРАТОВ И УСТРОЙСТВ

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН, ПРИБОРОВ,

Для современного машиностроения характерно значительное многообразие элементов конструкций. Несмотря на это, можно выделить ряд элементов конструкции, которые определяют функционирование и надежность машины. Такие элементы конструкции называются типовыми.

Типовые элементы можно разделить на три группы:

– элементы общемашинного назначения;

– элементы функционального назначения;

– элементы обеспечивающих систем.

К элементам общемашинного назначения относятся:

– детали передаточных механизмов;

К элементам функционального назначения относятся:

– детали кривошипно – шатунных механизмов поршневых машин;

– лопатки роторных машин;

– диски роторных машин;

– звенья механизмов (кулисы, кулачки, ролики, шатуны, кривошипы);

– детали оснований, корпусов.

Элементами обеспечивающих систем являются:

– элементы систем смазки;

– элементы топливных систем;

– элементы системы управления.

Рассмотрим основные элементы общемашинного назначения.

Механические передачи вращательного движения делятся:

– по способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);

– по отношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие и ускоряющие;

– по взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными, пересекающимися и скрещивающимися осями валов.

Из всех передач наиболее распространенными являются зубчатые.

Зубчатой передачей называется механизм, передающий движение от одного вала к другому благодаря зацеплению зубьев и предназначенный для передачи вращения с изменением угловых скоростей и моментов или для преобразования одного вида движения в другой.

Зубчатые передачи между параллельными валами осуществляются цилиндрическими зубчатыми колесами, которые могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными (рис. 4.1, а – в). Передача вращения между валами с пересекающимися осями осуществляется коническими зубчатыми колесами: прямозубыми и с криволинейными зубьями (рис. 4.1, г, д). Для валов с перекрещивающимися осями применяются также гипоидные передачи (рис. 4.1, ж). Для преобразования вращательного движения в поступательное и, наоборот, применяется реечная передача (рис. 4.1, е).

Помимо перечисленных передач с наружным зацеплением, часто применяются также передачи с внутренним зацеплением (рис. 4.1, з).

Для передачи больших мощностей применяют преимущественно цилиндрические зубчатые колеса.

Для зубчатых передач, используемых в авиационных конструкциях, характерны высокая точность изготовления, компактность и малая масса. В этих конструкциях применяются цилиндрические зубчатые колеса внешнего и внутреннего зацепления, а также конические колеса с прямым и круговым зубом.

Преимуществами зубчатых передач являются: постоянство передаточного числа; более высокий КПД, чем у других типов передач; большая долговечность и надежность работы; малые габаритные размеры по сравнению с размерами других типов передач, передающих такую же мощность.

Недостатками зубчатых передач являются: необходимость высокой точности изготовления; шум при значительных скоростях работы; невозможность осуществления бесступенчатого изменения передаточного числа.

Для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются, применяется червячная передача. Наиболее распространенная червячная передача (рис. 4.2, а) состоит из так называемого архимедова червяка, т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, и червячного колеса. Зубья червячного колеса имеют особую форму, получаемую в результате обкатки колеса с червяком.

Червячная передача соединяет в себе свойства винтовых и зубчатых передач. Зацепление червяка и червячного колеса в осевом сечении (рис. 4.2, б) аналогично зацеплению рейки и цилиндрического зубчатого колеса.

Так как в зацеплении червячной пары преобладает трение скольжения, то материалы для изготовления червяка и колеса должны быть подобраны так, чтобы по возможности уменьшить потери на трение. Наивыгоднейшей является антифрикционная пара сталь – бронза. Червяки для силовых передач изготовляют из стали, поверхность витков обычно закаливают и шлифуют.

Рис. 4.1. Виды зубчатых передач

Зубчатые венцы червячных колес, работающих при больших скоростях скольжения, изготовляют из оловянисто–фосфористой бронзы.

К преимуществам червячных передач следует отнести возможность получения больших передаточных чисел, плавность и бесшумность работы. Основной недостаток червячных передач заключается в больших потерях на трение в зацеплении.

Рис. 4.2. Червячная передача

Во фрикционныхпередачах движение от ведущего к ведомому звену передается трением при непосредственном контакте или через промежуточные элементы.

Простейшая фрикционная передача (рис.4.3) состоит из двух цилиндрических катков, ведущего и ведомого, насаженных на параллельные валы и прижимаемых друг к другу с определенной силой.

В качестве нажимных устройств применяются винтовые, пружинные или рычажные механизмы.

Преимуществами фрикционных передач являются: возможность бесступенчатого изменения передаточного числа; простота конструкции и невысокая ее стоимость при выполнении передач с постоянным передаточным числом; плавность работы и смягчение толчков при включении привода и резких перегрузках.

Основными недостатками фрикционных передач являются: большие нагрузки на валы катков и их подшипники; сравнительно невысокий КПД; ограниченность передаваемой мощности.

Рис. 4.3. Схема простейшей фрикционной передачи

Ременныепередачи (рис.4.4) состоят из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня: плоского (рис.4.4, а), клинового (рис.4.4, б) или круглого сечения (рис.4.4, в). Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим между ремнем и шкивом трение, достаточное для передачи тягового усилия от ведущего шкива к ведомому.

Преимуществами ременных передач являются: возможность передачи движения при значительном расстоянии между валами; способность сглаживать колебания нагрузки вследствие эластичности ремня; способность выдерживать перегрузки благодаря увеличению скольжения ремня; плавность и бесшумность работы; невысокая стоимость, простота обслуживания и ремонта;

Рис. 4.4. Ременная передача

нетребовательность к точности изготовления шкивов и их установке.

Основными недостатками ременных передач являются: непостоянство передаточного числа из-за скольжения ремня на шкивах; значительные габаритные размеры при больших мощностях; большое давление на валы в результате натяжения ремня.

Цепнаяпередача состоит из двух колес с зубьями особой формы (звездочек) и цепи, охватывающей их. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью (рис.4.5, а) и зубчатой цепью (рис.4.5, б).

Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.

Рис. 4.5. Цепные передачи

Преимуществами цепных передач являются: отсутствие проскальзывания, достаточная быстроходность; сравнительно большое передаточное число; высокий КПД; возможность передачи движения от одной цепи нескольким звездочкам; небольшая нагрузка на валы, так как цепная передача не нуждается в предварительном натяжении цепи, необходимом для ременной передачи.

Недостатками цепных передач являются: вытяжка цепей вследствие износа шарниров; более высокая стоимость передачи по сравнению с ременной; необходимость регулярной смазки; значительный шум.

Передачи характеризуются двумя основными показателями: передаточным числом и коэффициентом полезного действия.

Передаточным числом передачи называют отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена:

,

где угловая скорость в рад/с и частота вращения в об/мин ведущего звена;

то же для ведомого звена.

Коэффициент полезного действия передачи равен отношению мощности N₂ на ведомом валу к мощности N₁, подводимой к ведущему валу,

.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9163 – | 7338 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Передачей называют техническое приспособление для передачи того или иного вида движения от одной части механизма к другой. Передача происходит от источника энергии к месту ее потребления или преобразования. Первые передаточные механизмы были разработаны в античном мире и использовались в системах орошения Древнего Египта, Междуречья и Китая. Средневековые механики значительно усовершенствовали устройства, передающие движение, и разработали множество новых видов, используя и в прялках и гончарном деле. Подлинный же расцвет начался в Новое время, с внедрением технологий производства и точной обработки стальных сплавов.

Механические” передачи выполняют и другие вспомогательные функции.

Классификация механических передач

Машиностроителями принято несколько классификаций в зависимости от классифицирующего фактора.

По принципу действия различают следующие виды механических передач:

• зацеплением;
• трением качения;
• гибкими звеньями.

По направлению изменения числа оборотов выделяют редукторы (снижение) и мультипликаторы (повышение). Каждый из них соответственно изменяет и крутящий момент (в обратную сторону).

По числу потребителей передаваемой энергии вращения вид может быть:

• однопотоковый;
• многопотоковый.

По числу этапов преобразования – одноступенчатые и многоступенчатые.

По признаку преобразования видов движения выделяют такие типы механических передач, как

• Вращательно-поступательные. Червячные, реечные и винтовые.
• Вращательно-качательные. Рычажные пары.
• Поступательно-вращательные. Кривошипно-шатунные широко применяются в двигателях внутреннего сгорания и паровых машинах.

Для обеспечения движения по сложным заданным траекториям используют системы рычагов, кулачков и клапанов.

Основные показатели для выбора механических передач

Выбор типа передачи — сложная конструкторская задача. Нужно подобрать вид и спроектировать механизм, наиболее полно удовлетворяющий техническим требованиям, сформулированным для данного узла.

При выборе конструктор сопоставляет следующие основные факторы:

• опыт предшествующих аналогичных конструкций;
• мощность и момент на валу ;
• число оборотов на входе и на выходе;
• требуемый К.П.Д.;
• массогабаритные характеристики;
• доступность регулировок;
• плановый эксплуатационный ресурс;
• себестоимость производства;
• стоимость обслуживания.

При высоких передаваемых мощностях обычно выбирают многопоточный зубчатый вид. При необходимости регулировки числа оборотов в широком диапазоне разумно будет выбрать клиноременной вариатор. Конечное решение остается за конструктором.

Цилиндрические передачи

Механизмы такого вида выполняют с внутренним или с внешним зацеплением. Если зубья расположены под углом к продольной оси, шестерню называют косозубой. По мере увеличения угла наклона зубцов прочность пары повышается. Зацепление косозубого вида также отличается лучшей износостойкостью, плавностью хода и низким уровнем шума и вибраций.

Недостатком этого типа является возникновение паразитной силы, действующей вдоль оси колеса. Это создает лишнюю нагрузку на опорные подшипники.

Коническая передача

Если необходимо изменить направление вращения, а оси валов лежат в одной плоскости, применяют конический тип передачи. Наиболее распространенный угол изменения – 90°.

Такой тип механизма более сложен в изготовлении и монтаже и, также как и косозубый, требует укрепления опорных конструкций.

Конический механизм может передать до 80% мощности по сравнению с цилиндрическим.

Реечная и ременная зубчатая передача

Реечная передача преобразует вращательное движение в поступательное. Одно из зубчатых колес пары как бы развернуто в линию и представляет собой зубчатую рейку. Такой способ используется в рулевом управлений автомобиля, в других исполнительных механизмах.

Ременная передача была изобретена в доисторические времена и с тех пор заметно видоизменилась и усовершенствовалась.

Она состоит из двух закрепленных на входном и выходном валу колес-шкивов, охваченных кольцевым приводным ремнем. Вращение передается за счет сил трения, возникающих на шкивах.

Плоские и круглые ремни используются при небольших нагрузках. Широкое распространение получил ремень в форме клина, шкив при этом выполняется со щечками, и зацепление осуществляется одной нижней и двумя боковыми поверхностями ремня.

Ремни также снабжаются зубчатыми фрагментами. Поликлиновые передачи широко применяются в современных автомобильных и мотоциклетных вариаторах. Они позволяют передавать значительный крутящий момент и плавно регулировать скорость вращения ведомого вала.

Достоинства и недостатки ременных передач

• передача вращения на большие дистанции (до 20 метров);
• низкий уровень шума и вибраций;
• демпфирование динамических нагрузок упругим материалом ремня;
• простое устройство и эксплуатация, смазка ремня не требуется).

• большие размеры (при равной мощности шестерня в 5-6 раз меньше шкива);
• переменное передаточное число из-за проскальзывания;
• малая долговечность по сравнению с зубчатыми колесами.

Чтобы обеспечить тяговую способность, ремень приходится подвергать большому предварительному натяжению. Это ускоряет износ подшипников и валов шкивов.

Применение

Из всех типов передач наиболее широко применяются зубчатые. Практически любой механизм, бытовой прибор, станок, механические часы, транспортное средство включает в себя зубчатые пары.

В последнее время, с прогрессом электротехники, разработкой новых материалов и отходом двигателей внутреннего сгорания на второй план, использование зубчатых механизмов приобрело тенденцию к сокращению.

Все чаще вместо редуктора используют электронную схему регулировки момента и числа оборотов электродвигателя. В электромобиле из нескольких тысяч движущихся частей, 30% из которых составляли разного вида шестерни, осталось несколько сотен.

Тяговые электродвигатели размещены непосредственно в колесе, необходимость в сложной трансмиссии отпадает.

Похожие тенденции намечаются и в бытовой технике.

Свои позиции зубчатые редукторы и трансмиссии сохраняют там, где требуется передача очень больших мощностей и крутящих моментов. Это промышленные установки, горная техника, некоторые виды транспортных систем.

Обслуживание

Своевременное обслуживание любой техники в соответствии с рекомендациями ее производителя обеспечит ее нормальное функционирование, паспортную производительность и выработку планового ресурса.

Обслуживание разбивается на несколько видов

• текущее обслуживание;
• диагностика;
• планово-предупредительный ремонт;
• внеплановый ремонт;
• аварийный ремонт.

При условии проведения текущего обслуживания и планово-предупредительных ремонтов в соответствии с графиками удается значительно снизить риски выхода оборудования из строя.

Диагностика проводится с заданной периодичностью и призвана выявить негативные изменения в работе оборудования на ранней стадии и минимизировать потери времени и средств на внеплановые ремонты.

Обслуживание зубчатых передач заключается в их своевременной смазке.

Для ременных необходимо периодическое восстановление силы натяжения ремня.

Диагностика проводится как методом визуального осмотра, таки измерением температуры, уровня шума и вибрации, ультразвуковым и рентгеновским просвечиванием механизма без его разборки.

Стандарты

Основные параметры различных видов передач нормируются соответствующими ГОСТами:

• Зубчатые цилиндрические: 16531-83.
• Червячные 2144-76.
• Эвольвентные 19274-73.

Дополнительные параметры, методы расчета и особенности эксплуатации описаны в других государственных стандартах.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Передаточные механизмы служат для передачи движения от источников движения к рабочим органам исполнительных механизмов. В качестве передаточных механизмов в технологических машинах применяются в основном механизмы вращательного – движения — передачи. Основными видами передач являются-

· цилиндрические, конические, винтовые, червячные,

· цепи втулочно-роликовые, зубчатые; фрикционные.

Передача может быть многоступенчатой, т. е. состоять из последовательно соединенных простых передаточных механизмов — ступеней передачи.

Передачи вращательного движения подразделяются на передачи трением и передачи зацеплением. Во-первых движение передается силами нормального давления между специальными элементами кинематических звеньев благодаря зацеплению между ними (зубчатые, червячные и цепные передачи), во вторых — благодаря трению между соприкасающимися кинематическими звеньями (фрикционные и ременные передачи). При этом как в передачах зацеплением, так и в передачах трением движение может передаваться путем непосредственного контакта между ведущим и ведомым звеньями либо с помощью промежуточного звена.

Зубчатые передачи. Наиболее распространенными являются зубчатые передачи, состоящие из двух зубчатых колес, сцепленных между собой.

Рис. 1. Зубчатые передачи

Достоинствами зубчатых передач являются постоянство передаточного числа, возможность применения в широком диапазоне нагрузок и скоростей, высокий к, п. д. (не менее 99 % при хорошей смазке), относительно малые нагрузки на валы, компактность, надежность и долговечность. К недостаткам зубчатых передач относятся шум в процессе работы (особенно при неточном изготовлении), невозможность плавного изменения передаточного числа, относительная сложность изготовления.

Зубчатые передачи, применяемые для передачи вращения менаду параллельными валами, называются цилиндрическими

Наименьшее число зубьев, необходимое для нормальной работы зацепления, зависит от передаточного числа i и обычно равно 13–17. Практически число зубьев меньшего колеса берется

2G–30; с ростом числа зубьев плавность и надежность передачи возрастают.

Косозубые передачи по сравнению с прямозубыми менее шумные и имеют большую плавность хода; коэффициент перекрытия, т. е. число зубьев, одновременно находящихся в зацеплении, в таких передачах составляет около 10, в то время как в прямозубых не превышает 2. Допустимое число зубьев в косозубой передаче меньше, поэтому и габариты косозубой передачи могут быть меньше. Однако в косозубых передачах сила давления не перпендикулярна оси вращения, что приводит к появлению осевого усилия, нагружающего вал, и дополнительному его изгибу.

Этот недостаток отсутствует в шевронных передачах, у которых каждое из колес представляет собой два совмещенных в одной детали косозубых колеса со встречными углами наклона зубьев, так что осевые усилия, возникающие в обеих половинах шевронного колеса, направлены в противоположные стороны и взаимно уравновешиваются. Однако изготовление шевронных колес весьма трудоемкое, поэтому они применяются главным образом для передачи очень больших мощностей при ударных нагрузках.

В конической передаче так же, как и в цилиндрической существуют такие поверхности, которые при работе передачи катятся одна по другой без скольжения. В цилиндрической передаче — это поверхности прямых круговых цилиндров, диаметры которых равняются диаметрам начальных окружностей, в конической передаче — это поверхности начальных конусов — прямых круговых конусов (АОВ и ВОС), оси которых совпадаю1 с осями конических колес. Начальные конусы имеют общую вершину в точке пересечения осей вращения конических колес. Если через какую-либо точку на линии касания начальных конусов5 (например, точку Р) провести плоскости, перпендикулярные их осям, то получатся окружности, которые катятся одна по другой без скольжения.

Червячные передачи применяются для передачи вращательного движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) валами. Червячная передача состоит из червяка (винта) и червячного колеса с зубьями, расположенными во впадинах резьбы червяка. Ведущим кинематическим звеном обычно является червяк. Достоинства червячных передач — большие передаточные числа (до 100 и более), компактность, бесшумность, плавность, возможность самоторможения. Недостатки червячных передач — невысокий к. п. д. (

0,7, а в самотормозящихся менее 0,5), повышенный нагрев, сложность и трудоемкость в изготовлении.

Цепная передача применяется для передачи вращения между параллельными валами. Состоит она из зубчатых колес (звездочек), связанных гибкой бесконечной цепью, состоящей из шарнирно соединенных звеньев, входящих в зацепление с зубьями звездочек. Цепная передача по сравнению с зубчатой имеет меньшие габариты и массу при большом межосевом расстоянии между ведущим и ведомым валами и позволяет передавать вращение от ведущего вала к нескольким ведомым одной цепью. К. п. д. цепной передачи достаточно высок — до 98 %. Недостаток цепной передачи — ее относительно высокая стоимость и сложность изготовления, растяжение цепи из-за износа шарниров, необходимость периодического натяжения ее и невозможность быстрого реверса.

Наиболее распространенными являются роликовые и зубчатые цепи. Роликовая цепь состоит из чередующихся внутренних и наружных звеньев. Боковые пластинки 2 внутреннего звена напрессованы на втулки 5, а наружные / — на оси 3, проходящие через втулки. Концы осей расклепаны. Свободно вращающиеся ролики 4, надетые на втулки, уменьшают скольжение между зубьями и звеном цепи, а следовательно, и износ зубьев. Во втулочных цепях ролики отсутствуют. Звездочки для роликовой цепи имеют зубья, которые входят между роликами звеньев, не касаясь боковых пластин. Втулочные и роликовые цепи стандартизированы.

Передаточное число редуктора:

Значение передаточного числа редуктора определяется из отношения частоты вращения вала двигателя к частоте вращения вала редуктора.:

Кинематическая схема передаточного механизма технологической машины характеризуется скоростью и видом движения; рабочих органов исполнительных механизмов. В технологической машине могут использоваться любые виды передач или их комбинации. Например, клиноременная передача может сочетаться с зубчатой, цепная с червячной, фрикционная с винтовой и т. д.

В большинстве случаев передаточные механизмы технологических машин предприятий общественного питания используются в трех конструктивных оформлениях:

I.Передаточное устройство не объединено с источником движения и исполнительным механизмом и имеет отдельную станину (корпус). В этом случае передаточный механизм может быть выполнен в виде редуктора, мультипликатора, коробки скоростей, вариатора скорости и др.

II.Передаточное устройство объединено с источником дви жения общей станиной. В этом случае такое устройство называют приводом.

III. Передаточное устройство объединено с источником движения и исполнительным механизмом общей станиной и составляет с ними единое целое — технологическую машину.

Механизмы управления осуществляют пуск и остановку машины, а также контроль за ее работой. Механизмы регулирования служат для настройки машины на заданный режим или ритм работы. Механизмы защиты и блокировки использутся для предотвращения неправильного включения машины, а также производственного травматизма: Исполнительный механизм технологической машины определяет и характеризует ее класс. Конструкция исполнительного механизма зависит от характера технологической операции и структуры рабочего цикла машины. Исполнительный механизм состоит из рабочей камеры, рабочих органов, вспомогательных устройств для подачи продукта в камеру и удаления из нее. Рабочая камера предназначена для удержания продукта ; в положении, удобном для воздействия на него рабочими инструментами. Устройство рабочей камеры зависит от физико-:механических свойств продукта, его формы и размеров, а также характера технологической операции.

Рабочий орган исполнительного механизма непосредственно воздействует на обрабатываемый продукт в соответствии с заданным технологическим процессом. Последний может осуществляться с помощью различных рабочих органов, которые подразделяются на основные (ножи, лопасти, решетки, взбиватели и т. п.) и вспомогательные (зажимы, опорные плоскости и др.).

Передаточное отношение редуктора есть отношение :количества оборотов электродвигателя к количеству оборотов выходного вала редуктора:

n_вх – количество оборотов входного вала редуктора, т.е обороты электродвигателя, об/мин.

n_вых – необходимое количество оборотов выходного вала редуктора, об/мин.

Полученное передаточное число округляется до передаточного числа из типового ряда для данных типов редукторов Литвина Л.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания – М.: Экономия, 1987,-96с.

>