Передачи между валами и осями

Сведения о механизмах, машинах и деталях машин.

Сведения из технической механики. Сборочные работы.

Оказание первой медицинской помощи.

Машина - техническое устройство позволяющие облегчить труд человека или повысить его физические возможности.

Машины состоят из приводной части, преобразующей различные виды энергии в энергию движения, исполнительных механизмов – рабочих органов, выполняющих полезную работу, и механических передач, которые передают энергию движения от приводной части машины к рабочим органам.

Энергия движения в машинах передается путем взаимодействия различных деталей, некоторые из них являются неподвижными и позволяют подвижным деталям преобразовывать и изменять механическую энергию и направление движения внутри машины.

Большинство деталей в соответствии с их назначением конструктивно объединяют в сборочные единицы (узлы).

Детали и сборочные единицы, взаимодействующие между собой, принято рассматривать парами.

Кинематической парой называют подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев.

Пара, в которой отсутствует относительное движение между соприкасающимися звеньями, называют соединением.

Звено – одна или несколько неподвижно соединенных деталей.

Звено, задающее движение называют ведущим, а звено, получающее движение – ведомым.

По характеру соприкосновения звеньев кинематические пары разделяют на низшие, высшие и смешанные. Звенья в низших парах соприкасаются по поверхностям (плоским, вращения, винтовым и др.). В высших парах по линиям или точкам (в парах кулачкового типа, зубчатых парах). Характерная особенность низшей пары – трение скольжения между соприкасающимися поверхностями.

Механизмом называется система подвижно соединенных звеньев образующих между собой кинематическую цепь, которая используется для получения вполне определенных движений ведомых звеньев.

Условные обозначения для кинематических схем:

Механизмы, предназначенные для передачи энергии (как правило, с преобразованием скоростей и соответствующим изменениям сил и моментов), называются механическими передачами.

Механические передачи применяются для передачи вращательного движения (зубчатые, ременные, цепные и др.), а также для преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот (реечные, винтовые, кулачковые и др.)

Ременные передачи. Применяются для передачи механической энергии от одного вала к другому. Осуществляется при помощи двух шкивов, закрепленных на валах, и надетого на эти шкивы с натяжением бесконечного (замкнутого в кольцо) одного или нескольких ремней, имеющих прямоугольное, трапециевидное, круглое сечение. Ведущий шкив благодаря силам трения, возникающим вследствие натяжения ремня на поверхности соприкосновения шкива с ремнем, приводит в движение последний, а ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив, таким образом, мощность передается с ведущего вала на ведомый.

Преимущества по сравнению с зубчатой передачей: 1) возможность перекрывать значительные расстояния; 2) способность нести перегрузки; 3) эластичность привода, смягчающая колебания нагрузки; 4) плавность хода и бесшумность работы; 5) меньшая стоимость; 6) простота ухода и обслуживания.

Недостатки: 1) меньшая компактность, особенно при больших мощностях; 2) непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания ремня (устраняется при применении зубчатого ремня); 3) большое давление на валы и опоры; 4) более низкий КПД; 5) меньшая долговечность ремней (но не передачи в целом); 6) неприменимость во взрывоопасных помещениях ввиду электризации ремней.

Цепные передачи служит для изменения частоты вращения при передаче движения от ведущего вала к ведомому, расположенным на значительном расстоянии друг от друга. В отличие от ременных передач цепные работают при меньших окружных скоростях и передают значительные мощности без проскальзывания.

Применяемые в машиностроении цепи по характеру выполняемых работ делятся на три основные группы: 1) приводные; 2) грузовые; 3) тяговые.

Приводные цепи в большинстве случаев осуществляют передачу движения от источника энергии к приемному органу машины. Могут работать с сравнительно большими скоростями (до 30-35 м/сек). Одной цепью можно соединять несколько валов. КПД достигает 0,97-0,98.

Грузовые цепи служат для подвески и подъема грузов при скорости перемещения не более 0,25 м/сек.

Тяговые цепи служат для перемещения грузов посредством несущих рабочих органов, прикрепленных или подвешенных к цепям. Скорость движения цепи не превышает 2 -4 м/сек.

Зубчатые передачи используют для изменения частоты и направления вращения при передачи движения от ведущего вала к ведомому, посредством зубчатого зацепления.

Зубчатые передачи по характеру расположения осей валов разделяются на три группы: валы с параллельным расположением осей соединяются цилиндрическими зубчатыми передачами; валы с пересекающимися осями – коническими зубчатыми передачами; с перекрещивающимися осями – червячными, винтовыми цилиндрическими и винтовыми коническими (гипоидными) передачами.

Зубчатые колеса имеют расчетную окружность, называемую делительной, по которой происходило бы качение ведущего и ведомого колес при отсутствии зубьев. Делительная окружность делит зуб на две части – головку и ножку. Расстояние между одноименными точками двух соседних зубьев, измеренное по делительной окружности, называется шагом, t=2πr/z, где 2πr – длина делительной окружности (r – радиус делительной окружности); z – число зубьев колеса.

Основной характеристикой зубчатых колес является модуль m, который равен отношению диаметра делительной окружности к числу зубьев колеса: m=2r/z=t/π.

Зубчатые колеса, зубья которых расположены параллельно оси вращения, называют прямозубыми и могут быть наружного и внутреннего зацепления.

Зубчатые колеса, зубья которых расположены под углом к оси вращения, называют косозубыми. Длина контакта между зубьями у таких передач увеличивается. Выполняются с прямыми или криволинейными зубьями.

Для преобразования вращательного движения в поступательное применяют реечную или винтовую передачу. Реечная передача может быть выполнена с прямозубым или косозубым зацеплением цилиндрического колеса с рейкой. Скорость пермещения рейки определяется формулой S=πmzn, где m – модуль; z – число зубьев колеса; n – частота вращения зубчатого колеса. Для реечной передачи с червяком формула выглядит следующим образом: S=πmzn, где z – число заходов червяка.

По сравнению с другими видами передач – зубчатые имеют ряд крупных достоинств:

Компактность. При средних и малых мощностях зубчатые передачи много компактнее других передач.

Высокий КПД. Потери в зацеплении одной пары удовлетворительно смазываемых цилиндрических зубчатых колес редко превышают 1%.

Высокая долговечность. Если в масляную ванну не проникает пыль и грязь, то правильно спроектированная и изготовленная зубчатая пара работает баз заметного износа зубьев в течение очень долгого времени.

Надежность. Работают очень надежно даже при перегрузках.

Простота ухода. Не требуют иного ухода, кроме замены масла с периодичностью примерно 1 раз за шесть месяцев.

Возможность использования недефицитных материалов. За исключением некоторых сильно нагруженных колес, для изготовления зубчатые колеса изготавливаются из углеродистых или недорогих легированных сталей.

Неизменность передаточного числа.

Основные недостатки:

Сложность изготовления. Необходимо специальное оборудование.

Неспособность предохранять машину от поломок связанных с перегрузкой.

Являются источником шума, а при недостаточно точном изготовлении могут являться источником вибраций и динамических нагрузок.

Нельзя обеспечить плавного изменения передаточного числа.

При значительном расстоянии между осями ведущего и ведомого валов зубчатые передачи имеют большие габариты, чем ременные.

Фрикционные передачи применяются в приводах универсальных станков (применительно к станкостроению), обеспечивают бесступенчатое изменение скорости вращения ведомого звена при постоянной скорости ведущего. Выполняются с жесткими телами качения или с гибкой связью (ремень, цепь, стальная лента).

Достоинства:

Простота конструкции.

Равномерность передачи движения и бесшумность работы.

Удобство применения при необходимости плавного регулирования передаточного отношения.

Недостатки:

Большие нагрузки на валы и подшипники.

Опасность повреждения при буксовании, как следствие неравномерный износ.

Невозможность обеспечения точности средних передаточных отношений.