Теоретические сведения. Цели работы:изучить конструкции и принцип действия механических передач; определить кинематические и силовые параметры передач

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ВИДОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Цели работы: изучить конструкции и принцип действия механических передач; определить кинематические и силовые параметры передач.

Теоретические сведения

Механи­ческие передачи по принципу ра­боты делят на передачи трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные) и с гибкой связью (ре­менные); передачи зацеплением с непо­средственным контактом (зубчатые и чер­вячные) и с гибкой связью (цепные).

Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с натяжением и передающего ок­ружные усилия с помощью сил трения. Ремни выполняют плоскими, клино­выми, поликлиновыми и круглого сече­ния. Необходимым условием работы ре­менной передачи является натяжение ремня, которое должно сохраняться в ус­ловиях эксплуатации. Натяжение осу­ществляется перемещением одного из шкивов натяжным роликом или пружиной, автоматическим устрой­ством, обеспечивающим регулирование натяжения в зависимости от нагрузки. Ременные передачи, как правило, приме­няют для передачи движения параллель­ными валами, вращающимися в одну сто­рону (открытые передачи). В легких пере­дачах благодаря закручиванию ремня возможна передача движения между па­раллельными валами, вращающимися в разные стороны, и между перекрещивающимися.

Основными требованиями, предъявляе­мыми к ремням, являются необходимая прочность при переменных напряжениях и износостойкость, достаточный коэффи­циент трения со шкивом, невысокая изгибная жесткость.

Этим требованиям удовлетворяет высококачественная кожа, однако вследствие дефицитности приме­няется редко. Наиболее распространен­ными являются прорезиненные тканевые ремни, имеющие достаточно высокую на­грузочную способность, удовлетворитель­ную долговечность при работе со скоро­стями до 30 м/с. Основным несущим эле­ментом является высокопрочная хлопчатобумажная ткань – бельтинг.

В современных конструкциях машин применяют ремни из синтетических материалов, допу­скающие рабочие скорости до 75 м/с и имеющие значительно большую прочность и долговечность. Передачи с клиновыми ремнями обла­дают большей тяговой способностью за счет клинового эффекта.

Передаточное отношение ременной пе­редачи с учетом наличия упругого сколь­жения ремня по шкивам

i = n₁/n₂ = D₁/D₂x, (1)

где x - коэффициент, учитывающий упругое относительное скольжение ремня; x=0,99 - 0,98.

Зубчатые передачи. Эти механизмы с помощью зубчатого зацепления передают или преобразуют движение с изменением угловых скоростей и моментов. Зубчатые передачи (рис.1.1) между параллельными осями осуществляются цилиндрическими колесами с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Передачи между пересекающимися осями осуществляются коническими колесами, передачи между перекрещивающимися осями винтовыми колесами. Меньшее зубчатое колесо в паре называется шестерней, большее – колесом.

Зубчатые передачи в строитель­ных машинах применяются наиболее ши­роко. По сравнению с другими механиче­скими передачами они имеют малые габа­риты, высокий КПД (h =0,99 - 0,97), боль­шую долговечность и надежность, постоянство передаточного отношения ввиду отсутствия проскальзывания, возмож­ность применения в широком диапазоне моментов, скоростей и передаточных отно­шений. К недостаткам относятся шум при работе на значительных скоростях и недо­статочно качественном исполнении.

Рисунок 1. Виды зубчатых колес

а - цилиндрические прямозубые; б - цилиндрические косозубые; в - цилиндрические шевронные; г - конические прямозубые; д - конические с круговым зубом; е - винтовые; ж- свнутренним зацеплением; з - с реечным зацеплением

Основными параметрами, определяющими зубчатую передачу, кроме модуля и шага являются: число зубьев шестерни и колеса, передаточное число;межосевое расстояние -выбирается из стандар­тизованных рядов; высота зуба, высота головки зуба.

Червячные передачи передают вращение между перекрещива­ющимися осями и относятся к зубчато-винтовым передачам. Они состоят из винта - червяка с трапецеидальной или близкой к ней резьбой и косозубого чер­вячного колеса с зубьями особой фор­мы, получаемой в результате взаимного сгибания с витками червяка. В отличие от винтовых передач осуществляется линей­ный контакт.

В строительных машинах червячные передачи применяются с передаточным числом i = 8 - 60 при количестве заходов червяка соответственно 4 - 1. При этом h = 0,9 - 0,65. Для повышения КПД чер­вячной пары за счет снижения сил трения зубья колеса делают из антифрикцион­ного материала - качественной бронзы, а зуб червяка закаливают и шлифуют. Вследствие низких КПД червячные пере­дачи используют в основном в передачах с небольшими мощностями – 40 - 50 кВт и реже до 200 кВт при скоростях до 13 м/с. Основными параметрами червячной пе­редачи являются шаг p_t(мм) и модуль m(мм).

Кроме прямых червяков с различными профилями зубьев изготовляются вогну­тые так называемые глобоидные охваты­вающие зубья колеса на некоторой дуге. Такие червячные передачи обладают высокой несущей способностью вследствие большого количества зубьев, находящихся одновременно в зацепле­нии. Однако они более сложны в изготов­лении, монтаже и регулировке, особенно после некоторого износа зубьев колеса.

Цепные передачи предназначают­ся для передачи движения между двумя параллельными валами при достаточно большом расстоянии между ними. Переда­ча состоит из ведущей и ведомой звездочек и цепи, охватывающей их. Кроме этих основных элементов имеются натяжное и смазочное устрой­ства, а также ограждения.

В строительных машинах в качестве приводных цепей наиболее широко применяют втулочно-роликовые цепи, состоящие из валиков, на которых насажены наружные пластины и свободно повора­чивающиеся втулки. На втулки напрес­сованы внутренние пластины и свободно посажены ролики. В качестве тяговых цепей в конвейерах, рабочих органах цеп­ных экскаваторов используются обычно длиннозвенные втулочные цепи.

К достоинствам цепных передач отно­сят: возможность передачи движения на значительные расстояния; меньшие, чем у ременных передач, габариты, отсутствие скольжения; достаточно высокий КПД (h = 0,98 - 0,94), возможность легкой замены цепи. К недостаткам цепных пере­дач относят: сравнительно быстрый износ шарниров, работающих в условиях попа­дания абразива; требуют более сложного ухода - смазки, регулировки в сравнении с клиноременными передачами; значи­тельные вибрации и шум при достаточно высоких скоростях и невысокой точности элементов конструкции.

Валы и оси имеют аналогичные формы и служат для поддержания вращающихся деталей. В отличие от осей валы предназначены для передачи крутящего момента вдоль своей оси. Многие типы валов подвержены действию как крутящих моментов, поперечных и осевых сил, изгибающих моментов.

Для соединения вращающихся деталей с валами применяют шпонки (от одной до трех по окруж­ности вала) или делают шлицевые соединения. Валы в большинстве случаев выполняют ступенчатыми.

Гибкие валы применяют для передачи крутящего момента между узлами машин или агрегатами, меняющими свое относительное положение при работе.

Гибкие валы состоят из сердечника и нескольких плотно навитых слоев проволок. Сосед­ние слои имеют противоположное направление навивки. Толщина проволок наруж­ных слоев больше, чем внутренних, гиб­кие валы заключают в металлическую, резиновую или тканевую броню, которая защищает гибкий вал от повреждений, загрязнений и сохраняет на нем смазку.

Подшипники предназначаются для поддерживания вращающихся валов и осей в пространстве и восприятия дейст­вующих на них нагрузок. Кроме осей и валов подшипники могут поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей и ва­лов, например катки, шкивы, шестерни и др.

По виду трения подшипники разделяют на подшипники скольжения и качения. Подшипники скольжения - это опоры вращающихся деталей, работающих в ус­ловиях относительного скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника, разделенных слоем смазки. Подшипники качения - это опоры вра­щающихся или качающихся деталей, использующие элементы качения (шари­ки или ролики) и работающие на основе трения качения.

В качестве отдельных узлов механиче­ских передач в строительных машинах широко применяют редукторы, коробки скоростей, коробки отбора мощности, реверсы.

Зубчатые и червячные редук­торы – это механизмы, выполняемые в виде отдельных агрегатов и служащие для понижения угловых скоростей и уве­личения крутящих моментов.

На рис. 2 приведены схемы зубчатых ци­линдрических, конических и червячных редукторов. Для малых передаточных чисел – до i = 8 - 10 во избежание увеличения габаритов приме­няют одноступенчатые редукторы (рис.2 а).

Основное распространение имеют двухступенчатые редукторы с i = 8 - 50 (рис. 2б,в) и одноступенчатый чер­вячный редуктор (рис. 2 е). При больших передаточных числах используют трехступенчатые передачи (рис. 2 г,д).

Рисунок 2 – Кинематические схемы редукторов

А) – одноступенчатые редукторы;

Б) В) – двухступенчатые редукторы;

Г) Д) – трехступенчатые передачи;

Е) – одноступенчатый чер­вячный редуктор.

Таблица 1 – Исходные данные

Номер варианта	Мощность электродвигателя, N, Вт	Частота вращения вала двигателя, n 1	Передаточное отношение червячного редуктора, i ч.р.
			12,5