Механические передачи
Общие сведения о механических передачах
В машиностроении передачами (приводами) называют устройства, которые позволяют передавать работу от двигателя к исполнительному механизму (см. рис.1).
| Двигатель | Механическая передача | Исполнительный механизм |
Рис. 1 Принципиальная схема машины
При этом одновременно решаются задачи изменения крутящих моментов и скоростей движения.
Необходимость введения передачи, как промежуточного звена между двигателем и исполнительным механизмом, связана с решением различных задач.
Например, в автомобилях и других транспортных машинах требуется изменять величину скорости и направления движения, а на подъемах и при начале движения с места необходимо в несколько раз увеличить крутящий момент на ведущих колесах. Однако автомобильный двигатель может работать только в узком диапазоне изменения крутящего момента и угловой скорости. При выходе за пределы этого номинального диапазона двигатель останавливается или выходит из строя. Слабо регулируются и многие другие двигатели, в том числе и большинство электродвигателей.
Согласование режима работы двигателя с режимом работы исполнительного механизма разрешается с помощью передачи.
Необходимость механических передач
В некоторых случаях регулировка двигателя возможна, но является нежелательной по экономическим соображениям, так как большинство из них имеют низкий к.п.д. за пределами нормального режима работы.
Кроме того, как известно, вес и стоимость двигателя при одинаковой мощности понижаются с увеличением его быстроходности. Оказывается, экономически целесообразным является применение быстроходных двигателей с передачей, понижающей угловую скорость вращения двигателя, вместо тихоходных двигателей без передачи.
Роль понижающих механических передач в современном машиностроении возросла в связи широким распространением унифицированных быстроходных двигателей.
В некоторых случаях передачи используются как преобразователи вращательного движения в поступательное и наоборот.
Основные функции механических передач
Передавая механическую энергию, передачи одновременно могут выполнять следующие функции:
понижать и повышать угловые скорости, соответственно повышая или понижая вращательные моменты;
преобразовать один вид движения в другой (вращательное и возвратно-поступательное, равномерное в прерывистое и т.д.);
регулировать угловые скорости рабочего органа машины (исполнительного механизма);
реверсировать движение (прямой и обратный ход);
распределять работу двигателя между несколькими исполнительными органами.
Краткое перечисление основных функций передач позволяют отметить их большое значение для машиностроения.
В связи с этим совершенствованию и развитию передач удаляется много внимания: расширяются пределы передаваемой мощности и скорости, снижаются габариты и вес, увеличиваются долговечность и прочность.
Классификация механических передач
В современном машиностроении применяются механические, пневмонические, гидравлические и электрические передачи.
В настоящем курсе рассматриваются только наиболее распространенные – механические передачи.
Классификация механических передач.
В зависимости от принципа действия все передачи делятся на две группы:
1) передачи трением – фрикционные и ременные;
2) передачи зацеплением – зубчатые, червячные, планетарные, волновые, цепные.
В зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звеньев передачи бывают:
А) передачи непосредственного контакта – фрикционные, зубчатые и червячные;
Б) передачи с гибкой связью – ременные, цепные.
Варианты конструкций фрикционных передач
Рис. 2. Цилиндрическая фрикционная передача
Рис. 3. Коническая фрикционная передача
Рис. 4. Лобовая фрикционная передача (вариатор)
Рис. 5. Торовая фрикционная передача (вариатор)
Варианты конструкций ременных передач
Рис. 6. Плоскоременная передача
Рис. 7. Клиноременная передача
Варианты конструкций цепных передач
Рис. 8. Втулочная и зубчатая цепные передачи
Варианты конструкций зубчатых передач
Рис. 9. Цилиндрические зубчатые передачи
Рис. 10. Конические зубчатые передачи
Рис. 11. Реечная зубчатая передача
Большинство применяемых механических передач в машиностроении являются понижающими. Понижение угловых скоростей называется редуцированием, а отдельные механизмы, понижающие угловые скорости, - редукторами. Механизмы повышающими угловые скорости, называют ускорителями или мультипликаторами. Например, цепная передача велосипеда является ускорителем. Зубчатый цилиндрический одноступенчатый редуктор представлен на рисунке 12.
Рис. 12. Зубчатый цилиндрический одноступенчатый редуктор.