ЛЕКЦИЯ 2 МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ
Основные сведения
Для приведения в движение машин-орудий необходима механическая энергия: эта энергия получается в электрических, тепловых и других машинах-двигателях. Чаще всего механическая энергия, используемая для привода в движение машины-орудия, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя.
Как правило, вал двигателя имеет иную, обычно большую, угловую скорость (частоту вращения), чем вал приводимой машины. В сравнительно редких случаях ведомый вал может быть непосредственно связан с ведущим валом (примером является вентилятор); обычно между валами двигателя 1 и машины-орудия 3 вводят промежуточные устройства 2, которые называют передачами (рисунок 1).
Рисунок 1. Механизм барабанной лебедки
В современных машинах передача энергии может осуществляться механическими, гидравлическими, пневматическими и другими устройствами. В курсе «Детали машин» рассматривают только механические передачи.
Механическими передачами, или просто передачами, называют механизмы для передачи энергии от машины-двигателя к машине-орудию, как правило, с преобразованием скоростей, моментов, а иногда — с преобразованием видов движения.
Основные причины применения передач в машинах:
- требуемые скорости рабочих органов машины часто не совпадают со скоростями стандартных двигателей;
- скорости рабочего органа машины часто необходимо регулировать (изменять) в процессе работы;
- большинство рабочих органов машин должны работать при малых скоростях и обеспечивать большие вращающие моменты, а высокооборотные двигатели экономичнее;
- двигатели изготовляют для равномерного вращательного движения, а в машинах иногда требуется прерывистое поступательное движение с изменяющимися скоростями.
Классификация механических передач
Механические передачи классифицируют:
1 по принципу действия и взаимному расположению звеньев:
- передачи трением с непосредственным контактом
звеньев — фрикционные
- передачи трением с использованием промежуточного
звена — ременные;
- передачи зацеплением с непосредственным контактом
звеньев — зубчатые, червячные, винтовые;
- передачи зацеплением с использованием промежуточного
звена — цепные.
2по характеру изменения скорости:
- понижающие и повышающие передачи;
- регулируемые и нерегулируемые
3 по конструктивному исполнению:
- открытые передачи, не имеющие общего корпуса (применяют
при невысоких скоростях - до 3...4 м/с и, как правило, в безопас-ных местах);
- полуоткрытые, обычно снабжающиеся защитным кожухом, но подшипники, как правило, выполняются отдельно в закрытом
исполнении;
- закрытые, имеющие общий корпус, в котором расположены
все узлы передачи и куда заливается смазочное масло.
4 по числу ступеней:
- одноступенчатые передачи;
- многоступенчатые однотипные и комбинированные из разных типов передач.
Кинематические и силовые соотношения в механических передачах
В машиностроении принято обозначать угловые и окружные скорости, частоту вращения, диаметры вращающихся деталей ведущих валов индексами нечетных цифр, ведомых — четными.
В каждой механической передаче различают ведущее звено 1,от которого передается движение, и ведомое звено 2, которому сообщается это движение, следующее ведущее звено 3, ведомое - 4 и т.д.
Параметры любой механической передачи:
1 Мощность на входе и выходе – Р1, Р2 -Вт, кВт
2 Частота вращения ведущего и ведомого звеньев или угловая скорость вращения, соответственно – n1, n2 – об/мин, ɷ1, ɷ2 – рад/с
ɷ = 
3 Габариты передачи – d1, d2 – мм
4 Передаточное отношение
ὶ = 
= 
5 Часто используется понятие передаточного числа
u= 
= 
,
где z1, z2 – число зубьев зубчатой передачи.
Передачи с u ˃ 1 называют редукторами, с u ˂ 1 – мультипликаторами.
6 Коэффициент полезного действия передачи
η = 
,
где Р = М·ɷ
М – вращающий момент на валу механизма, Н·м.
Для многоступенчатых передач общий КПД равен произведению КПД отдельных ступеней или кинематических пар.
η общ = η1 η2 η3… ηn,
Для многоступенчатых передачи общее передаточное число определяется по формуле
uобщ = u1u2u3…un
7 Окружная скорость ведущего и ведомого звена
V= ωd / 2,
8 Окружная сила
Ft=P / V=2M / d,
где, P – мощность Вт;
V – окружная скорость м/с;
M - вращающий момент;
d – диаметр колеса.
Дополнительный материал изложен в следующей литературе
Ивченко В.А. Техническая механика: учебное пособие – М.: ИНФРА-М.: 2003.-157 с.
Мовнин М.С., Израелит А.Б., Рубашкин А.Г. Основы технической механики Л: Машиностроение, 2001.-288 с.
Олофинская В.П. Детали машин. Краткий курс и тестовые задания: Учебное.пособие.-2-е изд., испр. и доп. – М.: Форум, 2008.-208 с.