Шпоночные соединения
В машиностроении широко применяется разъёмное соединение шпонками валов с насаженными на них деталями, например, зубчатыми колесами, звездочками цепных передач, шкивами ремённых передач и т.д. Кроме соединения деталей, шпонки предназначены для передачи вращающего (крутящего) момента. По форме шпонки бывают призматические, сегментные, клиновые тангенциальные и цилиндрические. Наиболее распространенными являются призматические шпонки. Призматические шпонки бывают со скругленными и не скругленными торцами (рисунок 3.28).
Шпоночные соединения просты по выполнению, компактны, легко разбираются и собираются. Они состоят из вала 1, шпонки 3, зубчатого колеса 4 (или звёздочки, шкива и т.д.). В таком соединении (рисунки 3.27 и 3.28) часть шпонки 3 входит в паз 2 вала, а часть – в паз 5 ступицы колеса 6.
Рисунок 3.27 – Пример шпоночного соединения конического зубчатого колеса и вала: 1 – вал; 2 – шпоночный паз на валу; 3 – шпонка; 4 – зубчатое колесо; 5 – шпоночный паз на ступице колеса; 6 – ступица колеса
Рисунок 3.28 – Разрез и детали шпоночного соединения: 1 – вал; 2 – шпоночный паз на валу; 3 – шпонка; 5 – шпоночный паз на ступице колеса; 6 – ступица колеса
Шлицевые соединения
Шлицевое (или зубчатое) соединение какой-либо детали с валом образуется выступами, имеющимися на валу, и впадинами такого же профиля во втулке или ступице. (рисунок 3.29). Относится к разъёмным соединениям. Это соединение аналогично шпоночному, но так как выступов много, то это соединение по сравнению со шпоночным имеет значительное преимущество. Оно более сложное и дорогостоящее, но способно передавать крутящие моменты значительной величины, поэтому его применяют в ответственных конструкциях машиностроения.
Рисунок 3.29 – Шлицевое соединение
Шлицевые соединения по форме поперечного сечения выступов делятся на соединения прямобочного, эвольвентного и треугольного профилей. В машиностроении наиболее широко применяется прямобочное соединение.
Рисунок 3.30 – Виды шлицевых соединений
Механические передачи
Общие сведения
Назначение механических передач
В современных машинах передача энергии может осуществляться механическими, гидравлическими, пневматическими и другими устройствами. 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 (например, вращательное в поступательное).
Передача (в механике) соединяет вал источника энергии – двигателя и валы потребителей энергии – рабочих органов машины, таких, например, как ведущие колёса гусеничного движителя или автомобиля.
Наиболее распространенные энергетические машины – двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, электромоторы, преобразовывая химическую энергию топлива или электрическую энергию в механическую, выдают ее потребителю в виде вращения вала.
Наиболее употребительные и дешевые электродвигатели обеспечивают вращение с частотами 1000... 3000 (в ряде стран 1200... 3600) мин-1, меньшие частоты уже малоэффективны. Почти так же обстоит дело и с наиболее распространенными двигателями внутреннего сгорания, частота вращения которых обычно находится в пределах от 1500 до 6000 мин-1. Большинство же рабочих органов машин требует более низких частот вращения, что вызывает необходимость понижающих передач (редукторов). Назначение механических передач в основном состоит в понижении или повышении частоты вращения двигателя с соответствующим повышением или понижением вращающего момента.
Классификация передач
Передачи классифицируются по двум главным признакам:
1)в зависимости от способа передачи вращения на передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные, зубчатыми ремнями) и передачи трением (фрикционные и ремённые с гладкими ремнями);
2) в зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звеньев на передачи с непосредственным контактом (зубчатые, червячные, винтовые, фрикционные) и с гибкой дополнительной связью (ременные, цепные).
Передаточное отношение
Передаточное отношение (i) – отношение угловой скорости ведущего элемента (ω 1) к угловой скорости ведомого элемента(ω 2) или как отношение частоты вращения ведущего элемента (n 1) к частоте вращения ведомого элемента (n 2).
Понятие передаточное отношение распространяется на простые механизмы (пары зубчатых колёс, червячные, ремённые и др. передачи) и на сложные многозвенные (многоступенчатые редукторы, коробки передачи т.д.). Передаточное отношение ряда последовательно соединённых передач равно произведению передаточных отношений этих передач.
Механизмы с передаточным отношением больше единицы – это редукторы (понижающие редукторы), меньше единицы – это мультипликаторы (повышающие редукторы).
Наряду с передаточным отношениям широко используется (особенно для передач зацеплением) понятие передаточное число (u ):
Перед а точное числ о – это отношение числа зубьев колеса (z 2) к числу зубьев шестерни в зубчатой передаче, числа зубьев колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звёздочки к числу зубьев малой в цепной передаче, а также диаметра большего шкива или катка к диаметру меньшего в ремённой передаче и фрикционной передаче (нерегулируемой). Передаточное число применяют также при расчётах многоступенчатых редукторов и др. механизмов. В отличие от передаточного отношения, передаточное число всегда больше или равно 1.
Ременная передача
Ременная передача – это передача механической энергии при помощи гибкого элемента (ремня) за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Простейшая ремённая передача состоит (рисунок 4.1) из ведущего 1 и ведомого 3 шкивов и ремня 2. Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью.
Рисунок 4.1 – Схема ремённой передачи
По виду ремня различают плоско-, клино-, поликлино-, кругло- и зубчатоременную передачи (рисунок 4.2). В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни.
Рисунок 4.2 – Виды ремней ремённых передач
Для разных типов ремней изготавливают и соответствующие шкивы – гладкие для плоских ремней, с клиновидными канавками – для клиноремённых и поликлиноремённых, с зубьями – для зубчатых ремней (рисунок 4.3).
Рисунок 4.3 – Шкивы ремённых передач
https://www.indpart.ru/engineering/diagnost/
https://www.remontauto.ru/?p=11&z=1344
Рисунок 4.4 – Общий вид некоторых ремённых передач и их деталей
Материалы ремней и шкивов. Для разных типов ремённых передач и условий применяют ремни п рорезиненные, полимерные, кожаные, хлочатобумажные, шерстяные. Шкивы также изготавливаются применительно к типу передачи, скорости и нагрузки – чугунные, стальные, алюминиевые, пластмассовые.
Достоинства ременных передач:
• Простота конструкции и малая стоимость.
• Возможность передачи мощности на значительные расстояния (до 15 метров).
• Плавность и бесшумность работы.
• Смягчение вибрации и толчков вследствие упругой вытяжки ремня.
Недостатки ременных передач:
• Большие габаритные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей.
• Малая долговечность ремня в быстроходных передачах.
• Большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня.
• Непостоянное передаточное число из-за неизбежного упругого проскальзывания ремня (не относится к зубчатым ремням).