Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя, когда межосевое расстояние a (рисунок 4.1) достаточно большое, а передаточное отношение i не требуется строго постоянным (в приводах станков, транспортеров, дорожных и строительных машин и т.п.).
Зубчатые передачи
Зубчатая передача – это механизм, состоящий из колёс с зубьями, которые сцепляются между собой и передают вращательное движение, преобразуя угловые скорости и крутящие моменты.
Рисунок 4.5 – Зубчатая передача
В зубчатой паре меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. В общем случае термин «зубчатое колесо» относят как к шестерне, так и к колесу. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, колеса – индекс 2 (число зубьев z 1, z 2, частота вращения ω 1, ω 2).
В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов зубчатые передачи бывают: цилиндрические – при параллельных осях (рисунок 4.5 и конические – при пересекающихся осях (рисунок 4.6). Очень ограниченно используются передачи со скрещивающимися осями (винтовые).
Рисунок 4.6 – Зубчатые цилиндрические передачи (с параллельными осями)
Цилиндрические передачи. Зубчатые колёса цилиндрических передач выполняют: с прямыми зубьями (рисунок 4.6, а) для работ при невысоких и средних скоростях в открытых передачах и в коробках скоростей; с косыми зубьями (рисунок 4.6, б) для использования в ответственных передачах при средних и высоких скоростях; с шевронными зубьями (рисунок 4.6, в) для передачи больших моментов и мощностей в тяжёлых машинах. Передачи а, б, и в являются передачами с внешним зацеплением, а передача г – с внутренним зацеплением.
Рисунок 4.7 – Зубчатые конические передачи (с пересекающимися осями)
Конические передачи применяют (рисунок 4.7), когда оси пересекаются под прямым углом. В обычных конических передачах применяют прямозубые колёса (слева), а во всех ответственных – с криволинейными, зубьями (справа).
Частным случаем цилиндрической зубчатой передачи считают реечную передачу, преобразующую вращательное движение в поступательное и наоборот (рисунок 4.8). Рейку рассматривают как зубчатое колесо, диаметр которого увеличен до бесконечности.
Рисунок 4.8 – Реечная передача
Материалы зубчатых колес. Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения передачи и условий ее работы. Чаще всего применяют стали, реже – чугуны и пластмассы.
Достоинства зубчатых передач. 1. Большая долговечность и надёжность. 2. Малые габариты. 4. Высокий КПД (потери в точных, хорошо смазываемых передачах 1—2 %, в особо благоприятных условиях 0,5 %). 5. Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники. 6. Постоянство передаточного числа. 7. Простота обслуживания.
Недостатки. 1. Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа. 2. Шум при больших скоростях.
Применение зубчатых передач. Зубчатые передачи являются наиболее рациональным и распространённым видом механических передач. Их применяют для передачи мощностей – от ничтожно малых до десятков тысяч кВт, для передачи окружных усилий от долей грамма до 10 МН (1000 mc). Зубчатые передачи применяют в виде простых одноступенчатых передач и в виде различных сочетаний нескольких передач, встроенных в машины или выполненных в виде отдельных агрегатов. Широко используют зубчатые передачи для понижения угловых скоростей и повышения крутящих моментов в редукторах.
Рисунок 4.9 – Общий вид зубчатых передач и их деталей
Червячные передачи
Червячная передача относится к передачам зацеплением с перекрещивающимися осями валов. Червячная передача состоит из короткого винта 1, называемого червяком, и червячного колеса 2, представляющего собой разновидность косозубого колеса. Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Ведущим звеном обычно является червяк, ведомым – колесо.
Рисунок 4.10 – Червячная передача
По расположению червяка относительно колеса бывают передачи с нижним, верхним и боковым червяками (рисунок 4.11).
Рисунок 4.11 – Расположение червяка относительно колеса:а – верхнее; б – нижнее; в – боковое; 1 – червячное колесо; 2 – червяк
Различают два вида червяков 1) цилиндрические, у которых винтовые зубья расположены на цилиндрической поверхности и 2) г лобоидные, у которых винтовые зубья расположены на поверхности, образованной вращением дуги окружности вокруг оси червяка. По числу заходов резьбы червяка они бывают однозаходные и многозаходные.
Рисунок 4.12 –Схемы червячных передач:а – с цилиндрическим червяком; б – с глобоидным червяком; 1 – червяк; 2 – червячное колесо
Червячная передача предназначена для существенного увеличения в одной паре крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Основные достоинства червячной передачи по сравнению с зубчатой – возможность осуществления большого передаточного числа при одной ступени передачи, компактность, плавность и бесшумность работы. Редукторы с червячной передачей имеют передаточное число от 8 до 1000 и более.
Недостатки: более низкий КПД, склонность витков резьбы червяка и зубьев колеса к заеданию и, в связи с этим, необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов (бронзы).
Червячные передачи применяют для передачи небольших и средних мощностей, обычно до 50 кВт и реже – до 200 кВт.
Рисунок 4.12 – Общий вид червячных передач и червячного редуктора
Цепные передачи
Цепная передача относится к передачам с гибкой связью зацеплением (ременная – с гибкой связью трением) и состоит из двух колес с зубьями – звездочек 1, 3 и охватывающей их гибкой связи – цепи 2. Одна из звёздочек является ведущей, вторая – ведомой. Цепная передача служит для передачи вращения между удаленными друг от друга параллельными валами.
Рисунок 4.13 – Цепная передача
Цепи. Главный элемент цепной передачи – приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев. Основными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые.
Втулочные цепи – это цепи со звеньями, каждое из которых выполнено из двух пластин, напрессованных на валики 4 (наружные звенья 1) или на втулки 6 (внутренние звенья 2). Втулки надеты на валики сопряженных звеньев и образуют шарниры. Наружные и внутренние звенья в цепи чередуются.
Рисунок 4.14 – Втулочная цепь: 1 – наружное звено; 2 – внутреннее звено; 3 – наружная пластина; 4 – валик; 5 – внутренняя пластина; 6 – втулка
Роликовые цепи отличаются от втулочных тем, что на втулках вращаются ролики 1 (рисунок 4.15). Ролики входят во впадины между зубьями на звездочках и сцепляются со звездочками. Благодаря им трение скольжения между цепью и звездочкой заменяется трением качения, что уменьшает износ зубьев звездочек.
Рисунок 4.15 Роликовая цепь: 1 – ролик
По числу рядов роликовые цепи делят на однорядные и многорядные (рисунок 4.16)
Рисунок 4.16 – Виды цепей по числу рядов
Звёздочки. Конструктивные размеры и форма звездочек зависят от параметров выбранной цепи и передаточного отношения, определяющего число зубьев звездочки. Соответственно, звёздочки могут быть для однорядных и многорядных цепных передач (рисунок 4.17). Звёздочки изготавливаются чаще всего из стали.
Рисунок 4.17 – Звёздочки цепных передач
Достоинства цепных передач:
• По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м).
• По сравнению с ременными передачами более компактны, могут передавать большие мощности (до 3000 кВт).
• Могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам.
Недостатки цепных передач:
• Значительный шум
• Сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного материала.
• Удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует натяжных устройств.
Применение цепных передач. Применяют при значительных межосевых расстояниях (до 8 метров), а также для передачи от одного ведущего вала нескольким ведомым (когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные не надежны).