Лекция: Основные параметры механических передач

Рис. 3.2. Примеры привода

Механическая энергия, с помощью которой приводится в движение машина, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя.

Вращательное движение получило наибольшее распространение в механизмах и машинах вследствие следующих достоинств:

1) обеспечение непрерывного и равномерного движения при небольших потерях на трение;

2) простоты и компактности конструкции передаточных механизмов.

Необходимость установки передачи между двигателем и производственной машиной объясняется следующими причинами:

- источники энергии - двигатели – работают в режиме высоких угловых скоростей, обеспечивающих им наибольшую мощность, КПД и малые габариты; угловые скорости валов производственных машин обычно отличаются от угловой скорости вала двигателя;

- изменение скорости производственной машины, а, следовательно, и значения вращающего момента выгоднее осуществлять с помощью передачи, а не путем изменения угловой скорости вала двигателя, так как при уменьшении угловой скорости вала двигателя его мощность и КПД понижаются;

- двигатели обычно передают вращательное движение, а рабочие органы машины иногда требуют возвратно-поступательного, качательного, винтового и других видов движения;

- часто возникает необходимость передачи энергии от одного двигателя к нескольким производственным машинам, валы которых вращаются с неодинаковыми угловыми скоростями.

Следовательно, основные функции передач заключаются в следующем:

– понижать (или повышать) частоту вращения, соответственно повышая (или понижая) вращающий момент;

– преобразовывать один вид движения в другой (вращательное в поступательное, равномерное в прерывистое и т.д.);

– регулировать частоту вращения рабочего органа машины;

– реверсировать движение (прямой и обратный ход);

– распределять энергию двигателя между несколькими исполнительными органами машины.

Классификация механических передач.

1. По способу передачи движения различают механические передачи:

- трением (фрикционные, ременные);

- передачи зацеплением (зубчатые, червячные, винтовые, цепные).

2. По способу соединения звеньев передачи делят на:

- передачи непосредственного контакта (зубчатые, червячные, винтовые, фрикционные);

- передачи гибкой связью (ременные, цепные).

Лекция: Основные параметры механических передач

В каждой передаче различают два основных вала - ведущий и ведомый (индексы 1 и 2).

К основным параметрам передач относят (рис.3.3):

1) мощность на входе и на выходе передачи;

2) быстроходность, которая выражается частотой вращения и (об/мин), угловой скоростью и (рад/с) или линейной скоростью 𝑣 (м/сек):

𝜔 = (рад/с).

𝑣 = (м/с)

Рис. 3.3. Схемы к определению кинематических параметров передач: а - передачи трением; б - передачи зацеплением

Дополнительные характеристики

1) Механический коэффициент полезного действия

𝜂 = .

Для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдельных последовательно соединенных передач, общий кпд

= · …. ,

где · …. – кпд каждой передачи (зубчатой, червячной, ременной и др.) или кинематической пары (подшипники, муфты).

КПД характеризует качество передачи. Потеря мощности – показатель непроизводительных затрат энергии – характеризует износ деталей передач, так как потерянная в передаче мощность превращается в теплоту и частично идет на разрушение рабочих поверхностей.

2) Передаточное число – это отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого.

= = = .

В передачах, понижающих частоту вращения 𝑛 (угловую скорость 𝜔) 𝑢 1; при 𝑢 1 частота вращения (угловая скорость) повышается. Понижение частоты вращения называют редуцированием, а закрытые передачи, понижающие частоту вращения – редукторами.

Устройства, повышающие частоту вращения, называют ускорителями или мультипликаторами.

Для многоступенчатой передачи общее передаточное число

= · … ,

где · … – передаточные числа ступеней передачи.

3) Окружная сила

= = (Н).

В приведенной формуле величины берутся в следующих единицах измерения:

𝑃 – мощность, кВт; 𝑣 – м/с; 𝑇 – Н·м; 𝑑 – мм.

4) Вращающий момент

𝑇 = = = (Н·м),

где 𝑃 – мощность, кВт; – Н; 𝑑 – мм.

Вращающий момент ведущего вала является моментом движущих сил, его направление совпадает с направление вращения вала. Момент ведомого вала – момент сопротивления, поэтому его направление противоположно направлению вращения вала.