В какой передаче движение способно передаваться только в одном направлении

В какой передаче движение способно передаваться только в одном направлении

Главная Механические и импульсные передачи

Механические импульсные передачи

в импульсных бесступенчатых передачах в отличие от других видов передач энергия передается не непрерывно, а в виде периодических импульсов. Обычно вращательное движениеХведущего вала у этих передач преобразуется в колебательное движение, которое с помощью механизмов свободного хода (МСХ) вновь трансформируется во вращательное движение, но уже ведомого вала. Механизм, преобразующий вращательное движение ведущего вала передачи в колебательное движение звена, жестко связанного с ведущим звеном МСХ, называют преобразующим механизмом.

В качестве преобразующих механизмов в импульсных передачах применяют различные рычажные, зубчато-рычажные и кулачковые механизмы. Известны преобразующие механизмы гидравлического и электрического действия. В случае привода от двигателей с колеблющимся ротором необходимость в -преобразующем механизме отпадает и колебательное движение непосредственно передается ведущему звену МСХ.

В импульсных передачах применяют чаще всего роликовые МСХ с цилиндрическими или эксцентриковыми роликами, реже зубчатые (храпрвые), с эксцентриковыми кольцами, пружинные, клиновые и др.

Наиболее простые системы импульсных передач (редукторов и вариаторов), состоящие из одного преобразующегс механизма и одного МСХ, встречаются в приводах поДачи металлорежущих и деревообрабатывающих станков, прессов, кузнечных и иглопробивных машин, транспортеров, дозаторов, лубрикаторов, домкратов, монтажных ключей и приборов. В указанных импульсных передачах преобразование качательного движения ведомого звена преобразующего механизма в однонаправленное движение ведомого вала передачи посредством МСХ осуществляется при использовании движений этого звена только в одном направлении и, следовательно, ведомый вал аовершает либо прерывистое вращательное движение, либо при большой частоте импульсов и значи-

тельном приведенном моменте инерции движущихся масс ведомой части привода непрерывное вращательное движение с большой неравномерностью.

Чтобы получить непрерывное вращение ведомого вала и уменьшить неравномерность его вращения, устанавливают несколько последовательно работающих преобразующих механизмов иМСХ; причем, как правило, эти механизмы включаются в работу через равные промежутки времени (сдвинуты на одинаковый фазовый угол).

Регулируемые от руки импульсные вариаторы применяют в Приводах главного движения и подач[1 металлообрабатывающих станков, в приводах конвейеров в легкой промышленности, питателей хлопкоочистительных машин, в текстильном, пищевом, продовольственном, медицинском машиностроении ив других отраслях техники.

Импульсные механические вариаторы состоят из двух основных мехацизмов: механизма, посредством которого передается энергия от.ведущего вала к ведомому, и механизма, регулирующего передаточное отношение. Первый называют механизмом главного движения, а второй — регулирующим механизмом.

Импульсные передачи бывают в виде, планетарных систем и систем с неподвижными осями.

. В зависимости от вида преобразующего механизма и его кон-, структивного выполнения все импульсные передачи можно разделить на рычажные и, кулачковые, а вариаторы еще на зубчато-рычажные. Внутри каждой из этих групп имеются разновидности: в рычажных — плоские и пространственные шарнирные и кулисные; в кулачковых — с качающимся толкателем, с поступательно движущимся толкателем, коноидные с пространственными механизмами; в зубчато-рычажных — зубчато-шарнирно рычажные, зубчато-кулисные, зубчато-кулачковые. Конструктивно-импульсные передачи могут быть выполнены несоосными и соосными, при этом первые конструктивно проще, чем вторые.

Регулирующие механизмы вариаторов за счет перемещения положения подвижных или неподвижных шарниров на хбду и под нагрузкой изменяют либо длину одного из звеньев преобразующего механизма, либо положение точки его поворота и тем самым изменяют амплитуду колебания ведущего звена МСХ. Перемещение неподвижных шарниров достигается относительно простыми рычажными, винтовыми и зубчатыми механизмами, в то время как регулирование перемещения подвижных шарниров без остановки вариатора приводит к системам, представляющим сочетание различных видов передаточных механизмов. Кроме того, у подавляющего большинства импульсных вариаторов (прежде всего общемашиностроительного назначения) имеется, несколько преобразующих механизмов, и йЬэтому регулирующие механизмы должны синхронно изменять амплитуду колебания ведомых звеньев всех преобразующих механизмов. Все это усложняет си-в

стему и койструкцию регулирующихтаеханизмов, которая у некоторых вариаторов становится более сложной, чем механизм главного движения. В силу цикличности работы вариаторов и импульсивности движения должно быть предотвращено самопроизвольное поворачивание звеньев регулирующего механизма после настройки вариатора, что достигается установкой в конструкции механизма фиксирующих, стопорящих устройств Или применением самотормозящихся систем.

На ряду с главным назначением импульсных редукторов — в приводах машин, где импульсивность движения способствует повыше- HHib качественных и количественных показателей выполняемых технологических процессов, их можно успешно применять в приводах многих других машин (горных, дорожно-строительных, пищевых, сельскохозяйственных и др.) в качестве редукторов с боль- , шим передаточным отношением (80-100 и более). Такие редукторы имеют относительно простое устройство, высокий КПД (0,92), весьма компактны, а наиболее совершенные конструкции достаточно долговечны, даже при работе МСХ с частыми включениями (до 25-50 гц).

Как показали экспериментальные исследования

импульсных редукторов [621, с изменением нагрузки вследствие деформации звеньев преобразующего механизма и МСХ изменяется передаточное отношение редуктора. Такое изменение особо ощутимо у редукторов с большим передаточным отношением, у которых угловая скорость валов в зависимости от передаваемых крутящих моментов может изменяться в 1,5-2,5 раза, что указывает на возможность использования некоторых видов импульсных редукторов, как саморегулирующихся систем.

Редуктор, показанный на рис. 1, является прототипом современной импульсивной передачи.

При равномерном вращении кривошипа I коромысло 2, жестко связанное с наружной обоймой 5 МСХ, передает периодические движения ведомому валу 4. При движении коромысла по часовой стрелке ролики заклиниваются между обоймой 3 и валом 4, и последний получает вращательное движение. При обратном движении коромысла ролики освобождаются, и вращение ведомого вала прекращается. Но так кк этот вал получает вращение не от одного такого механизма, а от шести, причем кривошипы этих

механизмов закреплены на ведущем валу по отношению друг к другу под углом 60°, то вращение ведомого вала становится непрерывным и достаточно равномерным.

Редуктор общемашиностроительного назначения (ОТИПП им. М. В. Ломоносова) показан на рис. 2.

Вал приводного фланцевого двигателя 14 непосредственно соединен с ведущим валом 7, несущим два эксцентрика2 с насажен- ными на них игольчатыми подшипниками 3, наружные кольца которых сопрягаются с сухарем коромысла 5, приваренного к наружной звездочке 6 роликового МСХ с большим числом роликов 7. Внутренняя обойма 8 МСХ закреплена неподвижно на ведомом валу 9. Силовое замыкание коромысел с эксцентриками осуществляется пружинами 10. Звездочки и обоймы МСХ центрируются посредством щек 11, 12 и 13, выполненных из антифрикционного материала. Часть роликов МСХ с левой стороны не имеет прижимных устройств и находится в постоянном контакте с обоймами под действием сил тяжести.

Вращение ведущего вала и эксцентриков вызывает колебательное движение коромысла, которое преобразуется роликовым МСХ в непрерывное в одном направлении вращательное движение ведомого вала.

Передаточное отношение редуктора может достигать 120 и более. Равномерность вращения ведомого вала можно изменять путем изменения числа преобразующих механизмов и МСХ.

Редуктор высокой нагрузочной способности (ОТИПП им. М. В. Ломоносова) показан на рис. 3.

Ведущий вал 8 имеет два эксцентричных участка а, периферийные части которых использованы в качестве беговых дорожек внутренних обойм игольчатых подшипников 7, помещенных в паз кулис 4, последние приварены к наружным звездочкам 2 МСХ. С целью повышения долговечности редуктора звездочки оснащены вставками 1 из твердого сплава Т15К6, а рабочие поверхности паза кулисы выполнены на закаленных вставках 3 и 5. Паз кулисы имеет очертание по окружности, благодаря чему достигается более совершенный контакт наружных обойм игольчатых подшипников с рабочими поверхностями кулис при передаче крутящего момента ведомому валу 6 (контакт со вставкой 3). При этом менее совершенный контакт обойм со вставками 5 происходит в период свободного движения, когда н€ передаются крутящие моменты для преодоления сил сопротивления. Чтобы передача усилий от ведущего вала к ведомому через кулисный механизм осуществлялась при угле давления, равном 90°, кулисы приварены к наружным звездочкам МСХ несимметрично.

Редуктор с большим передаточным отношением показан на рис. 4.

Пространственные кулачки 5 с торцовой рабочей поверхностью, имеющие на периферии зубья, получают вращение от шестерни 6 ведущего вала 7. От кулачков через шарики 9 получают

2. Механические передачи

Механической передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения и направления скорости движения, с преобразованием вида движения. Необходимость применения таких устройств обусловлена нецелесообразностью, а иногда и невозможностью непосредственного соединения рабочего органа машины с валом двигателя. Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками.

Механические передачи вращательного движения делятся:

— по способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);

— по соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы);

— по взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными, пресекающимися и перекрещивающимися осями валов.

Замедляющие передачи получили большее распространение по сравнению с ускоряющими. Это объясняется тем, что скорости вращения валов двигателей различного вида, как правило, значительно выше скоростей валов рабочих машин. Более быстроходные двигатели имеют меньшие размеры по сравнению с тихоходными двигателями той же мощности, так как с увеличением частоты вращения уменьшаются силы и моменты, действующие на детали двигателя. Например, передавать вращение от быстроходной газовой турбины на вал несущего винта вертолета через специальную замедляющую зубчатую передачу (редуктор) значительно выгоднее, чем применять имеющий большие габаритные размеры и массу тихоходный двигатель, вал которого соединялся бы непосредственно с винтом. Из всех типов передач наиболее распространенными являются зубчатые.

В каждой передаче различают два основных вала: входной и выходной, или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.

Основные характеристики передач:

мощность Р₁ на входе и Р₂ на выходе, Вт; мощность может быть выражена через окружную силу F_t (Н) и окружную скорость V (м/с) колеса, шкива, барабана и т.п.:

быстроходность, выражающаяся частотой вращения n ₁ на входе и n ₂ на выходе, мин –1 , или угловыми скоростями ω₁ и ω₂ , с -1 ;

передаточное отношение – отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена:

при u > 1, n₁ > n₂ – передача понижающая, или редуктор,

при u < 1, n₁ < n₂ – передача повышающая, или мультипликатор;

коэффициент полезного действия (КПД)

где Р_r – мощность, потерянная в передаче.

Одноступенчатые передачи имеют следующие КПД: фрикционные – 0,85…0,9; ременные – 0,90…0,95; зубчатые – 0,95…0,99; червячные – 0,7…0,9; цепные – 0,92…0,95;

моменты на валах. Моменты Т₁ (Н·м) на ведущем и Т₂ на ведомом валах определяют по мощности (кВт) и частоте вращения (об./мин) или угловой скорости (с -1 ):

Связь между вращающими моментами на ведущем Т₁ и ведомом Т₂ валах выражается через передаточное отношение u и КПД η:

2.1. Зубчатые передачи

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.

Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.

Термин «зубчатое колесо» является общим. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, а параметрам колеса – 2.

Основными преимуществами зубчатых передач являются:

— постоянство передаточного числа (отсутствие проскальзывания);

— компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами;

— высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени);

— большая долговечность и надежность в работе (например, для редукторов общего применения установлен ресурс

— возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с), мощностей (до десятков тысяч кВт).

— шум при высоких скоростях;

— невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;

— необходимость высокой точности изготовления и монтажа;

— незащищенность от перегрузок;

— наличие вибраций, которые возникают в результате неточного изготовления и неточной сборки передач.

Классификация зубчатых передач. По расположению осей валов различают передачи с параллельными (рис. 2.1, а – в, з), с пересекающимися (рис. 2.1, г, д) и перекрещивающимися (рис. 2.1, е, ж) геометрическими осями.

По форме могут быть цилиндрические (рис. 2.1, а – в, з), конические (рис. 2.1, г, д, ж), эллиптические, фигурные зубчатые колеса и колеса с неполным числом зубьев (секторные).

По форме профилей зубьев различают эвольвентные и круговые передачи, а по форме и расположению зубьев – прямые (рис. 2.1, а, г, е, з), косые (рис. 2.1, б), шевронные (рис. 2.1, в) и круговые (рис. 2.1, д, ж).

В зависимости от относительного расположения зубчатых колес передачи могут быть с внешним (рис. 2.1, а) или внутренним (рис. 2.1, з) их зацеплением. Для преобразования вращательного движения в возвратно поступательное и наоборот служит реечная передача (рис. 2.1, е).

Зубчатые передачи эвольвентного профиля широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Они применяются в исключительно широком диапазоне условий работы. Мощности, передаваемые зубчатыми передачами, изменяются от ничтожно малых (приборы, часовые механизмы) до многих тысяч кВт (редукторы авиационных двигателей). Наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надежные и малогабаритные. Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.

Рис. 2.1. Зубчатые передачи

2.2. Планетарные передачи

Планетарными называются передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями (рис. 2.6). Передача состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.

При неподвижном колесе 3 движение может передаваться от 1 к Н или от Н к 1; при неподвижном водиле Н – от 1 к 3 или от 3 к 1. При всех свободных звеньях одно движение можно раскладывать на два (от 3 к 1 и Н) или два соединять в одно (от 1 и Н к 3). В этом случае передачу называют дифференциальной.

Рис. 2.6. Планетарный механизм

Планетарные передачи имеют существенные преимущества:

— нагрузка в планетарных передачах передается одновременно несколькими сателлитами, следовательно, силы, действующие на зубья колес, соответственно уменьшаются, что позволяет использовать колеса меньших габаритных размеров и массы;

— в планетарных передачах рационально используются колеса внутреннего зацепления, обладающие большой (по сравнению с колесами наружного зацепления) нагрузочной способностью;

— равномерное распределение сателлитов по окружности приводит к уравновешиванию радиальных сил, действующих на колеса, и, следовательно, к разгрузке подшипников центральных колес и водила;

— применение планетарного механизма позволяет легко осуществить компактную конструкцию соосного редуктора, т.е. такого редуктора, у которого оси ведущего и ведомого валов совпадают. Это имеет важное значение для поршневых и турбовинтовых авиационных двигателей. Например, при помощи так называемого дифференциального планетарного редуктора можно от одного двигателя приводить во вращение два соосных винта, скорости вращения которых будут изменяться в полете в соответствии с изменением шага винта.

К недостаткам планетарных передач относятся повышенные требования к точности изготовления и монтажа.

2.3. Червячные передачи

Червячная передача применяется для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются. Угол перекрещивания в большинстве случаев равен 90º. Наиболее распространенная червячная передача (рис. 2.10) состоит из так называемого архимедова червяка, т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, равным двойному углу зацепления (2α = 40 ° ), и червячного колеса.

Рис. 2.10. Червячная передача

Геометрия червячных передач . В червячной передаче, так же как и в зубчатой, различают диаметры начальных и делительных цилиндров (рис. 2.11): d_{w 1} , d_{w 2} – начальные диаметры червяка и колеса; d _{1 ,} d ₂ – делительные диаметры червяка и колеса. В передачах без смещения d_{w 1} = d ₁ , d_{w 2} = d ₂ . Точка касания начальных цилиндров является полюсом зацепления.

Червяки различают по следующим признакам: по форме поверхности, на которой образуется резьба, – цилиндрические (рис. 2.12, а) и глобоидные (рис. 2.12, б); по форме профиля резьбы – архимедовы и эвольвентные цилиндрические червяки.

Архимедов червяк имеет трапецеидальный профиль резьбы в осевом сечении, в торцевом сечении витки резьбы очерчены архимедовой спиралью.

Рис. 2.11. Геометрия червячных передач

Рис. 2.12. Схемы червяков

Эвольвентный червяк представляет собой косозубое зубчатое колесо с малым числом зубьев и большим углом их наклона. Профиль витка в торцевом сечении очерчен эвольвентой.

Наибольшее применение в машиностроении находят архимедовы червяки, так как технология их производства проста и наиболее отработана. Архимедовы червяки обычно не шлифуют. Их используют, когда требуемая твердость материала червяка не превышает 350 НВ. При твердости 45 Н RC и малой шероховатости рабочих поверхностей витков червяки делают эвольвентными, так как после термообработки шлифование их рабочих поверхностей по сравнению с архимедовыми червяками проще.

Профиль зубьев червячных колес в передачах эвольвентный. Поэтому зацепление в червячной передаче представляет собой эвольвентное зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой. Угол наклона линии зуба червячного колеса β равен углу подъема γ линии витка червяка. Минимальное число зубьев колеса из условия отсутствия подрезания z ₂ = 24. Число витков (заходов) червяка определяется количеством ниток нарезки, отстоящих друг от друга на расстояние, называемое шагом, и начинающихся на торцах нарезной части червяка. Направление витков может быть правым или левым. Чаще применяется правая нарезка с числом заходов z ₁ = 1…4. Рекомендуют z ₁ = 4 при передаточном отношении u = 8…15; z ₁ = 2 при u = 15…30; z ₁ = 1 при u > 30.

2.4. Волновые механические передачи

Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма. Впервые такая передача была запатентована в США инженером Массером. [3]

Волновые зубчатые передачи (рис. 2.14) являются разновидностью планетарных передач, у которых одно из колес гибкое.

Волновая передача включает в себя жесткое зубчатое колесо b с внутренними зубьями и вращающееся гибкое колесо g c наружными зубьями. Гибкое колесо входит в зацепление с жестким в двух зонах с помощью генератора волн (например, водила h с двумя роликами), который соединяют с корпусом передачи b .

Рис. 2.14. Волновая зубчатая передача

Гибкое зубчатое колесо представляет собой гибкий цилиндр, один конец которого соединен с валом и сохраняет цилиндрическую форму, а другой конец имеет зубья. Генератор волн служит для образования и движения волны деформации на гибком зубчатом колесе.

Генераторы волн бывают механические, пневматические, гидравлические, электромагнитные. Механические генераторы могут быть двухроликовыми, четырехроликовыми, дисковыми, кольцевыми и кулачковыми. Генератор волн может располагаться внутри гибкого колеса или вне его. Число волн – любое.

К основным достоинствам волновых передач по сравнению с зубчатыми передачами следует отнести:

— их меньшие массу и габариты;

— высокую демпфирующую способность;

— обеспечение больших передаточных отношений в одной ступени (50…300);

— возможность передачи движения в герметизированное пространство без применения уплотнений.

— ограничение скорости вращения ведущего вала генератора волн при больших диаметрах колес;

— повышенные потери мощности на трение и на деформацию гибкого колеса (КПД составляет 0,7-0,85 при U = 80-250).

Волновые передачи применяют в приводах для передачи движения в герметизированное пространство в химической, атомной и космической технике; в силовых и кинематических приводах общего назначения с большим передаточным отношением; в исполнительных малоинерционных быстродействующих механизмах систем автоматического регулирования и управления; в механизмах отсчетных устройств повышенной кинематической точности.

2.5. Фрикционные передачи

Передачи, работа которых основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами.

Для нормальной работы передачи необходимо, чтобы сила трения F _тр была больше окружной силы F_t , определяющей заданный вращающий момент:

где F_n – сила прижатия катков;

f – коэффициент трения.

Нарушение условия (2.42) приводит к буксованию и быстрому износу катков.

В зависимости от назначения фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи с нерегулируемым передаточным отношением (рис. 2.15, а); регулируемые передачи, называемые вариаторами, позволяющими плавно (бесступенчато) изменять передаточное отношение.

Рис. 2.15. Схемы фрикционных передач

Различают передачи с параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверхностью рабочих катков; с постоянным или автоматически регулируемым прижатием катков, с промежуточным фрикционным элементом или без него и т.д.

Схема простейшей нерегулируемой передачи изображена на рис. 2.15, а. Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверхностью, закрепленных на параллельных валах.

У лобового вариатора (рис. 2.15, б) ведущий каток А может перемещаться вдоль своей оси. При этом передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего диаметра d ₂ ведомого диска Б. При переходе катка А на левую сторону направление вращения диска Б изменяется – вариатор обладает свойством реверсивности.

Область применения. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко. Их область ограничивается преимущественно кинематическими цепями приборов, от которых требуется плавность движения, бесшумность работы, безударное включение на ходу и т.п.

Фрикционные вариаторы применяют достаточно широко для обеспечения бесступенчатого регулирования скорости в станкостроении, текстильных, бумагоделательных и других машинах и приборах. В авиастроении фрикционные передачи не применяются. Диапазон передаваемых мощностей обычно находится в пределах до 10 кВт, так как при больших мощностях трудно обеспечить необходимое усилие прижатия катков.

Способы прижатия катков. Существует два вида прижатия катков: с постоянной силой, которую определяют по максимальной нагрузке передачи; с регулируемой силой, которая автоматически изменяется с изменением нагрузки. Лучшие показатели получают при саморегулируемом прижатии.

Способ прижатия катков оказывает большое влияние на качественные характеристики передачи: КПД, постоянство передаточного отношения, контактную прочность и износ катков.

Скольжение в передаче. Различают три вида скольжения: буксование, упругое скольжение и геометрическое скольжение.

Буксование наступает при перегрузках элементов передачи. При этом ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, что приводит к интенсивному местному изнашиванию или задиру на ведомом катке.

Упругое скольжение характерно для нормально работающей передачи. Участки поверхности ведущего катка подходят к площадке контакта сжатыми, а отходят растянутыми. На ведомом катке наблюдается обратная картина. Касание сжатых и растянутых волокон катков приводит к их упругому скольжению, что вызывает отставание ведомого катка от ведущего.

Геометрическое скольжение связано с тем, что окружные скорости вращения ведущего и ведомого катков на площадке их контакта различны. Например, в лобовом вариаторе (см. рис. 2.15, б) окружная скорость V₂ меняется с изменением R, а скорость V₁ на этой площадке постоянна. Геометрическое скольжение является основной причиной изнашивания рабочих поверхностей элементов фрикционных передач.

2.6. Ременные передачи

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня. Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим трение между ремнем и шкивами, достаточное для передачи мощности от ведущего шкива к ведомому.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную, клиноременную и круглоременную (рис. 2.16, а – в) передачи.

Рис. 2.16. Ременные передачи

Сравнивая ременную передачу с зубчатой можно отметить следующие преимущества:

— возможность передачи движения на значительное расстояние (до 15 м и более);

— плавность и бесшумность работы, обусловленные эластичностью ремня и позволяющие работать при высоких скоростях;

— способность выдерживать перегрузки (до 300 %) благодаря увеличению скольжения ремня;

— простота обслуживания и ремонта.

Основными недостатками ременной передачи являются:

— непостоянство передаточного отношения из-за скольжения ремня на шкивах;

— значительные габаритные размеры при больших мощностях (для одинаковых условий диаметры шкивов примерно в 5 раз больше диаметров зубчатых колес);

— большое давление на шкивы в результате натяжения ремня;

— низкая долговечность ремней (от 1000 до 5000 ч).

Ременные передачи применяют преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях. Мощность современных передач не превышает 50 кВт.

В многоступенчатых приводах ременную передачу применяют обычно в качестве быстроходной ступени, устанавливая ведущий шкив на валу двигателя. В таком случае габариты и масса передачи будут наименьшими.

Критерии работоспособности и расчета. Опыт эксплуатации передач в различных машинах и механизмах показал, что работоспособность передач ограничивается преимущественно тяговой способностью, определяемой силой трения между ремнем и шкивом, долговечностью ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости.

2.7. Цепные передачи

Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью (рис. 2.19, а) и зубчатой цепью (рис. 2.19, б). Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.

Преимуществами цепных передач являются:

— достаточная быстроходность (20-30 м/с);

— сравнительно большое передаточное число (7 и более);

— возможность передачи движения от одной цепи нескольким звездочкам;

— небольшая нагрузка на валы, т.к. цепная передача не нуждается в предварительном натяжении цепи необходимом для ременной передачи.

Схема передачи информации в одном направлении

Ранее источник информации был определен как объект или субъект, порождающий информацию и имеющий возможность представить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов в материальном носителе. Другими словами, источник связывает информацию с ее материальным носителем. Передача сообщения от источника к приемнику всегда связана с некоторым нестационарным процессом, происходящим в материальной среде — это условие является обязательным, поскольку сама информация материальным объектом или формой существования материи не является. Способов передачи информации существует множество: почта, телефон, радио, телевидение, компьютерные сети и пр. Однако при всем разнообразии конкретной реализации способов связи в них можно выделить общие элементы, представленные на рис.5.1.

Понимать схему нужно следующим образом. Источник, порождающий информацию, для передачи должен представить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов. При этом для представления информации он должен использовать некоторую систему кодирования. Устройство, выполняющее операцию кодирования информации, может являться подсистемой источника (например, наш мозг порождает информацию и он же кодирует эту информацию с помощью языка, а затем представляет в виде речевого сообщения посредством органов речи; компьютер обрабатывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора производит ее перекодировку к виду, удобному пользователю).

Возможна ситуация, когда кодирующее устройство оказывается внешним по отношению к источнику информации, например, телеграфный аппарат или компьютер по отношению к работающему на нем оператору. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, т.е. помещены на материальный носитель — эту операцию выполняет преобразователь. Преобразователь может быть совмещен с кодирующим устройством (например, телеграфный аппарат), но может быть и самостоятельным элементом линии связи (например, модем, преобразующий электрические дискретные сигналы с частотой компьютера в аналоговые сигналы с частотой, на которой их затухание в телефонных линиях будет наименьшим). К преобразователям относят также устройства, которые переводят сообщение с одного носителя на другой, например, мегафон или телефонный аппарат, преобразующие голосовые сигналы в электрические; радиопередатчик, преобразующие голосовые сигналы в радиоволны; телекамера, преобразующая изображение в последовательность электрических импульсов. В общем случае при преобразовании выходные сигналы не полностью воспроизводят все особенности сообщения на входе, а лишь его существенные стороны, т.е. при преобразовании часть информации теряется. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи от 300 до 3400 Гц, в то время как частоты, воспринимаемые человечески ухом, лежат в интервале 16 — 20000 Гц (т.е. телефонные линии «обрезают» высокие частоты, что приводит к искажениям звука); в черно-белом телевидении при преобразовании теряется цвет изображения. Именно в связи с этим встает задача выработки такого способа кодирования сообщения, который обеспечивал бы возможно более полное представление исходной информации при преобразовании и, в то же время, был согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи.

После преобразователя сигналы поступают и распространяются по каналу связи. Понятие канала связи включает в себя материальную среду, а также физический или иной процесс, посредством которого осуществляется передача сообщения, т.е. распространение сигналов в пространстве с течением времени. Ниже приведены примеры некоторых каналов связи.

Любой реальный канал связи подвержен внешним воздействиям, а также в нем могут происходить внутренние процессы, в результате которых искажаются передаваемые сигналы и, следовательно, связанное с ними сообщение. Такие воздействия называются шумами (помехами). Источники помех могут быть внешними, например, так называемые «наводки» от мощных потребителей электричества или атмосферных явлений, приводящие к появлению нарушений в радиосвязи; одновременное действие нескольких близкорасположенных однотипных источников (одновременный разговор нескольких человек). К помехам могут приводить и внутренние особенности данного канала, например, физические неоднородности носителя; паразитные явления в шинах; процессы затухания сигнала в линии связи из-за большой удаленности. Если уровень помех оказывается соизмерим с интенсивностью несущего сигнала, то передача информации по данному каналу оказывается вообще невозможной. Однако и при относительно низких уровнях шумов они могут вызывать искажения передаваемого сигнала. Существуют и применяются методы защиты от помех, например, экранирование электрических линий связей; улучшение избирательности приемного устройства и т.д. Другим способом защиты от помех является использование специальных методов кодирования информации, о чем речь пойдет ниже.

После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с помощью приемного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которые декодирующим устройством представляются в форме, необходимой приемнику информации. На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совмещен с декодирующим устройством (например, радиоприемник или телевизор) или существовать самостоятельно (например, модем).

Понятие линия связи объединяет все элементы представленной на рис.5.1. схемы от источника до приемника информации. Характеристиками любой линии связи являются скорость, с которой возможна передача сообщения в ней, а также степень искажения сообщения в процессе передачи. Из этих параметров вычленим те, что относятся непосредственно к каналу связи, т.е. характеризуют среду и процесс передачи.

Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные

Механическая передача — механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. [1]

Типы механических передач:

• зубчатые (цилиндрические, конические);
• винтовые (винтовые, червячные, гипоидные);
• с гибкими элементами (ременные, цепные);
• фрикционные (за счёт трения, применяются при плохих условиях работы).

В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:

• редукторы (понижающие передачи) — от входного вала к выходному уменьшают частоту вращения и увеличивают крутящий момент;
• мультипликаторы (повышающие передачи) — от входного вала к выходному увеличивают частоту вращения и уменьшают крутящий момент.

Зубчатая передача — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. [2]

Зубчатые передачи предназначены для:

• передачи вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся или скрещивающиеся оси;
• преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (передача «рейка-шестерня»).

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом.

Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов:

• с параллельными осями (цилиндрические с внутренним и внешним зацеплениями);
• с пересекающимися осями (конические);
• с перекрестными осями (рейка-шестерня).

Цилиндрические зубчатые передачи (рисунок 1) бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колёса. С увеличением угла повышается прочность косозубых передач (за счёт наклона увеличивается площадь контакта зубьев, уменьшаются габариты передачи). Однако в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы угол наклона ограничивают 8-20°. Этот недостаток исключён в шевронной передаче.

Рисунок 1 — Основные виды цилиндрических зубчатых передач

Конические зубчатые передачи (рисунок 2) применяют в тех случаях, когда оси валов пересекаются под некоторым углом, чаще всего 90°. Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические. Нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% цилиндрической. Для повышения нагрузочной способности конических колёс применяют колёса с непрямыми (тангенциальными, круговыми) зубьями.

Рисунок 2 — Конические зубчатые передачи

Достоинства зубчатых передач:

• компактность;
• возможность передавать большие мощности;
• большие скорости вращения;
• постоянство передаточного отношения;
• высокий КПД.

Недостатки зубчатых передач:

• сложность передачи движения на значительные расстояния;
• жёсткость передачи;
• шум во время работы;
• необходимость в смазке.

Червячные передачи (рисунок 3) применяют для передачи движения между перекрещивающимися осями, угол между которыми, как правило, составляет 90°. Движение в червячных передачах передается по принципу винтовой пары.

Рисунок 3 — Червячная передача

В отличие от большинства разновидностей зубчатых в червячной передаче окружные скорости на червяке и на колесе не совпадают. Они направлены под углом и отличаются по значению. При относительном движении начальные цилиндры скользят. Большое скольжение является причиной низкого КПД, повышенного износа и заедания. Для снижения износа применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк — сталь, венец червячного колеса — бронза (реже — латунь, чугун).

Достоинства червячных передач:

• большие передаточные отношения;
• плавность и бесшумность работы;
• высокая кинематическая точность;
• самоторможение.

Недостатки червячных передач:

• низкий КПД;
• высокий износ, заедание;
• использование дорогих материалов;
• высокие требования к точности сборки.

Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передаётся с помощью гибких звеньев. В качестве гибких звеньев применяются: ремни, шнуры, канаты разных профилей, провода, стальную ленту, цепи различных конструкций.

Передачи с гибкими звеньями могут обеспечивать постоянное и переменное передаточное отношения со ступенчатым или плавным изменением его величины.

Для сохранности постоянства натяжения гибких звеньев в механизмах применяются натяжные устройства: ролики, пружины, противовесы и т.п.

Различают следующие разновидности передач с гибкими звеньями:

• по способу соединения гибкого звена с остальными:
  • фрикционные;
  • с непосредственным соединением;
  • с зацеплением;
  • открытые;
  • перекрёстные;
  • полуперекрёстные;

  Ременная передача (рисунок 4) состоит из двух шкивов, закреплённых на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счёт сил трения, возникающих между шкивами и ремнём вследствие натяжения последнего.

  В зависимости от формы поперечного перереза ремня различают передачи:

  • плоскоременную;
  • клиноременную (получили наиболее широкое применение);
  • круглоременную.

  

  Рисунок 4 — Ременная передача

  Наибольшие преимущества наблюдаются в передачах с зубчатыми (поликлиновыми) ремнями.

  Достоинства ременных передач:

  • возможность передачи движения на значительные расстояния;
  • плавность и бесшумность работы;
  • защита механизмов от колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
  • защита механизмов от перегрузки за счёт возможного проскальзывания ремня;
  • простота конструкции и эксплуатации (не требует смазки).

  Недостатки ременных передач:

  • повышенные габариты (при равных условиях диаметры шкивов в 5 раз больше диаметров зубчатых колёс);
  • непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня;
  • повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (в 2-3 раза больше, чем у зубчатых передач);
  • низкая долговечность ремней (1000-5000 часов).

  Цепная передача (рисунок 5) основана на принципе зацепления цепи и звёздочек. Цепная передача состоит из:

  • ведущей звёздочки;
  • ведомой звёздочки;
  • цепи, которая охватывает звёздочки и зацепляется за них зубьями;
  • натяжных устройств;
  • смазывающих устройств;
  • ограждения.

  

  Рисунок 5 — Цепные передачи: а) с роликовой цепью; б) с зубчатой пластинчатой цепью

  Область применения цепных передач:

  • при значительных межосевых расстояниях;
  • при передаче от одного ведущего вала нескольким ведомым;
  • когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надёжны.

  По типу применяемых цепей бывают:

  • роликовые;
  • втулочные (лёгкие, но большой износ);
  • роликовтулочные (тяжёлые, но низкий износ);
  • зубчатые пластинчатые (обеспечивают плавность работы).

  Достоинства цепных передач (по сравнению с ременной передачей):

  • большая нагрузочная способность;
  • отсутствие скольжения и буксования, что обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при кратковременных перегрузках;
  • принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи;
  • могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях.

  Недостатки цепных передач связаны с тем, что звенья располагаются на звёздочке не по окружности, а по многоугольнику, что влечёт:

  • износ шарниров цепи;
  • шум и дополнительные динамические нагрузки;
  • необходимость обеспечения смазки.

  Фрикционная передача — кинематическая пара, использующая силу трения для передачи механической энергии (рисунок 6). [3]

  Рисунок 6 — Фрикционные передачи

  Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.

  Фрикционные передачи делятся:

  • по расположению валов:
    • с параллельными валами;
    • с пересекающимися валами;
    • с внешним контактом;
    • с внутренним контактом;
    • нерегулируемые;
    • регулируемые (фрикционный вариатор);
    • цилиндрические;
    • конические;
    • сферические;
    • плоские.

    Перечень ссылок

    Лекция 16. Механические передачи // Информационно-образовательный портал «Ореанда». — http://bcoreanda.com/ShowObject.aspx?ID=252. Зубчатая передача // Википедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/Зубчатая_передача. Фрикционная передача // Википедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/Фрикционная_передача.

    Вопросы для контроля

    1. Что называют механической передачей, их основные разновидности?
    2. Что представляют собой зубчатые передачи: описание, назначение, классификация, достоинства и недостатки?
    3. Каков принцип работы червячных зубчатых передач, их основные достоинства и недостатки?
    4. Что представляют собой передачи с гибкими звеньями: описание, назначение, классификация?
    5. Какие основные достоинства и недостатки ременных передач в сравнении с цепными?
    6. Что представляют собой фрикционные передачи: описание, назначение, классификация?

    Подобные посты

    Трение, его виды. Трение скольжения и трение качения. Сила и коэффициент трения. Борьба с износом трущихся деталей

    материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Трение (фрикционное взаимодействие) — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется трибология (механика фрикционного взаимодействия).

    Виды деформаций деталей: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб

    материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Деформация – изменение формы, размеров тела под действием приложенных к нему сил. Линейная деформация – изменение линейных размеров тела, его рёбер. Линейные размеры тела могут изменяться одновременно в одном, двух или трёх взаимно перпендикулярных направлениях, что соответствует линейной, плоской и объёмной деформации. Линейная деформация, как правило, сопровождается изменением объёма тела.

    Механизмы преобразования движения: их назначение и устройство

    материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механизм преобразования движения предназначен для преобразования вида движения или его характеристик от одного к другому. К механизмам преобразования движения относятся:

    Похожие публикации:

    1. Audi 100 как проверить давление в рампе
    2. Как сбросить сервисный интервал на фольксваген тигуан 2018
    3. Как убрать бардачок на приоре
    4. Какой тип расходомера не показывает мгновенный расход