Детали машин

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

Механической передачей называют механизм, который преобра­зует параметры движения двигателя в процессе передачи его от двигателя к исполнительным органам машины (рис. 8.1, а). Необ­ходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и исполнительными органами машины связана с реше­нием различных задач. Например, в автомобилях и других транс­портных машинах требуется изменять величину скорости и направ­ление движения, а на подъемах и при трогании с места в несколько раз увеличивать вращающий момент на ведущих колесах. Сам автомобильный двигатель не может выполнить эти требования, так как он работает устойчиво только в узком диапазоне изменения вращающего момента и угловой скорости. При выходе за пределы этого диапазона двигатель останавливается (глохнет). Подобно ав­томобильному, слабо регулируются многие другие двигатели, в том числе и большинство электродвигателей.

Согласование режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов машины осуществляют с помощью передач.

В некоторых случаях регулирование двигателя возможно, но нежелательно по экономическим причинам, так как двигатели име­ют низкий КПД за пределами нормального режима работы.

Масса и стоимость двигателя при одинаковой мощности пони­жаются с увеличением его быстроходности; оказывается экономи­чески целесообразным применение быстроходных двигателей с пе­редачей, понижающей угловую скорость, вместо тихоходных двига­телей без передачи. Роль понижающей передачи в современном машиностроении значительно возросла в связи с широким рас­пространением быстроходных двигателей.

В некоторых случаях передачи используют как преобразователи вращательного движения в поступательное, винтовое и др.

Краткое перечисление основных функций передач позволяет от­метить их большое значение для машиностроения. В связи с этим совершенствованию и развитию передач уделяют много внимания: расширяют пределы передаваемой мощности и скорости, снижают габариты и массу, увеличивают долговечность и пр.

В машиностроении применяют механические, электрические, гидравлические и пневматические передачи. Наиболее распростра­
нены механические переда­чи. Их применяют не то­лько как самостоятельные, но и в сочетании с други­ми видами передач.

В курсе «Детали ма­шин» изучают только ме­ханические передачи об­щего назначения. Все механические передачи разделяют на две основные группы: передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные); передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, цепные, винтовые).

Ниже приведены основные параметры передач. В каждой пере­даче (рис. 8.1, б) различают два основных вала: входной и выход­ной, или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступен­чатых передачах располагаются промежуточные валы.

Основные характеристики передач: мощность Рх на входе и Р2 На выходе, Вт; быстроходность, которая выражается частотой вращения щ на входе и п2 на выходе, мин"1, или угловыми скоро­стями Coi и со2, с-1. Эти характеристики минимально необходи­мы и достаточны для проведения проектного расчета любой пере­дачи.

Кроме основных различают производные характеристики: коэф­фициент полезного действия (КПД)

7/ = Р2/РьИЛИ7/=1-Рг/Рь

Где РТ — мощность, потерянная в передаче;

Передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности,

/= (0/(02 — П\П2.

Производные характеристики часто используют взамен основ­ных. Например, передачу можно определять с помощью Ри ль

U 1-

При |/|>1, Щ>п2 передача понижающая, или редуктор. При |/|<1, щ<п2 передача повышающая, или мультипликатор.

Наибольшее распространение имеют понижающие передачи, так как частота вращения исполнительного механизма в большинстве случаев меньше частоты вращения двигателя.

Передачи выполняют с постоянным или переменным (регулиру­емым) передаточным отношением. Как те, так и другие широко распространены. Регулирование передаточного отношения может быть ступенчатым или бесступенчатым. Ступенчатое регулирование выполняют в коробках скоростей с зубчатыми колесами, в ремен­
ных передачах со ступенчатыми шкивами и т. п.; бесступенча­тое регулирование — с помощью фрикционных или цепных ва­риаторов. Применение того или иного способа регулирования пе­редаточного отношения зависит от конкретных условий работы машины, которую обслуживает передача. Механические передачи ступенчатого регулирования с зубчатыми колесами обладают высо­кой работоспособностью и поэтому широко применяются в транс­портном машиностроении, станкостроении и т. п. Механические передачи бесступенчатого регулирования обладают меньшей нагру­зочной способностью и имеют меньшее распространение. Их при­меняют в основном для малых мощностей (до 10... 15 кВт). Кон­курентами этих передач являются электрическая и гидравлическая передачи, которые позволяют передавать большие мощности и иметь сравнительно простую систему автоматического регулиро­вания.

При расчете передач часто используют следующие зависимости между различными параметрами: выражение мощности Р, Вт, через окружную (тангенциальную) силу Ft, Н, и окружную скорость V, м/с, колеса, шкива, барабана и т. п.:

P=Ftv;

Выражение вращающего момента Г, Н м, через мощность Р, Вт, и угловую скорость со, с-1:

Т=Р/со, где ш = ял/30;

Связь между вращающими моментами на ведущем Тх и ведомом Т2 валах через передаточное отношение I и КПД г/:

Тг = Тхщ.