Механизмы передачи вращательного движения
Неспециализированное понятие о передачах между валами
Между валами рабочей машины и двигателя, и между органами самой автомобили устанавливают механизмы для выключения и включения, направления движения и изменения скорости, носящие неспециализированное наименование — передачи. Передачи вращательного перемещения активно используются в машинах и механизмах. Они помогают для направления вращения и изменения частоты, снабжают постоянное и равномерное перемещение.
Вращательное перемещение в механизмах и машинах передается при помощи эластичных передач — ременных, цепных и через твёрдые передачи — фрикционные, зубчатые. В ременных и фрикционных передачах употребляются силы трения, а в зубчатых и цепных — яркое механическое зацепление элементов передачи. Любая из передач имеет ведущее звено, информирующее перемещение, и ведомые звенья, через каковые перемещение передается от данного механизма к второму, связанному с ним.
Серьёзной чёртом передач вращательного перемещения есть передаточное отношение, либо передаточное число.
Отношение угловой скорости, частоты вращения (числа оборотов в 60 секунд) и диаметров одного из валов к соответствующим размерам другого вала, участвующего в совместном вращении с первым валом, именуется передаточным отношением, которое принято обозначать буквой и. Отношение частоты вращения ведущего вала к частоте вращения ведомого именуют передаточным числом, которое показывает, во какое количество раз ускоряется либо замедляется перемещение.
Ременные передачи
Данный вид эластичной передачи самый распространен. По сравнению с другими видами механических передач, они разрешают самый легко и очень тихо передать крутящий момент от двигателя либо промежуточного вала к рабочему органу станка в достаточно широком диапазоне мощностей и скоростей. Ремень охватывает два шкива, насаженных на валы. Нагрузка передается силами трения, появляющимися между ремнём и шкивом благодаря натяжения последнего.
Эти передачи бывают с плоским ремнем, с клиновым и круглым ремнём .
Различают ременные передачи: открытую, перекрестную и полуперекрестную.
В открытой передаче валы параллельны друг другу и шкивы вращаются в одном направлении. В перекрестной передаче валы расположены параллельно, но наряду с этим ведущий шкив вращается, к примеру, по часовой стрелке, а ведомый — против часовой стрелки, т. е. в обратном направлении полуперекрестную передачу используют между валами, оси которых находятся в различных плоскостях под углом друг к другу.
В приводах автомобилей используются плоские ремни — кожаные, хлопчатобумажные цельнотканые, хлопчатобумажные шитые, тканые прорезиненные и клиновидные. Употребляются кроме этого шерстяные тканые ремни. В станках используются в основном ремни кожаные, прорезиненные и клиновидные. Для уменьшения скольжения ремня благодаря недостаточного трения из-за маленького угла обхвата используют натяжные ролики. Натяжной ролик представляет собой промежуточный шкив на шарнирно укрепленном рычаге.
Под действием груза на долгом плече рычага ролик нажимает на ремень, натягивая его и увеличивая угол обхвата ремнем громадного шкива.
Рис. 1. Передачи с плоским ремнем:
а — открытая: б — перекрестная, в — полуперекрестная, с — с натяжным роликом
Диаметр натяжного ролика не должен быть меньше диаметра малого шкива. Натяжной ролик направляться устанавливать у ведомой ветви не через чур близко к шкивам.
Передача клиновыми (текстропными) ремнями обширно распространены в индустрии, они несложны и надежны в эксплуатации. Главное преимущество клиновых ремней — лучшее сцепление их по шкивом и относительно малое скольжение. Причем габариты передачи получаются намного меньше если сравнивать с плоскими ремнями.
Для передачи громадных крутящих упрочнений используют многоручьевые клиноременные приводы со шкивами обода, каковые оснащены рядом канавок.
Клиновидные ремни нельзя удлинять либо укорачивать, их используют определенной длины.
ГОСТ предусматривает для клиноременных приводов неспециализированного назначения семь сечений клиновых ремней, имеющих обозначения О, А, Б, В, Г, Д и Е (О — самое малое сечение).
Номинальная протяженность клиновых ремней (протяженность по их внутреннему периметру) от 500 до 1400 мм. Угол натяжения ремня равен 40°.
Клиновидные ремни подбирают по сечению в зависимости от передаваемой мощности и предусматриваемой скорости вращения.
Передачи с широким клиновидным ремнем приобретают все большее распространение. Эти передачи позволяют бесступенчато регулировать скорость вращения рабочего органа на ходу под нагрузкой, что разрешает установить оптимальный режим работы Наличие таковой передачи в станке разрешает механизировать и автоматизировать процесс обработки.
На рис. 2, б продемонстрирована передача с широким клиновидным ремнем, которая складывается из двух обособленных раздвижных ведущего и ведомого шкивов. Ведущий шкив при помощи ступицы закреплен консольно на валу электродвигателя. На ступице закреплен без движений конус.
Подвижной конус закреплен на стакане, соединенном при помощи шлицев со ступицей, и прижат пружиной. Ведомый шкив кроме этого складывается из подвижного стакана и неподвижного, конусов со ступицей, соединенной с валом привода. Управление передачей осуществляется особым устройством (на рисунке не продемонстрировано) методом перемещения стакана подвижного ведомого конуса.
При приближении конусов ремень удаляется от оси вращения шкива, в один момент приближаясь к оси вала. Ведущий шкив, преодолевая сопротивление пружины, изменяет передаточное отношение и частоту вращения ведомого шкива,
Рис. 2. Передачи с клиновидным ремнем:
а — обычного сечения, б — шариком
Цепные передачи
Для передачи вращательного перемещения между удаленными друг от друга валами используется кроме ременной цепная передача Как продемонстрировано на рис. 3, а, она представляет собой замкнутую железную шарнирую цепь, охватывающую два зубчатых колеса (звездочки). Цепь в отличие от ремня не проскальзывает, помимо этого, ее возможно использовать в передачах кроме этого при малом расстоянии между валами и в передачах со большим передаточным числом.
Рис. 3. Цепные передачи:
а — неспециализированный вид, б — однорядная роликовая цепь, в — замок, г — пластинчатая цепь; а-межосевое расстояние, Р — ход цепи
Цепные передачи передают мощность от долей лошадиных сил (велосипедные цепи) до тысячи лошадиных сил (многорядные цепи повышенной прочности).
Цепи трудятся с громадными скоростями, доходящими до тридцати метров/с, и передаточным числом и — 15. Коэффициент нужного действия цепных передач образовывает в отдельных случаях 0,98.
Цепная передача складывается из двух звездочек — ведущей и ведомой, сидящих на валах, и нескончаемой цепи, надетой на эти звездочки.
Из разных видов цепей наиболее популярны Цепи однорядные и многорядные роликовые и пластинчатые.
Роликовые цепи допускают громаднейшую скорость до м/с, пластинчатые — до тридцати метров/с.
Роликовая цепь складывается из шарнирно соединенных пластинок, между которыми помещаются ролики, вольно вращающиеся на втулке. Втулка, запрессованная в отверстия внутренних пластинок, может поворачиваться на валике. Расстояние между осями двух соседних валиков либо, в противном случае, ход цепи обязан равняться шагу звездочки.
Под шагом звездочки знают длину дуги, обрисованной по верху ее зубьев и ограниченной вертикальными осями симметрии двух смежных зубьев.
Валики хорошо запрессовываются в отверстиях наружных пластинок. На одном из звеньев цепи делают замок из двух валиков, соединительной пластинки, шплинтов и изогнутой пластинки для крепления пластинок. Дабы снять либо установить цепь, ее размыкают, для чего сперва разбирают замок.
Пластинчатая цепь имеет несколько последовательностей пластин с зубцами, соединенных между собой втулками и шарнирно укрепленных на неспециализированных валиках.
В цепных передачах сохраняется постоянным передаточное число: помимо этого, они весьма прочны, что разрешает передавать громадные упрочнения. Вследствие этого цепные передачи используют, к примеру, в таких грузоподъемных механизмах, как лебёдки и тали. Цепи громадной длины употребляются в эскалаторах метро, конвейерах.
Фрикционные передачи
Во фрикционных передачах вращательное перемещение передается от ведущего к ведомому валу при помощи хорошо прижатых друг к другу ровных колес (дисков) цилиндрической либо конической формы. Фрикционная передача используется в лебедках, винтовых прессах, ряде и станках вторых автомобилей.
Рис. 4. Фрикционные передачи:
а — с цилиндрическими колесами, б — с коническими колесами
Рис. 5. Одинарный торцовый вариатор
Дабы фрикционная передача трудилась без скольжения и так снабжала нужную величину силы трения (сцепления) Т, поверхность ведомого колеса покрывают кожей, резиной, прессованной бумагой, древесиной либо вторым материалом, что может создать надлежащее сцепление со металлическим либо чугунным ведущим колесом.
Во фрикционных передачах используют цилиндрические колеса для передачи перемещения между валами, расположенными параллельно, а конические — между пересекающимися валами.
В оборудовании применяются фрикционные передачи с регулируемым передаточным числом. Одна из несложных таких передач продемонстрирована на рис. 5.
Для трансформации передаточного числа они оснащены устройствами, перемещающими одно из колес (дисков) на протяжении вала и в соответствующем месте его закрепляющими. Уменьшение таким устройством диаметра D ведомого колеса до рабочего диаметра D, снабжающее повышение частоты вращения ведомого колеса. В следствии значительно уменьшается передаточное число По мере удаления ведущего колеса от оси ведомого передаточное число, напротив, возрастает.
Такое плавное регулирование скорости именуется беоступенчатым, а устройство, осуществляющее регулирование — ваумаюром скоростей.
Зубчатые передачи
Зубчатые передачи имеются практически во всех сборочных единицах промышленного оборудования. С их помощью изменяют по направлению и величине скорости движущихся частей станков, передают от одного вала к второму упрочнения и крутящие моменты, и преобразуют их.
В зубчатой передаче перемещение передается посредством пары шестеренок. В практике меньшее зубчатое колесо принято именовать шестерней, а большее — колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так и к колесу.
В зависимости от обоюдного размещения геометрических осей валов зубчатые передачи бывают: цилиндрические, конические и винтовые. Шестеренки для промышленного оборудования изготовляют с прямыми, косыми и угловыми (шевронными) зубьями.
По профилю зубьев зубчатые передачи различают: эвольвентные, с зацеплением Новикова и циклоидальные. В машиностроении обширно используют эвольвентное зацепление. Принципиально новое зацепление М. А. Новикова вероятно только в косых зубьях и благодаря высокой несущей свойству есть перспективным.
Циклоидальное зацепление употребляется в часах и приборах.
Цилиндрические шестеренки с прямым зубомслужат в передачах с параллельно расположенными осями валов и монтируются на последних без движений либо подвижно.
Косозубые колеса монтируют на валах лишь без движений. Работа косозубых колес сопровождается осевым давлением, а потому они пригодны для передачи только относительно маленьких мощностей. Осевое давление возможно устранить, соединив два косозубых колеса с однообразными, но направленными в различные стороны зубьями. Так приобретают шевронное колесо, которое монтируют, обращая вершину угла зубьев в сторону вращения колеса.
На особых станках шевронные колеса изготовляют целыми из одной заготовки.
Шевронные колеса отличаются громадной прочностью, их используют для передачи громадных мощностей в условиях, в то время, когда зубчатое зацепление испытывает на протяжении работы удары и толчки. Эти колеса кроме этого устанавливают на валах без движений.
Рис. 6. Зубчатые зацепления:
а — цилиндрическое с прямым зубом, б — то же, с косым зубом, е — с шевронными зубьями, г — коническое, д—колесо—рейка, е — червячное, ж —с круговым зубом
Конические зубчатые передачи различают по форме зубьев: прямозубые, косозубые и круговые.
На рис. 6, г продемонстрированы конические прямозубые, а на рис. 6, ж круговые шестеренки.
Их назначение — передача вращения между валами, оси которых пересекаются.
Конические шестеренки с круговым зубом используются в передачах, где требуется бесшумность движения и особая плавность.
На рис. 6, д изображены рейка и зубчатое колесо. В данной передаче вращательное перемещение колеса преобразуется в прямолинейное перемещение рейки.
Зубчатая передача с зацеплением Новикова. Эвольвентное зацепление есть линейчатым, поскольку контакт зубьев фактически происходит по узкой площадке, расположенной на протяжении зуба, из-за чего контактная прочность этого зацепления относительно низка.
В зацеплении Новикова линия контакта зубьев обращается в зубья и точку касаются лишь в момент прохождения профилей через эту точку, а непрерывность передачи перемещения обеспечивается винтовой формой зубьев. Исходя из этого данное зацепление возможно лишь косозубым е углом наклона f = 10—30°. При обоюдном перекатывании зубьев контактная площадка перемещается на протяжении зуба о громадной скоростью, что формирует благоприятные условия для образования устойчивого масляного слоя между зубьями, благодаря чему трение в передаче значительно уменьшается практически вдвое, соответственно увеличивается несущая свойство зубьев.
Значительным недочётом рассмотренного зацепления есть повышенная чувствительность к трансформации межосевого расстояния и большим колебаниям нагрузок.
Главные характеристики шестеренок. В каждом зубчатом колесе различают три окружности (делительную окружность, окружность выступов, окружность впадин) и, следовательно, три соответствующих им диаметра.
Делительная, либо начальная, окружность дробит зуб по высоте на две неравные части: верхнюю, именуемую головкой зуба, и нижнюю, именуемую ножкой зуба. Высоту головки зуба принято обозначать ha, высоту ножки— hf, а диаметр окружности — d.
Окружность выступов — это окружность, ограничивающая сверху профили зубьев колеса. Обозначают ее da.
Окружность впадин проходит по основанию впадин зубьев: диаметр данной окружности обозначают df.
Рис. 7. Схема перемещения контактной площадки и главные элементы зубчатого колеса:
а — эвольвентное зацепление, б — зацепление Новикова, в — главные злементы зубчатого колеса
Нужно подчернуть, что в таблице не приведены характеристики обширно используемых корригированных шестеренок, у которых относительные другие показатели и размеры зуба иные, чем вытекающие из приведенных формул, и колеса, в базе размеров элементов которых лежит двойной модуль.
Тихоходные зубчатые колеся изготовляют из чугуна либо углеродистой стали, быстроходные — из легированной стали. По окончании нарезания зубьев на зуборезных стенках шестеренки подвергают термической обработке, дабы расширить их прочность и повысить стойкость против износа У колес из углеродистой стали поверхность зубьев улучшают химико-термическим методом — цементацией и позже закаливанием. Зубья быстроходных колес по окончании термической обработки шлифуют либо притирают.
Используется кроме этого поверхностная закалка токами высокой частоты.
Дабы зацепление было плавным и бесшумным, одно из двух колес в зубчатых парах в отдельных случаях, в то время, когда это разрешает нагрузка, делают из текстолита, древеснослоистого пластика ДСП-Г либо капрона.
Для облегчения зацепления шестеренок при включении при помощи перемещения по валу, торцы зубьев со стороны включения закругляют.
Червячные передачи. Червячные передачи разрешают взять малые передаточные числа, что делает их использование целесообразным в случаях, в то время, когда требуются маленькие частоты вращения ведомого вала. Имеет значительное значение да и то, что червячные пере-
Дачи занимают меньше места, чем зубчатые. Червячная передача складывается из червяка, насаживаемого на ведущий вал либо изготовляемого заодно с ним, и червячного колеса, закрепляемого на ведомом валу. Червяк является винтомс трапецеидальной резьбой Червячное колесо имеет вогнутые по длине винтовые зубья.
По числу зубьев различают червяки однозаходные, двухзаходные и т. д. Однозаходный червяк за один оборот поворачивает колесо на один зуб, двухзаходный червяк — на два и г. д.
Недочётом червячных передач являются тяжелые потери передаваемой мощности на трение. Для уменьшения утрат червяк изготовляют из стали и его поверхность по окончании закалки шлифуют, а червячное колесо изготовляют из латуни. При таком сочетании материалов трение значительно уменьшается, следовательно, меньше становятся утраты мощности; помимо этого, значительно уменьшается износ подробности.
Из латуни в целях экономии в большинстве случаев делают не все червячное колесо, а лишь обод, надеваемый после этого на металлическую ступицу.
