3. Основные кинематические и энергетические характеристики передач.

При расчете передач часто используют несколько иную форму записи известных физических соотношений. Связано это прежде всего с необходимостью введения ряда технических размерностей, удобных конструктору.

1) Угловая скорость ω, [ω] = [ с^-1 ]. Рассмотрим поворот материальной точки на угол Δφ за время Δt. Из курса физики известно, что по определению угло­вая скорость со материальной точки равна

(6.1)

причем [ω] = [ с^-1 ]. Если в качестве единицы времени взять минуту, а частоту вращения п измерять в оборотах в минуту, то за время, равное одной минуте, угол поворота точки составит Δφ = 2π п, тогда для угловой скорости находим

(6.2)

2) Линейная скорость v, [v] = [м/с]. При вращательном движении линейная (окружная) скорость v определяется по формуле

(6.3)

Здесь d /2 — радиус кривизны точки вращения, выраженный в мм.

3) Мощность вращательного движения Р, [Р] = [Вт]. Мощность вращатель­ного движения, измеренная в ваттах, равна

(6.4)

Т — момент вращения, [Т] = [Нм]. Если же мощность выражается в киловаттах, [Р] = [кВт], то

, (6.5)

откуда

(6.6)

4) Передаточное отношение u. Под передаточным отношением и понимается отношение угловых скоростей на входе и выходе кинематической цепи.

И редуктор, и мультипликатор имеют постоянное передаточное отношение. Дискретное изменение передаточного отношение можно получить с помощью ме­ханических передач, имеющих подвижные в осевом направлении колеса. Это обес­печивает зацепление колес разных групп и позволяет регулировать частоту враще­ния на выходном валу. Такие передачи называются коробками скоростей (рис. 6.4; z₁,...,z₁₀ — числа зубьев). Устройство для бесступенчатого (плавного) регулиро­вания скорости выходного звена называется вариатором.

5)Коэффициент полезного действия кинематической цепи η. Коэффициент полезного действия (КПД) η определим как отношение мощности, полученной на выходе цепи, к мощности на входе.

Таблица средних значений КПД (η) и рекомендованных передаточных отношений и

Тип передачи	η	Передаточное отношение u
Зубчатая	0,95 — 0,97	2 — 6
Червячная	0,7 — 0,9	10 — 40
Цепная	0,94 — 0,96	2 — 6
Ременная	0,94 — 0,96	2 — 5
Фрикционная	0,9 — 0,95	2 — 4

4 Краткая характеристика передач

Зубчатые передачи

Зубчатые передачи получили наибольшее распространение в машиностроении благодаря следующим достоинствам:

а) практически неограниченной передаваемой мощности,

б) малым габаритам и весу,

в) стабильному передаточному отношению,

г) высокому КПД, который составляет в среднем 0,97 - 0,98 .

Недостатком зубчатых передач является шум в работе на высоких скоростях, который однако может быть снижен при применении зубьев соответствующей геометрической формы и улучшении качества обработки профилей зубьев.

При высоких угловых скоростях вращения рекомендуется применять косозубые шестерни, в которых зубья входят о зацепление плавно, что и обеспечивает относительно бесшумную работу. Недостатком косозубых шестерен является наличие осевых усилий, которые дополнительно нагружают подшипники. Этот недостаток можно устранить, применив сдвоенные шестерни с равнонаправленными спиралями зубьев или шевронные шестерни. По­следние, ввиду высокой стоимости и трудности изготовления применяются сравнительно редко - обычно лишь для уникальных передач большой мощности. При малых угловых скоростях враще­ния применяются конические прямозубые шестерни, а при больших - шестерни с круговым зубом, которые в настоящее время заменили конические косозубые шестерни, применяемые ранее. Конические гипоидные шестерни тоже имеют круговой зуб, однако оси колес в них смещены, что создает особенно плавную и бесшумную работу. Передаточное отнесение в зубчатых парах колеблется в широких пределах, однако обычно оно равно 1 - 5.