Механические передачи
Механической передачей называется механизм, который служит задаче согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов рабочей машины.
Формула мощности Р включает два параметра – вращающий момент Т и угловую скорость ω, т.е.
.
Поэтому необходимо согласование быстроходных двигателей с высокомоментными, но тихоходными исполнительными механизмами машин при одинаковом значении мощности, по схеме:
М1 М2
где М1 и М2 – соединительные муфты для валов.
Все механические передачи общего назначения делятся на две основные группы:
-
Передачи трения (фрикционные, ременные).
-
Передачи зацепления (зубчатые, червячные, цепные, винтовые)
Основные характеристики передач
В каждой передаче можно указать два основных вала: входной и выходной (см. рисунок) – их еще называют ведущим и ведомым.
Если передача многоступенчатая,
(Вход) P1, n1 то кроме названных 2-х валов, в
ней
имеются промежуточные
валы.
(Выход)
P2, n2
На рис. обозначено:
P1, P2– мощность на входе и на выходе передачи соответственно (Вт);
n1, n2– быстроходность, выражаемая либо частотой вращения валов
n1
– на входе и n2
– на выходе (мин-1),
либо угловыми скоростями ω1 и
ω2 (с-1),
причем
.
Эти две характеристики – мощность и быстроходность – минимально необходимы и достаточны для проектного расчета любой передачи. Поэтому они являются основными характеристиками передач.
Кроме основных характеристик существуют производные, получаемые из основных:
-
Коэффициент полезного действия (КПД)
,
или
<
1.
-
Передаточное отношение, определяемое в направлении потока мощности
i = n1/n2 = ω1/ω2,
- при i >1, т.е. когда n1 > n2 – передача понижающая, или редуктор.
-
при i<1,
т.е. когда n1<n2
– передача повышающая, или мультипликатор.
ЛЕКЦИЯ № 3
Фрикционные передачи и вариаторы
Простейшая фрикционная передача состоит из двух катков, расположенных на параллельных валах, прижимаемых друг к другу с необходимой силой Fn. (см. рис.)
Движение от ведущего катка к ведомому передается силами трения, возникающими в месте контакта под действием силы прижатия Fn. Для передачи мощности необходимо обеспечить выполнения условия в виде неравенства:
,
где
окружная сила, Н.
F – Сила трения между катками. Нарушение условия приводит к буксованию и быстрому износу катков.
Сила трения с цилиндрическими катками определяется по формуле:
F= f Fn,
где f – коэффициент трения.
Отсюда находим, что
.
Необходимое усилие прижатия катков находят по формуле:
,
где k = 1,25…1,5 – запас сцепления.
Пример: при f = 0,1 и k =1,5 имеем Fn = 15Ft. Вот почему нельзя передавать большие мощности – растет усилие прижатия.
О применении фрикционной передачи
Фрикционные передачи можно разделить на две основные группы:
-
Передачи нерегулируемые ( i - const );
-
Передачи регулируемые ( i - var) – вариаторы.
Вариаторы позволяют изменять передаточное отношение плавно и непрерывно без остановки в работе передачи, т.е. на ходу. Передачи зацепления этого делать не позволяют.
Нерегулируемые фрикционные передачи не могут конкурировать с зубчатыми передачами по габаритам, надежности и КПД. Поэтому их применяют редко.
Окружная скорость ведомого катка несколько меньше скорости ведущего катка. Это обусловлено упругими смещениями контактирующих точек катков. Коэффициент скольжения составляет έ = 0,01…0,05. Причем,
,
или
.
Уточненное передаточное отношение механизма:
С учетом направления вращения:
Материалы
тел качения
К материалам тел качения предъявляются следующие требования:
-
Высокая износостойкость и поверхностная прочность.
-
Высокий коэффициент трения (во избежание больших сил прижатия).
-
Достаточно высокий модуль упругости (Е) для снижения потерь на трение, связанных с размерами площадки контакта.
Этим требованиям отвечает закаленная сталь (т.е. очень твердая) по закаленной стали. При этом обеспечиваются наименьшие габариты и высокий КПД передачи. Стали ШХ15, 18ХГТ и др.
Передачи работают, как правило, в масле.
Для пары «сталь-пластмасса» требуется менее высокая точность изготовления и отделка контактирующих поверхностей. Такие передачи не требуют смазки. Из-за большого коэффициента трения
(f = 0,3…0,5) на валы действуют меньшие силы прижатия, чем при металлических катках. Обычно применяется текстолит, но сейчас применяют и специальные фрикционные пластмассы (ретинакс и др.)