Трансмиссии - устройства для передачи движения от силовой установки нескольким потребителям энергии — рабочим органам и движителям ходовых устройств машин.

Механические трансмиссии состоят из передач — механизмов для передачи непрерывного вращательного или поступательного движе­ния, а также для преобразования одной формы движения в другую (вращательного в поступательное и наоборот).

Передача характеризуется входными (на ведущем звене, при­водимым двигателем или предшествующей передачей), выходными (на ведомом звене) и внутрен­ними параметрами (рис).

Д ля двух первых это форма движения (вращательное или поступатель­ное), его скорости (линейные v₁ и v₂ или угловые ώ₁ и ώ₂), в об­щем случае являющиеся вектор­ными величинами, и силовые факторы (усилия F₁ и F₂ — при поступательном или крутящие моменты Т₁ и Т₂ — при вращатель­ном движении). Подстрочными индексами обозначены соответ­ственно входные и выходные параметры. Обобщенными характе­ристиками являются мощности.

Рис. Структурная схема пара­метров передачи

Внутренние параметры - передаточное отношение i определяемое как отношение (по модулю) скорости входного звена к скорости выходного звена, и коэффициент полезного действия η. Большинство механических передач преобразует вращательное дви­жение на входе во вращательное же движение на выходе.

Для них i = w₁/w₂ = n₁/n₂

где n₁, n₂ — частоты вращения соответственно на входе и на выходе.

Во всех случаях при одинаковых формах движения на входе и выходе безразмерное передаточное отношение показывает, во сколько раз уменьшается скорость (угловая или линейная) ведомого звена передачи по сравнению с теми же параметрами ее ведущего звена. Смешанные формы движения — поступательное на входе и враща­тельное на выходе и наоборот — характерны, например, для рычаж­ных механизмов.

Коэффициент полезного действия - отношение η = Р₂/Р₁ которое всегда <1.

Показывает, ка­кая часть затраченной энергии (Р₁) используется полезно (Р₂). Разница ΔР= Р₁ - Р₂ составляет потери энергии внутри передачи.

В трансмиссии из n последовательно соединенных передач с однородной формой движения входное звено любой промежуточ­ной передачи является выходным звеном предшествующей пере­дачи, а ее выходное звено входным для последующей передачи, так что общее i и КПД трансмиссии определя­ются произведениями соответствующих величин для составляющих трансмиссию передач: i=i₁∙i₂∙…∙i_n η=η₁∙η₁∙… η_n

По конструктивному исполнению элементов передач, участву­ющих в преобразовании параметров движения, различают передачи:

фрик­ционные	червячные
ременные	цепные
зубчатые	канатные

фрик­ционные, ременные	передачи движения трением
движение от ведущего к ведомому звену передается за счет сил трения на контактных повер­хностях сцепляющихся друг с другом ведущего и ведомого звеньев
зубчатые, червячные, цепные	передачи движения зацеплением
движение передается за счет сило­вого воздействия зацепляющихся друг с другом элементов ведуще­го звена на элементы ведомого

Из-за наличия в ременных, цепных и канатных передачах гибких связей — соответственно ремней, приводных цепей и канатов их называют передачами с гибкой связью.

Функциональные связи элементов механических передач обычно представляют кинематическими схемами.

Фрикционные передачи

В о фрикционных передачах ведущее и ведомое зве­нья — цилиндрические или конические катки жестко посажены на вращающиеся в подшипниках валы и прижаты друг к другу. При вращении ведущего катка, приводимого двигателем или предше­ствующей передачей, ведомому катку сообщается вращение за счет возникающих на контактной поверхности сил трения. Линейная ско­рость ведомого катка v₂ в зоне контакта из-за упругого проскальзы­вания отстает от линейной скорости ведущего катка.

Рассмотренные фрикционные пере­дачи просты по форме рабочих поверх­ностей катков, но, из-за необходимо­сти создания больших контактных уси­лий, нуждаются в специальных прижим­ных устройствах. Поэтому их валы и подшипники испытывают по­вышенные нагрузки, а тела качения подвержены износу, особенно при буксовании. Этих недостатков лишены передачи с клинчатыми катками, рабочие поверхности одного из которых своими клиновы­ми выступами входят в канавки такой же формы другого.

достоинства:

	простота конструкции
	плавность и бесшумность работы
	возможность регулирования частоты вращения

недостатки:

	проскальзывание (непостоянство передаточного отношения)
	сильный износ
	малая передаваемая мощность
	большая сила нажатия
	низкий КПД (0.88 – 0.9)

П ередачами, позволяющими бесступенчато изменять частоту вращения ведомого II вала при постоянной частоте вращения ведущего I - вариаторами, наз. передачи с лобовым касанием катков, передачи коническими катками с промежу­точными кожаными кольцами, а также катками, имеющими сферическую поверхность. Смещение ведо­мого катка к центру ведущего приведет к снижению частоты вращения ведомого вала. Если промежуточ­ное кольцо, зажатое между коническими катками, передвигать влево, то частота вращения ведомого вала будет ↑. Изменение положения промежуточных катков, установленных на осях III, позволит замедлить скорость ведомого вала.

Ременные передачи

Р еменная передача (а) состоит из двух закрепленных на валах шкивов и охватывающего их ремня, надетого на шкивы с натяжением. Движение передается за счет сил трения в парах ве­дущий шкив — ремень и ремень — ведомый шкив.

Ременные передачи служат для передачи вращения на расстояние до 10-15, иногда до 25-40 м.

Д остоинства: простота устройства, и незначительная изнашиваемость, возможность передачи движения на большие расстояния, способность предохранять механизмы от перегрузок за счёт проскальзывания ремня по шкивам. Недостатки - непостоянство переда­точного числа (проскальзывание ремня при попадании на ремень и шкивы смазки), недолговечность ремней и большие габаритные размеры.

В ременных передачах применяют следующие типы ремней: плоские, клиновые, круглого сечения, зубчатые и поли­клиновые. Наибольшее распространение в приводах строительных машин получили передачи с плоскими и клиновыми ремнями Плоские ремни применяют в передачах с i не > 4, а клиновые ремни до i = 6...8 и скоростях ремня до 30 м/с. Узкие клиновые ремни допускают работу при скоростях до 40...50 м/с. В одном комплекте может быть установле­но до восьми клиновых ремней. Недостатком многоременных пере­дач является неодинаковая вытяжка ремней в процессе эксплуата­ции, из-за чего они загружаются неравномерно. Это­го недостатка лишены поликлиновые ремни с высокопрочным полиэфирным кордом, которыми заменяют несколько клиновых ремней, комплектно устанавливаемых на шкивах. Поликлиновые ремни имеют от 2 до 20 ребер. i передач с поликлиновыми ремнями до 15 при скорости 40...50 м/с.

Круглоременные передачи применяют в слабо нагруженных приводах, в частности, в механизмах приборов. Зубчатые ремни отличаются от других наличием на их внут­ренней поверхности зубьев, обеспечивающих постоянство передаточного отношения без проскальзывания, бесшумность работы, воз­можность работы в масле. В отличие от пере­дач со всеми другими типами ремней, пе­редающими движение за счет сил трения между ремнем и шкивами, зубчато-ремен­ные передачи реализуют принцип передачи движения зацеплением. По этому признаку они более близки к цепным передачам. Зубчатые ремни применяют в передачах большой мощности (до 400 кВт) при скорости до 80 м/с.

Наиболее распространены следующие - (рис): прямая (открытая) - для передачи вращения между // расположенными валами, вращающимися в одну сторону; перекрестная - ведущий и ведомый шкивы вращаются в противоположных направлениях; полуперекрестная, - для вращения перекрещивающихся валов; угловая, - для враще­ния валов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях; со ступенчатыми шкивами, обеспечивающая изменение частоты вращения ведомого вала при постоянной частоте вращения ведущего; клиновидными ремнями, - для вращения близко р асположенных шкивов. В результате заклинивания ремня в канавках шкивов такая передача позво­ляет передавать большие мощности. Клиновидные ремни изготовляют из нескольких слоев прорезиненной ткани.

Рис. Ременные передачи

а - прямая; б - перекрестная;

в - полуперекрестная; г - угловая; д - прямая, ступенчатыми шкивами; е - прямая с натяжным роликом

достоинства:

	простота конструкции
	большое межосевое расстояние
	плавность и бесшумность работы
	сглаживание толчков

недостатки:

	громоздкость
	проскальзывание
	малая передаваемая мощность
	ненадёжность
	большие нагрузки на валы

Для передачи вращения посредством ремня необходимо, чтобы силы трения, возникающие между ремнем и поверхнос­тями шкивов, были >, чем передаваемое усилие.

Это условие обеспечивается: натяжением ремня за счет изготовле­ния его длиной < теоретической (расчетной); примене­нием натяжных роликов, ↑ не только натяжение, но и угол обхвата меньшего шкива ремнем; установкой натяжных устройств, дающих возможность перемещаться подшипни­кам одного из валов в направлении ремня; установкой электро­двигателя с ведущим шкивом ременной передачи на салазках.

Обязательным условием функционирования ременной переда­чи является ее натяжение путем перемещения одного из шкивов натяжным роликом или пружиной, автоматическим устройством, регулирующим натяжение в зависимости от внешней нагрузки и т.п. По сравнению с плоскоременными клиноременные передачи требуют меньшего натяжения ремней благодаря тому, что за счет расклинивающего эффекта они имеют более высокий приведенный коэффициент трения.

З у б ч а т ы е п е р е д а ч и

- для передачи вращательного движения между валами с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися геометрическими осями, а также для трансформации вращательного движения в поступательное и наоборот, состоит из двух посаженных на валы зубчатых колёс, меньшее из которых – шестерня, а большее – колесо. Термин «зубчатое колесо» - общий.

Для передачи вращательного движения между двумя валами с параллельными осями применяют цилиндрические колеса с пря­мыми (а и ж), косыми (б) и шевронными (в) зубьями; между валами с пересекающимися осями — конические колеса с прямыми (г) или круговыми (д) зубьями; между валами с неперекрещивающимися осями — винтовыми коле­сами (ё). Для преобразования вращательного движения в по­ступательное и наоборот - зубчато-реечная передача (з). Передача, в которой зубья колеса находятся на его внутренней по­верхности (ж), - передача внутреннего зацепления.

Зубчатые передачи получили наибольшее распространение в при­водах строительных машин благодаря малым габаритным размерам по сравнению с другими механическими передачами, высокому КПД (η=0,97…0,99), большой долговечности и надежности, по­стоянству i, обусловленному отсутствием проскальзывания между сопрягаемыми кинематическими парами, возможности применения в широком диапазоне моментов, скоро­стей и i.

достоинства:

	большая передаваемая мощность (практически неограниченная)
	высокая надёжность работы
	постоянство передаточного отношения
	долговечность
	простота обслуживания
	высокий КПД
	возможность преобразования вращательного движения в поступательное

недостатки:

сложность изготовления

Передачи с косозубыми колесами (б) работают > плавно и < шумно благодаря большему числу одновременно зацепляющихся пар зу­бьев. Благодаря наклону зубьев ↑ их длина что позволяет передавать большие мощности, при одинаковых габаритах с прямозубыми. Обычно их применяют при окружных скоростях > 2 м/с. Недостатком этих передач является передача осевых нагрузок на валы, требующая установки их на подшипники, способные вос­принимать эти нагрузки. Этого недостатка лишены передачи с шев­ронными колесами (в), представляющими собой два зеркально ориентированных косозубых колеса в одной детали. Осе­вые нагрузки каждой половины такого колеса взаимно уравнове­шиваются без их передачи на валы. Недостатком шевронных колес является более сложная технология их изготовления.

i зубчатой передачи = n₁/n₂ = z₂/z₁ n₁ z₁ соответственно частота вращения и количество зубьев ведущего элемента (n₂ z₂ ведомого).

В наст. время широкое распространение получи­ли зубчатые передачи эвольвентного зацепления, у которых рабочие поверхности зубьев описываются эвольвентой окружности. Эти по­верхности имеют цилиндрическую форму у прямозубых цилиндри­ческих колес и коническую у прямозубых конических. Для всех других колес они имеют более сложную геометрическую форму.