Передаточные механизмы

Фрикционные передачи – у них ведущее и ведомое звенья – цилиндрические (Рис.3,а) или конические катки (Рис.3,б). Они жестко посажены на вращающиеся в подшипниках валы и прижаты друг к другу. .

Рис.3. Схемы фрикционных передач: а- с цилиндрическим катками; б- с коническими катками; 1- ведущие (входное) звено передачи; 2- ведомое (выходное) звено передачи

; (2.9)

; (2.10)

; (2.11)

; (2.12)

, (2.13)

где - окружное усилие на ведущем катке;

, - КПД подшипников ведущего и ведомого валов;

- диаметр ведущего катка (при конических катках измеренный от середины окружности конуса);

- крутящий момент на ведущем валу;

- крутящий момент на ведомом валу;

- предельное значение силы трения на контактирующих поверхностях;

- нормальное усилие на контактной поверхности;

- коэффициент упругого проскальзывания;

- коэффициент трения (0,04...0,05 - стали по стали; 0,1...0,15 - чугун со смазкой; 0,2...0,3 - стали или чугуна по текстолиту).

Передаточное отношение конической фрикционной передачи:

(2.14)

где и - половины углов при вершинах конусов катков.

Достоинства: простые формы тел качения, плавная и бесшумная работа.

Недостатки: нужны специальные прижимные устройства, износ катков при буксовании, повышенные нагрузки на валы и подшипники.

Ременные передачи – состоят из двух закрепленных на валах шкивов и охватывающего их ремня, надетого с натяжением. Движение передается за счет сил трения в двух парах шкивов. Обе ветви ремня натянуты одинаковым усилием в состоянии покоя. При движении они перераспределяются при сохранении равенства (Рис. 2.4).

Рис.4. Схема усилий ременной передачи:

1-ведущий шкив; 2-ведомый шкив; -большее усилие в набегающей на ведущий шкив ветви; -меньшее усилие в сбегающей со шкива ветви;

. (2.15)

Передаточное отношение:

. (2.16)

Эти усилия связаны между собой формулой Эйлера:

, (2.17)

где и – диаметры ведущего и ведомого шкивов;

и – частоты вращения;

– коэффициент трения между шкивом и ремнем;

– угол обхвата меньшего шкива ремнем;

– основание натурального логарифма;

– 0,97...0,99 – коэффициент упругого скольжения.

Применяют следующие типы ремней: плоские (i≤4), клиновые (i≤6-8), круглого сечения, зубчатые, поликлиновые (i=15, ϑ=40-50 м/с). Оптимальное межосевое расстояние плоскоременной передачи ( ):

. (2.18)

Для клиноременных выбирают из этого диапазона:

(2.19)

где h – высота ремня.

Достоинства – простота конструкции, плавность и безударность работы, возможность использования при значительных расстояниях между валами, бесшумные.

Недостатки – проскальзывание, большие габариты, малая долговечность, вытягивание.

Зубчатые передачи – состоят из двух посаженных на валы зубчатых колес (меньшее – шестерня, большее – колесо).

Типы передач: цилиндрические с параллельными валами (с прямыми - прямогубые, косыми – косогубые, шевронными, криволинейными зубьями); между пересекающимися валами – конические колеса с прямыми и круговыми зубьями; между перекрещивающимися осями – винтовые колеса.

Есть зубчато-реечная передача, передача внутреннего зацепления. Общий вид зубчатых передач приведены на рис.5.

Рис. 5. Зубчатые передачи:

а- цилиндрические прямозубые; б- цилиндрические косозубые; в- цилиндрические шевронные; г- конические прямозубые; д- конические с круговым зубом; е- винтовые; ж- с внутренним зацеплением; з- реечное зацепление

Достоинства: наибольшее распространение, малые габариты, высокий КПД (η=0,97...0,99), большая долговечность и надежность, постоянство передаточного отношения (i) (отсутствие проскальзывания), возможность применения в широком диапазоне моментов, скоростей и передаточных отношений.

Недостатки: шум в работе, передача больших осевых усилий (нагрузок) на валы, сложная технология изготовления (для шевронных).

Червячные передачи – это перекрещивающиеся валы под прямым углом. Передача состоит из винта 1 (червяка) и червячного колеса (2) с зубьями на своем ободе. Ведущее звено – червяк.

, (2.27)

где и -число заходов соответственно червяка и колеса.

Рис 6. Червячная передача: 1- винт (червяк); 2- червячное колесо

Достоинства: бесшумность и плавность работы; большие передаточные отношения i=80-100 при малых размерах; высокая точность перемещений, обеспечение возможности самоторможения.

Недостатки: низкий КПД; небольшие передаваемые мощности (до 70 кВт);
повышенный износ; применение дорогих бронзовых венцов колес для снижения трения.

Цепные передачи – для передачи вращательного движения между двумя параллельными валами при значительном расстоянии между ними. Состоит из двух звездочек 1 и 3 и охватывающей их цепи 2 (Рис.7).

Приводные цепи бывают двух видов: втулочно-роликовые (ϑ=до 20 м/с) и зубчатые (ϑ=25 м/с) – меньше вибрации и шума (бесшумные). Основные параметры: шаг t (мм) и разрушающая нагрузка (Н).

Достоинства: компактны, малая нагрузка на валы, простота замены, высокий КПД.

Недостатки: вытягивание цепей, чувствительность к перекосам валов, непостоянство передаточного отношения, требуют тщательный уход. Применяют в приводах машин мощностью до 120 кВт. При больших передаваемых мощностях – резко возрастает стоимость передачи и они становятся не эффективны.