Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

4. Основные виды механических передач

4. Основные виды механических передач.

Механической передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения и направления скорости движения, с преобразованием вида движения. Необходимость применения таких устройств обусловлена нецелесообразностью, а иногда и невозможностью непосредственного соединения рабочего органа машины с валом двигателя. Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками.

Механические передачи вращательного движения делятся:

— по способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);

— по соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы);

— по взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными, пресекающимися и перекрещивающимися осями валов.

Зубчатые передачи

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.

Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.

Планетарные передачи

Планетарными называются передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями . Передача состоит из центрального колеса с наружными зубьями, центрального колеса с внутренними зубьями, водила и сателлитов . Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.

Червячные передачи

Червячная передача применяется для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются. Угол перекрещивания в большинстве случаев равен 90º. Наиболее распространенная червячная передача состоит из так называемого архимедова червяка, т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, равным двойному углу зацепления (2α = 40), и червячного колеса.

Волновые механические передачи

Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма.

Волновые зубчатые передачи являются разновидностью планетарных передач, у которых одно из колес гибкое.

Фрикционные передачи

Передачи, работа которых основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами.

Ременные передачи

Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня. Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим трение между ремнем и шкивами, достаточное для передачи мощности от ведущего шкива к ведомому.

Читайте так же:
Кбг м2 содержание драгметаллов

В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную, клиноременную и круглоременную

Цепные передачи

Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью и зубчатой цепью Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.

Передача винт-гайка

Передача винт-гайка служит для преобразования вращательного движения в поступательное. Широкое применение таких передач определяется тем, что при простой и компактной конструкции удается осуществить медленные и точные перемещения.

В авиастроении передача винт-гайка используется в механизмах управления самолетом: для перемещения взлетно-посадочных закрылков, для управления триммерами, поворотными стабилизаторами и др.

К преимуществам передачи относятся простота и компактность конструкции, большой выигрыш в силе, точность перемещений.

Недостатком передачи является большая потеря на трение и связанный с этим малый КПД.

Кулачковые механизмы

Кулачковые механизмы (рис. 2.26) по широте применения уступают только зубчатым передачам. Их используют в станках и прессах, двигателях внутреннего сгорания, машинах текстильной, пищевой и полиграфической промышленности. В этих машинах они выполняют функции подвода и отвода инструмента, подачи и зажима материала в станках, выталкивания, поворота, перемещения изделий и др.

8.2: Передача механической мощности

Как описывалось в Блоке 7, мощность представляет собой коэффициент проделанной работы (например, насколько быстро ученик может нести рюкзак, нагруженный книгами весом 15 фунтов, вверх по лестнице). Мощность также может пониматься как коэффициент преобразования энергии (например, насколько быстро ученик может преобразовать химическую энергию мышц в механическую энергию для подъема рюкзака вверх по лестнице).

Передача мощности определяется как передача энергии из источника ее генерирования или хранения в точку ее рабочего применения. Посмотрите на электричество: электрическая энергия хранится в батарее, затем передается по проводам к электромотору, где преобразуется в механическую энергию работы.

Механическая мощность может быть передана на большие расстояния различными способами. В данном блоке основной акцент будет сделан на передачу механической энергии в форме вращательного движения (например, если присутствует ввод от стороны вращения при определенном крутящем моменте, мощность которого необходимо преобразовать в другую форму на выходе).

Ось передает движение от точки к точке по оси движения. Одним из распространенных примеров этого процесса является ведущая ось автомобиля. В осях мощность передается через шпонки, шлицы и многоугольные оси.

В VEX в качестве элемента системы движения используются четырехсторонние многоугольные (квадратные) оси. Это означает, что ось будет передавать крутящий момент непосредственно к любому элементу с квадратным отверстием, соответствующем форме оси. Квадратная ось имеет скругленные грани, что позволяет использовать ее также в конструкциях с круглыми отверстиями.

Читайте так же:
Виды пил для ручной обработки древесины

Еще одним способом передачи механической мощности являются зубчатые передачи (ЗП). Существует множество различных зубчатых передач, часто встречающихся в мире.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПРЯМОЗУБЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Наиболее распространенным типом передач являются цилиндрические прямозубые передачи. Когда люди думают о передачах, они представляют именно их.

Цилиндрические прямозубые шестерни передают движение между двумя валами, вращающимися параллельно друг другу. Эти шестерни характеризуются формой зубьев, расположенных прямо и параллельно оси, на которой вращаются. Эти основная форма передачи механической мощности в системе проектирования VEX Robotics Design System. Помимо прочего, цилиндрические прямозубые передачи встречаются практически во всех существующих в мире механизмах, от автомобилей до механизмов, открывающих лотки DVD-плееров.

КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Конические шестерни имеют форму конуса и передают мощность между валами, оси движения которых пересекаются.

Конические передачи могут передавать мощность между валами при разных углах, но наиболее распространенным типом конической передачи является передача с углом 90 градусов, как показано в примере выше.

КОРОННЫЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Коронные шестерни представляют собой разновидность конических шестерен, где зубья располагаются перпендикулярно торцу шестерни.

Коронные шестерни могут зацепляться с коническими и цилиндрическими прямозубыми шестернями (как показано в примере выше) таким образом, чтобы движение передавалось между валами с пересекающимися осями вращения. .

ЧЕРВЯЧНЫЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Червячные передачи всегда состоят из червячной шестерни (червяка) и червячного колеса, зацепляющихся друг с другом для передачи мощности между перпендикулярными валами, оси вращения которых располагаются на удалении друг от друга.

Червячная шестерня по форме напоминает винт. При вращении она поворачивается, зацепляясь с червячным колесом. Данный тип парной передачи используется для создания большого механического преимущества в пределах малого пространства. В этой парной передаче, червячная шестерня может направлять червячное колесо, но червячное колесо не может управлять движением червячной шестерни. Поэтому червячные передачи полезны в механизмах, где необходимо исключить возможность обратного хода.

КОСОЗУБЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ:

Косозубые шестерни напоминают по форме цилиндрические, но их зубья закручены по форме спирали. Эти шестерни могут использоваться для передачи мощности между двумя параллельными либо между двумя перпендикулярными не пересекающимися осями движения.

ЭПИЦИКЛИЧСКИЕ (ПЛАНЕТАРНЫЕ) ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Комплект эпициклических, или планетарных, шестерен состоит из одной или нескольких планетарных шестерен (Planet), вращающихся по шестерне внешнего кольца и приводимых в движение центральной шестерней (Sun). Перемещаясь, планетарные шестерни обычно одновременно двигают водило планетарной передачи.

Читайте так же:
Чем приварить нержавейку к нержавейке

Интересно то, что планетарные передачи могут использоваться несколькими способами, при этом разные шестерни будут выполнять функции входов и выходов. Например, центральная шестерня (Солнце) может использоваться в качестве входа, а водило — в качестве выхода, если кольцевая шестерня находится в неподвижном положении, либо кольцевая шестерня может использоваться в качестве входа и центральная — в качестве выхода, если водило находится в неподвижном положении. Суммарное механическое преимущество планетарной передачи изменяется в зависимости от используемой конфигурации.

РЕЕЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ:

Реечная передача — это передача, монтируемая на прямой рейке таким образом, чтобы при приложении крутящего момента со стороны цилиндрической шестерни (шестерни зубчатой рейки) она перемещалась линейно.

Реечные передачи часто используются для преобразования вращательного движения в линейное движение. В автомобилях данный тип передач используется для преобразования вращательного движения рулевого колеса в линейное движение влево и вправо для управления направлением движения автомобиля. Поэтому тип управления автомобилем называется «реечным».

В соревновательной робототехнике существует множество применений реечной шестерни для создания линейных исполнительных механизмов для приводов.

Классификация механических передач поступательного действия

В строительных машинах для преобразования вращательного движения в другие виды движений с целью передачи этого движения на рабочий орган применяются различные механизмы.

Реечный механизм, винтовой и кулисный

В строительных машинах для преобразования вращательного движения в другие виды движений с целью передачи этого движения на рабочий орган применяются различные механизмы.

Реечный механизм

применяется для преобразования вращательного движения в поступательное.
Конструкция: ведущее зубчатое колесо и ведомая зубчатая рейка.

Винтовой механизм

применяется для преобразования вращательного движения в поступательное.
Конструкция: ведущий винт и ведомая гайка.

Винтовой механизм

Кулачковый механизм

применяется для преобразования вращательного движения в поступательное.
Конструкция: ведущий кулачок и ведомый шток с пружиной.

Кулачковый механизм

Эксцентриковый механизм

применяется для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
Конструкция: эксцентрик, шатун, ползун.

Эксцентриковый механизм

Кривошипно-шатунный механизм

применяется для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
Конструкция: ведущий коленчатый вал с кривым шипом, ведомый шатун, ползун.

Кривошипно-шатунный механизм

Кулисный механизм

применяется для преобразования вращательного движения в качающееся движение кулис.
Конструкция: ведущий диск, ползун, ведомая кулиса.
Применяется в бетононасосах.

Кулисный механизм

Мальтийский механизм

применяется для преобразования непрерывного вращающегося движения в прерывистое вращающееся движение.
Конструкция: ведущий диск с рычагом, ведомая мальтисса.

Храпповой механизм

применяется для преобразования вращательного движения в прерывистое вращательное движение, но с остановкой и торможением.
Конструкция: ведущий элемент — храпповик, ведомый — собачка (остановочный элемент).

Храпповой механизм

Планетарный механизм

преобразует вращательное движение с большим передаточным числом, когда геометрические оси валов ведущего и ведомого расположены соосно.
Конструкция: ведущее — зубчатое колесо, ведомое — зубчатое колесо, закрепленное на рычаг-водило.

Читайте так же:
Машинка автомат прыгает при отжиме что делать

Пример сложного совместного использования различных механизмов в часах:

Часовой механизм

Дата публикации статьи: 26 февраля 2014 в 00:28
Последнее обновление: 29 сентября 2021 в 11:11

Механические передачи. Общие сведения

Для увеличения производительности и облегчения физического и умственного труда человека создаются машины – механические устройства, выполняющие движения для преобразования энергии, материалов или информации. Всякая машина состоит из одного или нескольких механизмов – системы тел, служащих для преобразования движений. Работа машин обязательно сопровождается тем или иным движением ее органов, и в этом заключается основное отличие машин от сооружений – мостов, зданий и т.д. Устройства, предназначенные для измерений, производ­ственного контроля, управления машинами, регулирования технологических процессов, учета и других функций, называются приборами. Приборы также состоят из механизмов.

Для приведения в движение рабочих машин им передается механическая энергия от машин-двигателей. В подавляющем большинстве случаев двигатели и исполнительные органы рабочих машин связываются не непосредственно, а с помощью механизмов, называемых передачами, которые бывают механическими, гидравлическими, пневматическими и электрическими. В дальнейшеммы будем заниматься только механическими передачами.

В технике наиболее распространено вращательное движение, поэтому передачи для преобразова­ния этого движения применяются весьма широко. Преобразование скорости вращательного движения сопровождается изменением вращающего момента. Механизм, предназначенный для передачи энергии от двигателя к ее потребителям с увеличением вращающих моментов за счет уменьшения частоты вращения, называетсясиловой передачей, илитрансмиссией.

Классификация и основные характеристики передач.В самом общем виде передачи можно классифицировать по способу передачи движения: передачи трением (фрикционные, ременные); передачи зацеплением(зубчатые, червячные, цепные, винт – гайка); по способу соединениязвеньев: передачи с непосредственным контактом (фрикционные, зубчатые, червячные, винт –гайка); передачи гибкой связью(ременные, цепные).

Звено передачи, которое получает движение от машины-двигателя, называется ведущим; звено, которому передается движение, называется ведомым; кроме того, в передачах бывают промежуточные звенья.

На рис. 1.36 схематически изображены передача гибкой связью (а) и передача с непосредствен­ным контактом (б),причем индексом 1 обозначены параметры, относящиеся к ведущему звену, а индексом 2 – к ведомому. Обратим внимание на то, что в первой из изображенных передач направление вращения ведущего и ведомого звеньев совпадают, а во второй – изменяется на противоположное.

Основные характеристики передачи: передаточное число, передаваемая мощность и КПД.

Передаточным отношениемназывается отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена. Передаточное отношение может быть больше, меньше или равно единице.

Читайте так же:
Пилочки для лобзика по металлу

Передаточным числомпередачи называется отношение большей угловой скорости к меньшей. Передаточное число не может быть меньше единицы.

В целях унификации обозначений передаточные отношения и передаточные числа всех передач будем обозначать и,при необходимости с двойным индексом, соответствующим индексам звеньев передачи. Итак, передаточное отношение:

Рис. 1.36. Виды передач по способу соединения звеньев

Отметим, что в расчетные формулы на прочность деталей машин всегда входят передаточные числа, т.е. и ≥ 1.

Передачи, у которых угловая скорость ведомого звена меньше угловой скорости ведущего, называются понижающими, или редукторами; в противном случае передачи называются повышающими.

Механические передачи бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Передаточное отношение ряда последовательно соединенных передач равно произведению их передаточных отношений. Например, для двухступенчатого редуктора:

Передачи выполняют либо с постоянным, либо с переменным передаточным отношением, причем изменение передаточного отношения может быть ступенчатым или бесступенчатым. Ступенчатое регулирование передаточного отношения осуществляется, например, коробками скоростей металлорежущих станков, автомобилей, тракторов. Механизм для плавного изменения передаточного отношения называется бесступенчатой передачей, или вариатором.

На рис.1.36 показаны две передачи, в которых к ведущему звену 1 приложен вращающий момент Т1,спомощью гибкой связи или непосредственно передающий ведомому звену 2 окружную силу F1.Очевидно, что для любого звена вращающий момент и окружная сила связаны зависимостью:

откуда окружная сила:

Согласно третьему закону Ньютона, окружные силы ведущего и ведомого звеньев равны (но противоположно направлены), следовательно, вращающие моменты на ведущем и ведомом валах будут различны и пропорциональны диаметрам соответствующих звеньев.

Из теоретической механики известно, что мощность Р при вращательном движении:

Отношение мощности Р2на ведомом валу передачи к мощности Р1на ведущем валу называется механическим коэффициентом полезного действия (КПД) и обозначается:

Механический КПД характеризует механические потери в передаче; для различных передач КПД находится в пределах от 0,25 до 0,98.

В многоступенчатых передачах (при последовательном соединении ступеней) общий КПД определяется как произведение КПД каждой ступени в отдельности:

Иногда КПД передачи определяют как произведение КПД отдельных элементов этой передачи. Например, для одноступенчатого зубчатого редуктора общий КПД:

где ηз ηр – коэффициенты, характеризующие потери энергии соответственно: в зацеплении колес, в одной паре подшипников, на перемешивание и разбрызгивание масла в корпусе редуктора.

Если потери в передаче невелики, то ими пренебрегают и принимают:

Предельное состояние передачи, при котором становится возможной потеря ее работо­способности, называется нагрузочной способностью. Понятие запаса нагрузочной способности включает в себя понятие запаса прочности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector