Механические передачи

Лекция 9.

Общие сведения.

Для привода машин используются двигатели. Однако двигатель непосредственно не соединяют с рабочим (исполнительным) органом машины. Это объясняется многими причинами и, в частности, тем, что скорость вращения двигателя и рабочего органа машины не одинаковы. Например, угловая скорость барабана конвейера значительно меньше, чем угловая скорость вала двигателя.

Изготавливать же двигатели к каждой конкретной машине, т.е. с параметрами близкими к рабочим параметрам машины экономически не оправдано, а иногда просто невозможно. В связи с этим и приходится между двигателем и рабочим органом машины вводить так называемые передаточные устройства или проще передачи.

Итак, передачей называется механизм, передающий от двигателя к рабочей машине мощность с изменением при этом частоты вращения или угловой скорости и крутящего момента. Таким образом, передача служит для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов машины. Место установки передачи всегда между двигателем и рабочей машиной. Идеальный случай конструкции машины – отсутствие передачи. Передачи служат также для изменения параметров машины (т.е. для регулировки скорости), преобразования вращательного движения в поступательное. Для изменения направления движения, в качестве предохранительных устройств, для разветвления потока мощности от одного двигателя к небольшим машинам.

Все передачи разделяются на повышающие (когда угловая скорость машины больше скорости двигателя) и понижающие.

В машиностроении применяются различного рода передачи: механические, электрические, пневматические, гидравлические. В курсе «Основы машиноведения» в основном изучаются понижающие передачи и только механические.

Механические передачи обладают существенными достоинствами по сравнению с другими видами передач. Они обладают высокой надежностью в эксплуатации, их кинематические параметры лежат в весьма широком диапазоне, обладают достаточно высоким КПД, просты в изготовлении и эксплуатации, обладают малыми габаритами и применяются как при малых, так и достаточно больших расстояниях между двигателем и исполнительным органом машины.

Все механические передачи разделяются на две основные группы:

1. передачи, основанные на использовании трения (это фрикционные и ременные передачи);

2. передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, винтовые и цепные).

В дело развития передач большой вклад внесли русские и советские ученые, в том числе и ученые нашего института, в частности, нашей кафедры.

В любой передаче чаще всего применяются тела вращения – валы, шкивы, шестерни, звездочки и т.д. Условились называть вал, который соединяется с двигателем входным или ведущим и всем его параметрам присваивать индекс 1, а вал, который соединяется с исполнительным органом – выходным или ведомым и, если нет других промежуточных валов, всем его параметрам присваивать индекс 2.

входной вал

выходной вал

Между входным и выходным валами могут располагаться промежуточные валы (например, в многоступенчатом редукторе).

Основные кинематические и силовые параметры.

Основными параметрами передачи являются:

1. Угловая скорость w валов или частота вращения валов n. Зависимость между этими скоростями и линейной скоростью известны:

w = πn/30 = V/R [1/сек] V = πdn/60 [м/сек]

2. Передаточное отношение.

Передаточное отношение есть отношение скорости вращения ведущего вала к ведомому:

u = w1/w2 = n1/n2 = R1/R2 = z2/z1

если u>1, то передача понижающая;

если u<1, то передача повышающая (мультипликатор).

В свою очередь u = u1,u2,u3…un.

3. КПД передачи определяется как произведение КПД всех передач.

η1 = Р2/Р1, η2 = Р3/Р2: η = η1, η2, η3… ηn.

4. Мощность на валах. Мощность на ведущем Р1 валу всегда больше мощности Р2 на ведомом валу на величину потерь в передаче

Р2 = Р1 · η1; Р = Р2· η2 = Р2· η1· η2.

5. Зависимость между моментами.

Т = Р[нм/с]/w[1/с] [нм];

Т = Р[вт]/ w[1/с] = Р[квт]·10¯³/πn/30 = 9550 Р/n [квт]/ [об/мин] [нм;];

Т2 = Т1·u1· η1; Т3 = Т2· u2· η2 = Т1·u1·u2· η1· η2.

6. Окружная сила.

Ft = 2T/d [нм]/[м] [Н]; Ft = P[нм/сек]/V[м/сек] [Н].

Дата добавления: 2014-01-07