Сравнительная оценка механических передач приводов машин

Общие сведения

Для приведения в движение исполнительных механизмов большинства машин используются приводы, состоящие из двигателей, систем механических передач и муфт, соединяющих отдельные валы. Таким образом, под приводом следует понимать устройство для приведения в действие рабочего органа машины. Наибольшее распространение, благодаря простоте конструкции, достаточной надежности, относительной дешевизне и высокому КПД, получили механические приводы.

Приводы большей части машин допускают использование стандартных двигателей, муфт и механических передач. Механические приводы общего назначения классифицируют по числу и типу двигателя, а также по типу использующихся передач.

По числу двигателей приводы делятся на групповые, oдно- и многодвигателевые.

Групповой привод служит для приведения в движение нескольких отдельных рабочих органов машины. Привод этого типа используется в некоторых металлообрабатывающих станках, в различных строительных и погрузочно-разгрузочных машинах. Групповой привод имеет большие габаритные размеры, сложную конструкцию и низкий КПД.

Однодвигателевый привод распространен наиболее широко, особенно в машинах с одним рабочим органом, приводимым в движение от одного двигателя (в большинстве случаев – электродвигателя).

Многодвигателевый привод используется в сложных машинах, имеющих несколько рабочих органов или один рабочий орган, потребляющий большое количество энергии (например, конвейер большой длины). Такие приводы используются в подъемно-транспортных машинах, сложных металлообрабатывающих станках и т. п.

По типу двигателей различаются приводы: с электродвигателями, двигателями внутреннего сгорания, паровыми и газовыми двигателями, гидро- и пневмодвигателями.

В состав механических приводов могут входить такие типы передач: зубчатые (цилиндрические и конические), червячные, с промежуточной гибкой связью (ременные, цепные), передачи «винт-гайка». Передачи в приводе могут быть как однотипными, так и комбинированными.

Одной из важнейших инженерных задач при проектировании машин является выбор привода. В некоторых приводах можно вообще обойтись без механических передач (вал электродвигателя напрямую посредством муфты соединяется с валом исполнительного механизма). В других приводах используются две механических передачи и более одного или разных типов. Кинематическим параметром, который определяет потребность использования механической передачи в приводе, является его передаточное число. Общее передаточное число привода определяется отношением частоты (угловой скорости) вала двигателя к частоте (угловой скорости) приводного вала исполнительного механизма или рабочего органа машины:

.

Поскольку частота вращения вала большинства электродвигателей высокая и постоянная или изменяется в незначительных пределах, а частота вращения приводного вала исполнительного механизма обычно достаточно низкая, то передаточное число привода . Если , а изменение направления вращения приводного вала исполнительного механизма можно осуществить за счет реверса двигателя, то приводной вал рабочего органа можно соединять с валом электродвигателя непосредственно с помощью муфты. Во всех остальных случаях составной частью привода являются механические передачи.

Возможность использования в приводе машины той или иной механический передачи определяется рядом факторов: особенностями отдельных передач, общим передаточным числом привода, передаваемой мощностью и частотой вращения валов, расстоянием между валами и их взаимным расположением, наличием необходимых условий технического обслуживания, ресурсом привода и др. Для возможности общей ориентации при проектировании приводов в табл. 1 приведены основные сравнительные характеристики основных типов механических передач, которые чаще всего используются в серийных приводах энергетических, технологических и транспортных машин. Показатели относительных габаритных размеров, массы и стоимости передач приведены в сравнении с зубчатой цилиндрической передачей.

Таблица 1 – Сравнительные характеристики основных типов механических передач

Тип передач	Максимальная мощность, кВт	Максимальная окружная скорость, м/с	Средний КПД	Передаточное число, не более	Относительный габаритный размер	Относительная масса	Относительная стоимость
Зубчатая цилиндрическая			0,98		1,0	1,0	1,0
Зубчатая коническая			0,97		1,8	1,2	2,0
Червячная			0,6…0,8		1,5	1,1	1,6
Цепная			0,96		1,6	0,8	0,4
Клиноременная			0,93		5,0	0,5	0,3
Плоскоременная			0,95		10,0	0,4	0,2
Фрикционная			0,94		3,0	1,5	0,8

Наиболее рациональным является использование механических передач в виде отдельных механизмов – зубчатых и червячных редукторов, коробок скоростей, вариаторов. Редукторы обладают высокой нагрузочной способностью, малыми габаритными размерами, могут обеспечивать достаточно высокие передаточные числа, просты в эксплуатации. Коробки скоростей применяются для ступенчатого регулирования частоты вращения приводного вала исполнительного механизма или изменения направления его вращения при постоянном направлении вращения вала электродвигателя. Вариаторы обеспечивают возможность плавного бесступенчатого регулирования передаточного числа привода и его реверса. Они позволяют выбирать наиболее выгодные режимы работы машины. Однако вариаторы имеют сложную конструкцию и низкую нагрузочную способность.

Использование в приводах отдельных открытых передач (цепных, ременных) чаще обусловлено компоновкой машины, а также некоторыми их особенностями и преимуществами в сравнении с другими передачами.

Дата добавления: 2015-04-24