Лекция 8. 2. Кинематические и силовые отношения в передачах

3.

2.

1.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПЕРЕДАЧАХ

1. Назначение передач

2. Кинематические и силовые отношения в передачах

3. Смазочные материалы

«Назначение передач»

Большинство современных машин создается по схеме двигатель – передача – рабочий орган машины. Все двигатели для уменьшения массы, габаритов и стоимости выполняют быстроходными с узким диапазоном регулирования скоростей.

Передачами называют механизмы, служащие для передачи механической энергии на расстоянии. При этом функции передачи энергии, как правило, совмещают с решением следующих основных задач:

1. согласование угловых скоростей рабочих органов машин и двигателей, которое обеспечивается путем преобразования угловой скорости ω [омега] и вращающего момента М при постоянной мощности двигателя Р (двигатели имеют большие скорости, рабочие же органы машины для выполнения своих функций часто требуют больших моментов при относительно малых скоростях);

2. регулирование и реверсирование (изменение направления) скорости рабочего органа машины при постоянной угловой скорости двигателя;

3. преобразование вращательного движения двигателя в поступательное, винтовое или другое движение рабочего органа машины.

Классификация передач

По принципу передачи движения от ведущего звена к ведомому передачи делятся на две группы: передачи трением – с непосредственным контактом жестких тел (фрикционные) и гибкой связью (ременные); передачи зацеплением – с непосредственным контактом твердых тел (зубчатые, винтовые и червячные) и гибкой связью (цепные).

«Кинематические и силовые отношения в передачах»

В каждой передачи различают два основных вала ведущий 1 и ведомый 2. Передача, состоящая только из ведущего и ведомого звеньев, называется одноступенчатой. Параметры одноступенчатой передачи, относящиеся к ведущему звену (вал с насаженными на него зубчатыми колесами, шкивами и т.п.), снабжают индексом 1, а к ведомому – 2.

Основные характеристики передач: мощность Р₁ на ведущем и Р₂ на ведомом валах (кВт) и угловая скорость ω₁ [омега] ведущего и ω₂ [омега] ведомого валов (рад/с). Эти характеристики минимально необходимы и достаточны для выполнения проектировочного расчета любой передачи.

Кроме основных различают производственные характеристики: механический к.п.д. η [эта] передачи

η = Р₁ / Р₂;

окружная скорость ν = ωd / 2,

где d – диаметр колеса, шкива и т.п. При отсутствии скольжения окружные скорости обоих звеньев равны, т.е. ν₁ = ν₂.

Передаточное число u, определяемое в направлении потока мощности

u = ω₁ / ω₂.

Передачи для увеличения угловой скорости называют мультипликаторами или ускорителями. Примерами подобных передач являются передачи в приводе сепараторов, центрифуг, рабочие органы которых имеют угловую скорость выше угловой скорости двигателя. Передачи для уменьшения угловой скорости рабочего органа называют редукторами.

В зависимости от устройства передачи передаточное число может быть постоянным или изменяющимся – регулируемым в определенных пределах по ступенчатому (коробки скоростей с зубчатыми колесами) или плавному бесступенчатому (вариаторы) закону.

Окружная сила передачи F_t = Р/ν = 2 М₁ / d₁,

где Р – мощность, Вт.

На ведомом колесе направление окружной силы совпадает с направлением вращения, а на ведущем – противоположно ему.

Вращающий момент М = Р/ω = F_td/2.

Вращающий момент на ведущем валу М₁ = Р₁ / ω₁ [омега] – это момент движущих сил, и его направление совпадает с направлением вращения вала; момент на ведомом валу М₂ = Р₂ / ω₂ [омега] – это момент сил сопротивления, поэтому его направление противоположно направлению вращения вала.

При расчете передач часто пользуются зависимостью между вращающими моментами на валах. Эту зависимость получим, разделив выражение момента М₂ на М₁:

М₂ / М₁ = (Р₂ / Р₁) ω₁ / ω₂ = ηu

или

М₂ = М₁uη.

Для многоступенчатой передачи общий к.п.д.

η_общ = η₁ η₂ … η_{n ,}

где η₁ η₂ … η_n [эта] – к.п.д. отдельных кинематических пар (зубчатых, ременных и других передач, подшипников и т.п.).

«Смазочные материалы»

Работа передач, также как и других механизмов, происходит с относительным перемещением деталей, как правило, при наличии смазочного материала

Назначение смазки: а) уменьшение потерь на трении; б) уменьшение или предотвращение износа; в) отвод теплоты, образовавшейся при трении; г) предохранение от коррозии. Эксплуатационные свойства смазочных материалов в основном разделяют на антифрикционные (снижающие трение), противоизносные и противозадирные.

Смазочные материалы разделяют по состоянию на: а) жидкие (масла); б) пластичные (мазеобразные); в) твердые (порошки, покрытия, наполнители); г) газообразные (аэрозоли, газы).

Масла являются основными смазочными материалами машин. Они позволяют заменять внешнее трение твердых тел, неизбежно сопровождаемое изнашиванием, внутренним трением жидкости.

Важнейшим свойством масел, определяющим их смазывающую способность в условиях жидкостной смазки, является вязкость.

Вязкость или внутреннее трение жидкостей есть свойство сопротивляться сдвигу одного слоя жидкости по отношению к другому.

Вязкость масел обычно определяют и приводят в справочниках при температурах, приближающихся к рабочим, чаще всего при 40, 50 или при 100ºС. Вязкость масел существенно понижается с ростом температуры, особенно в диапазоне до 50ºС.

Другими весьма важными свойствами масел является маслянистость, т.е. способность в результате адсорбции (поглощения) образовывать на сопряженных поверхностях тонкие пленки – граничные слои, предотвращающие непосредственный контакт поверхностей.

Масла характеризуются также температурами вспышки и застывания, кислотностью, содержанием примесей, скоростью деэмульсации, т.е. скоростью отслаивания от воды, и другими свойствами.

Эксплуатационные показатели масел можно существенно повысить с помощью присадок, вводимых в масла в очень небольших количествах – от 0,005 до 5% в зависимости от типа и назначения присадок.

Применяют следующие основные группы присадок:

1. антифрикционные, снижающие силы трения, это поверхностно-активные вещества, адсорбирующиеся на поверхностях терния;

2. противоизносные, снижающие износ;

3. противозадирные присадки, служащие для предотвращения схватывания;

4. антиокислительные и антикоррозийные, повышающие сопротивление окислению смазочного материала и соответственно коррозию смазочных поверхностей.

Пластичные смазочные материалы находят практическое применение обычно при трении качения, обеспечивают ресурс в сотни и более часов и частичную герметизацию узлов, но имеют ограниченный диапазон применения по температуре. Их изготовляют путем загущения масел специальными загустителями.

Для пластичных смазочных материалов наиболее важными являются следующие характеристики: температура каплепадения (выпадения первой капли при нагреве), предел прочности, вязкость, механическая стабильность и др.

По своему назначению пластичные смазочные материалы делят на антифрикционные, консервационные и уплотнительные.

По своему составу они делятся на смазочные материалы на кальциевой основе; на натриевой или натрий-кальциевой основе; комплексные кальциевые.

Из твердых смазочных материалов основное практическое применение получили: коллоидальный графит и двусернистый молибден.

Твердые смазочные материалы применяют (как самостоятельный вид):

1) в условиях, когда жидкие и пластичные смазочные материалы неработоспособны или недопустимы по технологическому процессу;

2) в условиях редких перемещений, когда необходимо предотвратить контактную коррозию и трудно удержать жидкий или пластичный смазочный материал;

3) в случаях одноразового действия или очень малого общего срока службы.

Дата добавления: 2015-06-04