Область применения ременных передач
Урок №28
Тема урока: Червячные и гипоидные зубчатые передачи. Планетарная и зубчато-реечная передачи
1. Что такое "червячная передача"
Червячная передача – это зубчато-винтовая передача, движение в которой преобразуется по принципу винтовой пары с присущим ей повышенным скольжением.
Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, оси которых перекрещиваются в пространстве. Наиболее часто угол перекрещивания Θ составляет 90°. Ведущим (в большинстве случаев) является червяк, представляющий собой зубчатое колесо с малым числом(z1= 1...4)зубьев(витков), похожее на винт Архимеда с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой.
Червячное колесо выполняется косозубым. Для увеличения длины контактных линий в зацеплении с червяком зубья червячного колеса в осевом сечении имеют форму дуги.
В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим или с глобоидным червяком.
Качественные показатели глобоидной передачи выше, поскольку она имеет повышенный КПД и более высокую несущую способность. Однако, червячная передача с глобоидным червяком сложнее в изготовлении, сборке и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызываемому, например, изнашиванием подшипников. На практике чаще всего применяют передачи с цилиндрическими червяками.
В зависимости от профиля винтовой поверхности червяка червячные передачи бывают с эвольвентными, архимедовыми, конволютными и нелинейчатыми червяками. Получение того или иного вида винтовой поверхности у витков червяка зависит от способа нарезания.
|
|
|
Нарезание линейчатых винтовых поверхностей осуществляют на универсальных токарно-винторезных станках, когда прямолинейная кромка резца воспроизводит эвольвентную, конволютную или архимедову поверхность.
Достоинства червячных передач
· Возможность получения большого передаточного числа и в одной ступени(до 80 и более).
· Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.
· Плавность и бесшумность работы.
· Возможность получения самотормозящей передачи, т.е. допускающей движение только от червяка к колесу и имеющей высокое сопротивление обратному движению. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устройства, препятствующего вращению колес(например, под действием силы тяжести поднимаемого груза).
· Возможность получения точных и малых перемещений(это свойство червячной передачи широко используется в приборостроении).
Недостатки червячных передач
· Сравнительно низкий КПД вследствие повышенного скольжения витков червяка по зубьям колеса и значительное в связи с этим выделение теплоты в зоне зацепления.
|
|
|
· Необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов (чаще всего – сплавы меди).
· Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.
· Необходимость регулирования зацепления (средняя плоскость венца червячного колеса должна совпадать с осью червяка).
Геометрия червячной передачи
Геометрические размеры червяка и колеса определяют по формулам, аналогичным формулам для зубчатых колес. В червячной передаче расчетным является осевой модуль червяка m, равный торцовому модулю червячного колеса. Значения осевого модуля червяка (в мм) выбирают из ряда: ...4; 5; 6,3; 8....
делительный диаметр, т.е. диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины:
d1= m q,
где: q– число модулей в делительном диаметре червяка или коэффициент диаметра червяка. С целью сокращения номенклатуры зуборезного инструмента значения q стандартизованы: 8; 10; 12,5; 16; 20...
расчетный шаг червяка:
P = π m,
ход витка:
Ph= P z1,
где: z1– число витков червяка: 1, 2 или 4 (z1= 3 стандартом не предусмотрено);
|
|
|
угол профиля α: для эвольвентных, архимедовых и конволютных червяков
α = 20°;
для червяков, образованных тором, α = 22°;
диаметр вершин витков:
dα1= d1+ 2m,
диаметр впадин витков:
df1= d1– 2,4m,
2. Гипоидные зубчатые передачи
Гипоидная зубчатая (шестеренчатая) передача отличается от обычной, с прямыми или косыми зубьями, тем, что ее зубья криволинейны. Они изогнуты по особой геометрической кривой – гиперболоиде, что видно на рисунке. Отсюда и название: гипоида – сокращенное от гиперболоида.
Основных особенностей у гипоидной передачи две. Во-первых, она может быть применена только в узлах со скрещивающимися осями зубчаток. Пытаться построить гипоидную передачу с параллельными валами смысла нет: ее сразу же заклинит.
Во-вторых, оси валов должны быть дополнительно смещены друг относительно друга, иначе снова заклинивание. Величина смещения должна быть точно согласована с математическими параметрами гипоиды, это так называемое гипоидное смещение.
Ее недостатки
Однако у гипоидной передачи есть и существенные недостатки, помимо сложности изготовления и, соответственно, дороговизны. При вращении шестерен возникает, из-за того, что зубья изогнуты, усилие, действующее вдоль оси малой, ведущей шестерни. Вследствие этого гипоидная передача очень чувствительна к износу, качеству изготовления не только шестерен, но и всех ее деталей, особенно подшипников. При ее неточной регулировке она легко заклинивает, особенно при смене направления вращения, при включении заднего хода.
|
|
|
3. Планетарная передача
Планетарная передача (далее — ПП) —механическая передача вращательного движения, за счёт своей конструкции способная в пределах одной геометрической оси вращения изменять, складывать и раскладывать подводимые угловые скоростии или крутящий момент. Обычно является элементом трансмиссии различных технологических и транспортных машин.
Конструктивно ПП всегда представляет собой набор взаимозацепленных зубчатых колёс(как минимум, не менее 4-х), часть из которых (не менее 2-х) имеет общую геометрическую неподвижную ось вращения, а другая часть (также, не менее 2-х) имеет подвижные оси вращения, концентрически вращающиеся на так называемом «водиле» вокруг неподвижной. Зубчатые колёса на неподвижной оси всегда связаны друг с другом не напрямую, а через зубчатые колёса на подвижных осях, а ввиду того, что вторые способны не только вращаться относительно первых, но и обкатывать их, тем самым передавая поступательное движение на водило, все звенья ПП на которые можно подавать/снимать мощность получают возможность вращаться дифференциально, с тем лишь условием, что угловая скорость любого такого звена не абсолютно хаотична, а определяется угловыми скоростями всех остальных звеньев.
4. Зубчато-реечная передача
Реечная передача, главными компонентами которой являются рейка и шестерня, является одной из разновидностей, широко используемых в технике цилиндрических зубчатых передач. Ее основным предназначением является преобразование возвратно-поступательного движения рейки во вращательное движение шестерни, и наоборот.
Одним из частных случаев цилиндрической зубчатой передач является передача зубчато-реечная. Собственно говоря, наличествующая в ней рейка– это с технической точки зрение тоже зубчатое колесо, диаметр которого стремится к бесконечности.
ЗАДАНИЕ К УРОКУ №28
Ответить на следующие вопросы и отправить ответы по электронной почте.
1. Что такое червячная передача?
2. Для чего применяют червячные передачи?
3. Каким выполняется червячное колесо?
4. Чем гипоидная зубчатая передача отличается от обычной?
5. К чему очень чувствительна гипоидная передача?
6. Что такое планетарная передача?
7. Что является главными компонентами реечной передачи?
Урок №29
Тема урока: Ременные и фрикционные передачи. Вариаторы. Цепные передачи. Передачи зубчатым ремнём. Передаточное отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев, передаточное число
1. Ременные передачи
Общие сведения о ременных передачах
Ременные передачи относятся к передачам трением (фрикционным), у которых передача мощности осуществляется за счет сил трения, возникающих между ведущим, ведомым и промежуточным звеном – упругим ремнем(гибкой связью).
Ведущее и ведомое звено обычно называют шкивами. Этот тип передач обычно применяется для соединения валов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.
Для нормальной работы ременной передачи необходимо предварительное натяжение ремня, которое может осуществляться за счет перемещения одного из шкивов, за счет натяжных роликов или установки двигателя(механизма)на качающейся плите.
По взаимному расположению валов и ремня:
· с параллельными геометрическими осями валов и ремнем, охватывающим шкивы в одном направлении –открытая передача(шкивы вращаются в одном направлении);
· с параллельными валами и ремнем, охватывающим шкивы в противоположных направлениях –перекрестная передача(шкивы вращаются во встречных направлениях);
· оси валов перекрещиваются под некоторым углом(чаще всего 90°, )–полуперекрестная передача;
Достоинства ременных передач
К достоинствам ременных передач относятся следующие их свойства:
· Простота конструкции, малая стоимость изготовления и эксплуатации.
· Возможность передачи мощности на значительное расстояние.
· Возможность работы с высокими частотами вращения.
· Плавность и малый шум в работе вследствие эластичности ремня.
· Смягчение вибрации и толчков благодаря упругости ремня.
· Предохранение механизмов от перегрузок и ударов за счет возможности ремня проскальзывать(к передачам с зубчатым ремнем это свойство не относится).
· Электроизолирующая способность ремня используется для предохранения ведомой части машин с электроприводом от появления опасных напряжений и токов.
Область применения ременных передач
Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число может быть не строго постоянным(конвейеры, приводы станков, дорожных и сельскохозяйственных машин и т. п.). Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах, требующих постоянного значения передаточного числа.
Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до50 кВт, но может достигать 2000 кВт и даже более. Скорость ремня v = 5…50 м/сек, а в высокоскоростных передачах – до 100 м/сек и выше.
2. Цепные передачи
Общие сведения о цепных передачах
Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Мощность в цепной передаче посредством многозвенной шарнирной цепи передается от ведущей к ведомой звездочке, размещенных на параллельных валах.
Классификация цепных передач
Цепные передачи классифицируют по типу применяемой цепи. В настоящее время применяют роликовые, втулочные и зубчатые цепи, которые, в свою очередь, могут быть однорядными и многорядными.
Достоинства цепных передач
По сравнению с зубчатыми передачами:
Преимущество цепных передач в сравнении с зубчатыми заключается в том, что они способны передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях(до 8 м).
По сравнению с ременными передачами:
По сравнению с ременными передачами(передачами трением)цепные передачи(передачи зацеплением)выгодно отличаются компактностью, способностью передавать бóльшие мощности при одинаковых размерах, постоянством передаточного числа и меньшей требовательностью к предварительному натяжению цепи (иногда предварительный натяг для цепных передач не применяется).
3. Вариаторы
Область применения вариаторов
Вариаторы служат для плавного (бесступенчатого) изменения на ходу частоты вращения ведомого вала при постоянной частоте вращения ведущего вала. Бесступенчатое регулирование скорости способствует повышению производительности работы машины вследствие возможности выбора оптимального режима, оно благоприятно для автоматизации и управления на ходу.
В качестве механизма главного движения в вариаторах применяют передачи разного типа – фрикционные, ременные, цепные. Их выполняют в виде отдельных механизмов с непосредственным контактом ведущего и ведомого катков, с промежуточным элементом (например, ремнем) и планетарные.
Одной из основных характеристик вариатора является диапазон регулирования, равный отношению максимальной частоты вращения ведомого катка n2max к его минимальной частоте вращения n2min:
Д = n2max/n2min= u2max/u2min.
Обычно для одноступенчатых вариаторов диапазон регулирования выбирают в пределах Д= 3...8.
Разновидности вариаторов
В зависимости от формы тел качения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и другие.
4. Передачи зубчатым ремнём
Зубчато-ременная передача является своеобразным гибридом ременной и зубчатой передач. Зубцы ремня находятся в зацеплении с выступами-зубцами на поверхности шкивов. Этим обеспечивается строгое постоянство передаточного числа и отсутствие проскальзывания. В то же время тяговое усилие воспринимается сердечником ремня, изготовляемым из металлических тросов или кордшнура.
5. Передаточное отношение угловых скоростей
i = i12 = ω1 / ω2 = n1 / n2
Где i12 — передаточное отношение от звена 1 к звену 2 (звено 1 — ведущее, звено 2 — ведомое; ω1, ω2 — угловые скорости звеньев; n1, n2 — частоты вращения звеньев.
ЗАДАНИЕ К УРОКУ №29
Ответить на следующие вопросы и отправить ответы по электронной почте.
1. Приведите определение ременной передачи.
2. Как обычно называют ведущее и ведомое звено ременной передачи?
3. Есть ли возможность передачи мощности на значительное расстояние у ременной передачи?
4. Область применения ременной передачи?
5. К чему относится цепная передача?
6. Какие бывают вариаторы?
7. Как обозначают передаточное отношение?
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 61; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!