Санкт-Петербург: 8-812-402-70-55
Москва: 8-495-125-70-55

info@reductory.ru
Название организации:
Имя:
Номер телефона:
Email:
Город:
Адрес доставки:
Требуемая продукция:
ОтменаПодтвердить

Глава 8 Зубчатые передачи

Механической передачей называют механизм, который преобразует параметры движения двигателя при передаче исполнительным органам машины (рис. 8.1, а). Необходимость введения передачи как
промежуточного звена между двигателем и исполнительными органами машины связана с решением различных задач.
i_8_1.jpgНапример, в автомобилях и других транспортных машинах требуется изменять величину скорости и направление движения, а на подъемах и при трогании с места в несколько раз увеличивать вращающий момент на ведущих колесах» Сам автомобильный двигатель не может выполнить эти требования, так как он работает устойчиво только в узком диапазоне изменения вращающего момента и угловой скорости. При выходе за пределы этого диапазона двигатель останавливается (глохнет). Подобно автомобильному, слабо регулируются многие другие двигатели, в том числе и большинство электродвигателей.
Согласование режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов машины осуществляют с помощью передач.
В некоторых случаях регулирование двигателя возможно, но нежелательно по экономическим причинам, так как двигатели имеют низкий к.п.д. за пределами нормального режима работы.
Масса и стоимость двигателя при одинаковой мощности понижаются с увеличением его быстроходности; оказывается экономически целесообразным применение быстроходных двигателей с передачей, понижающей угловую скорость, вместо тихоходных двигателей без передачи. Роль понижающей передачи в современном машиностроении значительно возросла в связи с широким распространением быстроходных двигателей.
В некоторых случаях передачи используют как преобразователи вращательного движения в поступательное, винтовое и др.
Краткое перечисление основных функций передач позволяет отметить их большое значение для машиностроения. В связи с этим совершенствованию и развитию передач уделяют много внимания: расширяют пределы передаваемой мощности и скорости, снижают габариты и массу, увеличивают долговечность и пр.
В машиностроении применяют механические, электрические, гидравлические и пневматические передачи. Наиболее распространены механические передачи. Их применяют не только как самостоятельные, но и в сочетании с другими видами передач.

В курсе «Детали машин» изучают только механические передачи общего назначения. Все механические передачи разделяют на две основные группы: передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные); передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червяч¬ные, цепные, винтовые).
Ниже приведены основные параметры передач. В каждой передаче (рис. 8.1,6) различают два основных вала: входной и выходной, или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.
Основные характеристики передач: мощность Ργ на входе и Р2 на выходе, Вт; быстроходность, которая выражается частотой вращения пх на входе и Пу на выходе, мин-1, или угловыми скоростями ωχ и со2, с . Эти характеристики минимально необходимы и достаточны для проведения проектного расчета любой передачи.
Кроме основных различают производные характеристики: коэффициент полезного действия (к.п.д.)
Л =    или η = 1 -Pr/Pl9
где Рг — мощность, потерянная в передаче;
передаточное отношение, определяемое .в направлении потока мощности,
i = (oJ(o2 = nJn2.
Производные характеристики часто используют взамен основных. Например, передачу можно определить с помощью
Л, п\> U η.
При /> 1, п1>п2 передача понижающая, или редуктор. При /<1, ηγ<η2 передача повышающая, или мультипликатор.
Наибольшее распространение имеют понижающие переда¬чи, так как частота вращения исполнительного механизма в большинстве случаев меньше частоты вращения двигателя.
Передачи выполняют с постоянным или переменным (регулируемым) передаточным отношением. Как те, так и другие широко распространены. Регулирование передаточного отношения может быть ступенчатым или бесступенчатым. Ступенчатое регулирование выполняют в коробках скоростей с зубчатыми колесами, в ременных передачах со ступенчатыми шкивами и т. п.; бесступенчатое регулирование— с помощью фрикционных или цепных вариаторов. Применение того или иного способа регулирования переда¬точного отношения зависит от конкретных условий работы машины, которую обслуживает передача. Механические передачи ступенчатого регулирования с зубчатыми колесами обладают высокой работоспособностью и поэтому широко применяются в транспортном машиностроении, станкостроении и т. п. Механические передачи бесступенчатого регулирования обладают меньшей нагрузочной способностью и имеют меньшее распространение. Их применяют в основном для малых мощностей (до 10...15 кВт). Конкурентами этих передач являются электрическая и гидравлическая передачи, которые позволяют передавать большие мощности и иметь сравнительно простую систему автоматического регулирования.

При расчете передач часто используют следующие зависимости между различными параметрами: выражение мощности Р9 Вт, через окружную (тангенциальную) силу Fv Η, и окружную скорость ν, м/с, колеса, шкива, барабана и т. п.:
P = Ftv;
выражение вращающего момента Г, Η • м, через мощность Ρ, Вт, и угловую скорость ω, с-1:
Τ=Ρ/ω, где ω = πη/30;
связь между вращающими моментами на ведущем и ведомом Τ2 валах через передаточное отношение i и КПД η:
Т2 = ТХ1Г\.

В курсе «Детали машин» изучают методы расчета зубчатых передач на прочность и долговечность. При этом предполагается, что из курса «Теория механизмов» изучающим известны расчеты геометрии зацепления и способы изготовления зубчатых колес. Некоторые сведения по этим вопросам излагаются в курсе «Детали машин» в том объеме,
какой необходим для уяснения основных положений расчета на прочность.
Принцип действия и классификация. Принцип действия зубчатой передачи основан на зацеплении пары зубчатых колес (рис. 8.2).

 
i_8_2.jpgПо расположению осей валов различают: передачи с параллельными осями, которые выполняют с цилиндрическими колесами внешнего или внутреннего зацепления (рис. 8.2, а, б); передачи с пересекающимися осями — конические колеса (см. рис. 8.29); передачи с пересекающимися осями — цилиндрические винтовые (см. рис. 8.56), конические гипоидные (см. рис. 8.57), червячные (см. рис. 9.1). Кроме того, применяют передачи между зубчатым колесом и рейкой (рис. 8.2, в).
По расположению зубьев на колесах различают передачи: прямозубые (рис. 8.2) и косозубые (см. рис. 8.23).
По форме профиля зуба различают эвольвентные и круговые. Наиболее распространен эвольвентный профиль зуба, предложенный Эйлером в 1760 г. Он обладает рядом существенных технологических и эксплуатационных преимуществ. Круговой профиль зуба предложен М. Л. Новиковым в 1954 г. По сравнению с эвольвентным он позволяет повысить нагрузку передач.

i_8_3.jpgОценка и применение. Основные преимущества зубчатых передач: высокая нагрузочная способность и, как следствие,
малые габариты (рис. 8.3, где а — зубчатая, б—ременная, в — клиноременная, г — цепная передачи с одинаковы¬ми параметрами); боль¬шая долговечность и на¬дежность работы (на¬пример, для редукторов общего применения
установлен ресурс ~30 000 ч); высокий к.п.д. (до 0,97...0,98 в одной ступени); постоянство передаточного отношения (отсутствие проскальзывания); возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с), мощностей (до десятков тысяч кВт) и передаточных отношений (до нескольких сотен и даже тысяч).




Среди недостатков зубчатых передач можно отметить повышенные требования к точности изготовления, шум при больших скоростях, высокую жесткость, не позволяющую компенсировать динамические нагрузки . Отмеченные недостатки не снижают существенного преимущества зубчатых передач перед другими. Вследствие этого зубчатые передачи наиболее широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Из всех перечисленных выше разновидностей зубчатых передач наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надежные и малогабаритные. Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.