Для чего служат механические передачи
Детали машин
Механические передачи
Общие понятия и определения
Передачей, в общем случае, называется устройство, предназначенное для передачи энергии из одной точки пространства в другую, расположенную на некотором расстоянии от первой.
В зависимости от вида передаваемой энергии передачи делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и т.п.
Курс «Детали машин» изучает механические передачи, предназначенные для передачи механической энергии.
В общем случае в любой машине можно выделить три составные части: двигатель, передачу и исполнительный элемент.
Механическая энергия, приводящая в движение машину или отдельный ее механизм, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя, которая передается к исполнительному элементу посредством механической передачи или передаточного устройства. Передачу механической энергии от двигателя к исполнительному элементу машины осуществляют с помощью различных передаточных механизмов (в дальнейшем – передач) : зубчатых, червячных, ременных, цепных, фрикционных и т. п.
Функции механических передач
Изменение направления потока мощности.
Примером может служить зубчатая передача (редуктор) заднего моста автомобиля. Ось вращения вала двигателя у большинства автомобилей составляет с осью вращения колес прямой угол. Для изменения направления потока мощности в данном случае применяют коническую зубчатую передачу.
Регулирование частоты вращения ведомого вала.
С изменением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент. Для регулирования частоты вращения ведомого вала применяют коробки передач и вариаторы.
Коробки передач обеспечивают ступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала в зависимости от числа ступеней и включенной ступени.
Вариаторы обеспечивают бесступенчатое в некотором диапазоне изменение частоты вращения ведомого вала.
Преобразование одного вида движения в другой (вращательного в поступательное, равномерного в прерывистое и т. д.).
Классификация механических передач
В зависимости от принципа действия механические передачи разделяют на две основные группы:
Каждая из указанных групп передач подразделяется на две подгруппы:
Кроме этих основных классификационных признаков передачи подразделяют по некоторым другим конструктивным характеристикам: расположению валов, характеру изменения вращающего момента и угловой скорости, по количеству ступеней и т. д.
Классификация механических передач по различным признакам представлена ниже.
4. По характеру изменения передаточного отношения (числа) : передачи с постоянным (неизменным) передаточным отношением и передачи с переменным (изменяемым или по величине, или по направлению или и то и другое вместе) передаточным отношением.
6. По количеству ступеней преобразования движения: одно-, двух-, трех- и многоступенчатые.
Наибольшее распространение в технике получили следующие виды механических передач:
Зубчато-ременные передачи можно выделить в отдельную группу передач с промежуточной гибкой связью, поскольку они способны передавать мощность и посредством трения, и посредством зацепления.
Основные характеристики механических передач
Механическая передача
Механическая передача — механизм, служащий для передачи и преобразования механической энергии от энергетической машины до исполнительного механизма (органа) одного или более, как правило с изменением характера движения (изменения направления, сил, моментов и скоростей). Как правило, используется передача вращательного движения.
Содержание
Классификация
Цилиндрическая зубчатая передача.
Коническая зубчатая передача в приводе затвора плотины.
Реечная зубчатая передача (кремальера).
Cм. также
Ссылки по теме
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Механическая передача» в других словарях:
механическая передача — ▲ механизм редуктор. коробка передач. | мультипликатор. демультипликатор. вариатор. муфта. гидромуфта. гидротрансформатор. трансмиссия, передача. сцепление сцепная муфта, механизм транспортных машин для соединения и разъединения валов. кардан.… … Идеографический словарь русского языка
МЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА — совокупность механизмов и систем, передающих механическую энергию от двигателя потребителю посредством силового взаимодействия своих элементов. По конструкции элементов М.П. делятся на зубчатые, фрикционные, ременные, червячные и цепные. В… … Морской энциклопедический справочник
механическая передача (электропривода) — Механический преобразователь, предназначенный для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины и согласованию вида и скоростей их движения. [ГОСТ Р 50369 92] Тематики электропривод EN transmission … Справочник технического переводчика
механическая передача (электропривода) — 4 механическая передача (электропривода): Механический преобразователь, предназначенный для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины и согласованию вида и скоростей их движения Источник: ГОСТ Р… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Передача «винт-гайка» — Шариковинтовая передача, с разобранным возвратным каналом Винтовая передача скольжения Винтовая передача механическая передача, преобразующая вращающее движение в осевое. В общем случае она состоит из винта и гайки. Винтовые передачи делятся:… … Википедия
Передача винт-гайка — Шариковинтовая передача, с разобранным возвратным каналом Винтовая передача скольжения Винтовая передача механическая передача, преобразующая вращающее движение в осевое. В общем случае она состоит из винта и гайки. Винтовые передачи делятся:… … Википедия
Передача — В Викисловаре есть статья «передача» Передача: Передача информации: Телепередача: Ка … Википедия
передача значения диафрагмы — Механическая или электрическая передача предварительно выбранного значения относительного отверстия в экспонометрическое устройство фотоаппарата. [ГОСТ 25205 82] Тематики фотоаппараты, объективы, затворы DE Blendenwertübertragung … Справочник технического переводчика
Передача приказаний на корабле — ПЕРЕДАЧА ПРИКАЗАНІЙ НА КОРАБЛѢ, имѣетъ одинаково важн. значеніе въ бою и въ мирн. время, служа для связи лицъ, командующихъ к блемъ, съ разными его пунктами, въ коихъ сосредоточено ближайш. упр ніе оружіемъ и мех змами. Пункты эти суть: орудійныя … Военная энциклопедия
Механическая коробка передач — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия
Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные
материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович
Механическая передача – механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. [1]
Типы механических передач:
В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:
Зубчатая передача – это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. [2]
Зубчатые передачи предназначены для:
Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом.
Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов:
Цилиндрические зубчатые передачи (рисунок 1) бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колёса. С увеличением угла повышается прочность косозубых передач (за счёт наклона увеличивается площадь контакта зубьев, уменьшаются габариты передачи). Однако в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы угол наклона ограничивают 8-20°. Этот недостаток исключён в шевронной передаче.
Рисунок 1 – Основные виды цилиндрических зубчатых передач
Конические зубчатые передачи (рисунок 2) применяют в тех случаях, когда оси валов пересекаются под некоторым углом, чаще всего 90°. Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические. Нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% цилиндрической. Для повышения нагрузочной способности конических колёс применяют колёса с непрямыми (тангенциальными, круговыми) зубьями.
Рисунок 2 – Конические зубчатые передачи
Достоинства зубчатых передач:
Недостатки зубчатых передач:
Червячные передачи (рисунок 3) применяют для передачи движения между перекрещивающимися осями, угол между которыми, как правило, составляет 90°. Движение в червячных передачах передается по принципу винтовой пары.
Рисунок 3 – Червячная передача
В отличие от большинства разновидностей зубчатых в червячной передаче окружные скорости на червяке и на колесе не совпадают. Они направлены под углом и отличаются по значению. При относительном движении начальные цилиндры скользят. Большое скольжение является причиной низкого КПД, повышенного износа и заедания. Для снижения износа применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк – сталь, венец червячного колеса – бронза (реже – латунь, чугун).
Достоинства червячных передач:
Недостатки червячных передач:
Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передаётся с помощью гибких звеньев. В качестве гибких звеньев применяются: ремни, шнуры, канаты разных профилей, провода, стальную ленту, цепи различных конструкций.
Передачи с гибкими звеньями могут обеспечивать постоянное и переменное передаточное отношения со ступенчатым или плавным изменением его величины.
Для сохранности постоянства натяжения гибких звеньев в механизмах применяются натяжные устройства: ролики, пружины, противовесы и т.п.
Различают следующие разновидности передач с гибкими звеньями:
Ременная передача (рисунок 4) состоит из двух шкивов, закреплённых на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счёт сил трения, возникающих между шкивами и ремнём вследствие натяжения последнего.
В зависимости от формы поперечного перереза ремня различают передачи:
Рисунок 4 – Ременная передача
Наибольшие преимущества наблюдаются в передачах с зубчатыми (поликлиновыми) ремнями.
Достоинства ременных передач:
Недостатки ременных передач:
Цепная передача (рисунок 5) основана на принципе зацепления цепи и звёздочек. Цепная передача состоит из:
Рисунок 5 – Цепные передачи: а) с роликовой цепью; б) с зубчатой пластинчатой цепью
Область применения цепных передач:
По типу применяемых цепей бывают:
Достоинства цепных передач (по сравнению с ременной передачей):
Недостатки цепных передач связаны с тем, что звенья располагаются на звёздочке не по окружности, а по многоугольнику, что влечёт:
Фрикционная передача – кинематическая пара, использующая силу трения для передачи механической энергии (рисунок 6). [3]
Рисунок 6 – Фрикционные передачи
Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.
Фрикционные передачи делятся:
Виды механизмов передачи движения
Передачей называют техническое приспособление для передачи того или иного вида движения от одной части механизма к другой. Передача происходит от источника энергии к месту ее потребления или преобразования. Первые передаточные механизмы были разработаны в античном мире и использовались в системах орошения Древнего Египта, Междуречья и Китая. Средневековые механики значительно усовершенствовали устройства, передающие движение, и разработали множество новых видов, используя и в прялках и гончарном деле. Подлинный же расцвет начался в Новое время, с внедрением технологий производства и точной обработки стальных сплавов.
Виды передачи движения
В различных станках, бытовых приборах, транспортных средствах и других механизмах используют разнообразные виды передач.
Обычно различают следующие виды передачи:
Самым широко применяемым типом механических передач являются вращательные.
Особенности зубчатого механизма
Такие механизмы предназначены для того, чтобы передавать вращение от одного зубчатого колеса к другому, используя зацепление зубцов. У них относительно малые потери на трение по сравнению с фрикционами, поскольку плотный прижим колесной пары друг к другу не нужен.
Пара шестерен преобразует скорость вращения вала обратно пропорционально соотношению числа зубцов. Это соотношение называют передаточным числом. Так, колесо с пятью зубьями будет вращаться в 4 раза быстрее, чем состоящее с ним в зацеплении 20-зубое колесо. Крутящий момент в такой паре уменьшится также в 4 раза. Это свойство используют для создания редукторов, понижающих скорость вращения с возрастанием крутящего момента (или наоборот).
Если необходимо получить большое передаточное число, то одной пары шестерен может быть недостаточно: редуктор получится очень больших размеров. Тогда применяют несколько последовательных пар шестерен, каждую с относительно небольшим передаточным числом. Характерным примером такого вида является автомобильная коробка передач или механические часы.
Зубчатый механизм способен также изменять направление вращения приводного вала. Если оси лежат в одной плоскости — применяют конические шестерни, если в разных- то передачу червячного или планетарного вида.
Планетарный зубчатый механизм
Для реализации движение с определенным периодом на одной из шестерен оставляют один (или несколько) зубец. Тогда вторичный вал будет перемещаться на заданный угол только каждый полный оборот ведущего вала.
Если развернуть одну из шестерен на плоскость – получится зубчатая рейка. Такая пара может преобразовывать вращательное движение в прямолинейное.
Параметры зубчатой передачи
Для того чтобы шестерни входили в зацепление и эффективно передавали движение, необходимо, чтобы зубья точно совпадали между собой по профилю. Регламентированы основные параметры, используемые при расчете:
Параметры зубчатого движения
Важными параметрами также являются высота головки и основания зуба, диаметр окружности выступов, угол контура и другие.
Преимущества
Передачи зубчатого вида обладают рядом очевидных достоинств. Это:
Классификация зубчатых передач
Недостатки
Зубчатым механизмам свойственны и определенные минусы:
При выборе вида передачи конструктор сопоставляет преимущества и недостатки для каждого конкретного случая.
Механические передачи
Механические передачи служит для того, чтобы передать вращение от ведущего вала к ведомому, от места генерации механической энергии (обычно — двигатель того или иного типа) к месту ее потребления или преобразования.
Как правило, двигатели вращают свой вал с ограниченным пределом изменения числа оборотов и крутящего момента. Потребителям же требуются более широкие диапазоны.
По методу передачи механической энергии среди передач различают следующие виды:
Виды механических передач
Зубчатые передающие механизмы, в свою очередь, подразделяются на такие виды, как:
По соотношению скорости вращения ведущего и ведомого валов различают редукторы (снижающие обороты) и мультипликаторы (увеличивающие обороты). Современная механическая коробка передач для автомобиля объединяет в себе оба вида, являясь одновременно и редуктором, и мультипликатором.
Функции механических передач
Главная функция механических передач — это предать кинетическую энергию от ее источника к потребителям, рабочим органам. Помимо главной, передаточные механизмы выполняют и дополнительные функции:
Механические передачи выполняют и другие вспомогательные функции.
Классификация механических передач
Машиностроителями принято несколько классификаций в зависимости от классифицирующего фактора.
По принципу действия различают следующие виды механических передач:
По направлению изменения числа оборотов выделяют редукторы (снижение) и мультипликаторы (повышение). Каждый из них соответственно изменяет и крутящий момент (в обратную сторону).
По числу потребителей передаваемой энергии вращения вид может быть:
Классификация механических передач
По числу этапов преобразования – одноступенчатые и многоступенчатые.
По признаку преобразования видов движения выделяют такие типы механических передач, как
Для обеспечения движения по сложным заданным траекториям используют системы рычагов, кулачков и клапанов.
Основные показатели для выбора механических передач
Выбор типа передачи — сложная конструкторская задача. Нужно подобрать вид и спроектировать механизм, наиболее полно удовлетворяющий техническим требованиям, сформулированным для данного узла.
При выборе конструктор сопоставляет следующие основные факторы:
При высоких передаваемых мощностях обычно выбирают многопоточный зубчатый вид. При необходимости регулировки числа оборотов в широком диапазоне разумно будет выбрать клиноременной вариатор. Конечное решение остается за конструктором.
Цилиндрические передачи
Механизмы такого вида выполняют с внутренним или с внешним зацеплением. Если зубья расположены под углом к продольной оси, шестерню называют косозубой. По мере увеличения угла наклона зубцов прочность пары повышается. Зацепление косозубого вида также отличается лучшей износостойкостью, плавностью хода и низким уровнем шума и вибраций.
Недостатком этого типа является возникновение паразитной силы, действующей вдоль оси колеса. Это создает лишнюю нагрузку на опорные подшипники.
Коническая передача
Если необходимо изменить направление вращения, а оси валов лежат в одной плоскости, применяют конический тип передачи. Наиболее распространенный угол изменения – 90°.
Такой тип механизма более сложен в изготовлении и монтаже и, также как и косозубый, требует укрепления опорных конструкций.
Конический механизм может передать до 80% мощности по сравнению с цилиндрическим.
Реечная и ременная зубчатая передача
Реечная передача преобразует вращательное движение в поступательное. Одно из зубчатых колес пары как бы развернуто в линию и представляет собой зубчатую рейку. Такой способ используется в рулевом управлений автомобиля, в других исполнительных механизмах.
Ременная передача была изобретена в доисторические времена и с тех пор заметно видоизменилась и усовершенствовалась.
Она состоит из двух закрепленных на входном и выходном валу колес-шкивов, охваченных кольцевым приводным ремнем. Вращение передается за счет сил трения, возникающих на шкивах.
Плоские и круглые ремни используются при небольших нагрузках. Широкое распространение получил ремень в форме клина, шкив при этом выполняется со щечками, и зацепление осуществляется одной нижней и двумя боковыми поверхностями ремня.
Ремни также снабжаются зубчатыми фрагментами. Поликлиновые передачи широко применяются в современных автомобильных и мотоциклетных вариаторах. Они позволяют передавать значительный крутящий момент и плавно регулировать скорость вращения ведомого вала.
Достоинства и недостатки ременных передач
Чтобы обеспечить тяговую способность, ремень приходится подвергать большому предварительному натяжению. Это ускоряет износ подшипников и валов шкивов.
Применение
Из всех типов передач наиболее широко применяются зубчатые. Практически любой механизм, бытовой прибор, станок, механические часы, транспортное средство включает в себя зубчатые пары.
В последнее время, с прогрессом электротехники, разработкой новых материалов и отходом двигателей внутреннего сгорания на второй план, использование зубчатых механизмов приобрело тенденцию к сокращению.
Все чаще вместо редуктора используют электронную схему регулировки момента и числа оборотов электродвигателя. В электромобиле из нескольких тысяч движущихся частей, 30% из которых составляли разного вида шестерни, осталось несколько сотен.
Тяговые электродвигатели размещены непосредственно в колесе, необходимость в сложной трансмиссии отпадает.
Похожие тенденции намечаются и в бытовой технике.
Свои позиции зубчатые редукторы и трансмиссии сохраняют там, где требуется передача очень больших мощностей и крутящих моментов. Это промышленные установки, горная техника, некоторые виды транспортных систем.
Обслуживание
Своевременное обслуживание любой техники в соответствии с рекомендациями ее производителя обеспечит ее нормальное функционирование, паспортную производительность и выработку планового ресурса.
Обслуживание разбивается на несколько видов
При условии проведения текущего обслуживания и планово-предупредительных ремонтов в соответствии с графиками удается значительно снизить риски выхода оборудования из строя.
Диагностика проводится с заданной периодичностью и призвана выявить негативные изменения в работе оборудования на ранней стадии и минимизировать потери времени и средств на внеплановые ремонты.
Обслуживание зубчатых передач заключается в их своевременной смазке.
Для ременных необходимо периодическое восстановление силы натяжения ремня.
Диагностика проводится как методом визуального осмотра, таки измерением температуры, уровня шума и вибрации, ультразвуковым и рентгеновским просвечиванием механизма без его разборки.
Обслуживание зубчатого механизма
Стандарты
Основные параметры различных видов передач нормируются соответствующими ГОСТами:
Дополнительные параметры, методы расчета и особенности эксплуатации описаны в других государственных стандартах.