Из каких частей состоит зубчатая передача

Колеса зубчатых передач в зависимости от расположения их геометрических осей могут быть ци­линдрическими, коническими или винтовыми.

Передача цилиндрическими колесами применяется при параллельном распо­ложении осей, коническими при пересекающихся осях и винтовыми — при перекрещивающихся. Передачи цилиндрическими колесами могут быть внешнего и внутреннего зацепления В первом случае зубчатые колеса вращаются в противоположные стороны, а во втором — в одну и ту же. Во всех случаях вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого зубча­того колеса через нажатие зубьев первого на зубья второго.

Червячная передача представляет собой зубчато-винтовую передачу и состоит из червяка — винта с трапецеидальной резьбой и червячного колеса — косозубого колеса с зубьями специ­альной формы. При вращении червяка его витки, находящиеся в контакте с зубьями колеса, давят на них и заставляют поворачиваться. Для обеспечения постоянного и равномерного движения не­обходимо, чтобы осевой шаг червяка был равен торцевому шагу червячного колеса. В этих передачах за каждый оборот червяка колесо поворачивается на один зуб при однозаходной резьбе, на два зуба — при двухзаходной и т.д. С помощью таких передач можно получить переда­точное число больше 200 (обычно 50. 60). Постоянно работающая червячная пара потребляет зна­чительную мощность, выделяет большое количество теплоты и требует обязательного интенсив­ного охлаждения. Этим объясняется сравнительно редкое применение червячных передач, особен­но в механизмах, передающих значительные мощности. Червячные передачи обычно отличаются свойством самоторможения.

Это свойство используется в грузоподъемных устройствах. Если необходимо получить большие передаточные чис­ла, обычно прибегают к многоступенчатым зубчатым передачам, в основном с цилиндрическими зубчатыми парами. Такие многоступенчатые передачи называются редукторами. Редукторы вы­пускаются промышленностью как самостоятельные изделия. Они стандартизированы и могут быть установлены в любой машине в соответствии со своими параметрами. Редукторы выпуска­ются одно-, двух-, трех- и многоступенчатыми с различными зубчатыми передачами (цилиндриче­скими, червячными, коническо-цилиндрическими и т.д.). Основными параметрами редукторов яв­ляются передаваемая мощность, передаточное число и частота вращения ведущего вала. В редукторах передачи располагаются внутри корпусов специальной конструкции. Нижняя часть корпуса обычно заполняется маслом, уровень которого контролируется. При вращении колес часть из них, окунаясь в масляную ванну редуктора, поднимает масло и разбрызгивает его, обес­печивая смазывание трущихся поверхностей.

Корпусы редукторов снабжаются опорными лапами для крепления к фундаментам или рамам, или рым-болтами для монтажа, а также ребрами для увеличения теплоотдачи.

Общие сведения о цепных передачах. Основные части цепных передач.При сравнительно больших межосевых расстояниях, когда нецелесообразно использовать зубча­тые передачи из-за их громоздкости и ременные — в связи с требованиями компактности или по­стоянства передаточного числа, применяются цепные передачи. Цепная передача состоит из расположенных на некотором расстоянии друг от друга двух колес. называемых звездочками, и охватывающей их цепи. Вращение ведущей звездочки пре­образуется во вращение ведомой при сцеплении их со звеньями цепи и передаче окружного уси­лия через натянутую цепь.

Цепные передачи, работающие при больших нагрузках и скоростях, помещают в специальные ко­жухи (картеры), в которых они постоянно и обильно смазываются и защищаются от загрязнения.

В качестве приводных цепей обычно применяются роликовые, втулочные, зубчатые и крюч­ковые цепи.

Все цепные передачи требуют постоянного ухода (смазывание, регулировка) и выходят из строя в основном из-за износа шарниров цепей, который приводит к увеличению шага и удлинению самой цепи.

К достоинствам цепных передач относятся применимость в широком диапазоне межцентро- вых расстояний, малые габариты и масса, простота замены и высокий КПД.

К недостаткам — возможность внезапного обрыва, удлинение вследствие износа и необходимость натяжных устройств, неравномерность скорости, особенно при малом числе зубьев звездочки.

Тема 4: Детали передач

Вопросы:

1. Назначение осей и валов. Виды.

2. Назначение подшипников. Типы подшипников.

3. Назначение муфт. Виды муфт.

4. Назначение постоянных муфт. Основные части.

5. Назначение сцепных муфт.

6. Назначение фрикционных и дисковых муфт. Схемы фрикционных дисковых муфт.

Оси и валы

Для поддержания вращающихся деталей (шкивы, зубчатые колеса, звездочки, блоки, катки, барабаны и т.д.) служат оси. Они могут быть вращающимися (вместе с установленными на них дета­лями) или невращающимися (относительно которых вращаются установленные на них детали) Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб. Детали, которые, в отличие от осей, в основном предназначены для передачи моментов, называ­ются валами. Валы, несущие на себе детали, через которые передается крутящий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки, и поэтому работают одновременно на кручение и изгиб. Оси представляют собой прямые (в большинстве случаев переменного сечения) стержни, а валы могут быть как прямыми, так и коленчатыми и гибкими .

Оси и валы вращаются относительно опор, называющихся подшипниками. Те части валов или осей, которыми они непосредственно опираются на опоры, называются цапфами. Цапфы, вос­принимающие осевую нагрузку, называются пятами.

Изготавливаются оси обычно из конструкционных или качественных углеродистых сталей, а раз­меры поперечного сечения осей задаются из условий расчета на прочность по максимальному из­гибающему моменту. Ось рассматривают при этом как балку на шарнирных опорах. При расчете валы и оси рассматриваются как балки на шарнирных опорах и рассчитываются на прочность. Определяют величины изгибающих и крутящих моментов в опасных сечениях. Если нагрузки действуют в разных плоскостях, то их обычно раскладывают на две взаимно перпендикулярных плоскости.

Установлено, что максимальные прогибы осей и валов не должна быть больше 0,0003 от расстоя­ния между опорами вала, а в местах установки зубчатых колес — не более 0,03 от модуля зацеп­ления. Если валы и оси не отвечают таким требованиям, тоих проверяют на жесткость.

Гибкие валы.

Для передачи движения между деталями, расположенными так, что жесткую связь нельзя осуще­ствить (например, для привода вибраторов, механизированных инструментов и других ме­ханизмов), применяются гибкие валы.

Эти валы изготавливают из нескольких слоев проволоки, плотно намотанных на сердечник, при­чем каждый слой имеет противоположное направление навивки. Направление навивки наружного слоя противоположно тому, которое должен иметь вал при работе, чтобы проволока не раскручи­валась. а также, чтобы при вращении вала внутренние слои уплотнялись. Броня, покрывающая гибкий вал, вместе с ним не вращается. Она обеспечивает заданное направление, защищает вал от повреждений, удерживает на нем консистенцию смазки и предохраняет рабочих от захвата валом.

Подшипниками называются детали, которые воспринимают и передают на раму, корпус или станину опорные реакции, возникающие на цапфах валов и вращающихся осей. Различают под­шипники скольжения и качения.

Подшипники скольжения. По своей конструкции подшипники скольжения делятся на не­разъемные (глухие) и разъемные. Неразъемные относятся к простейшим подшипникам, приме­няемым при небольших угловых скоростях вращения валов и осей. Выполняются они (рис. 1.17) в виде втулок 1 из антифрикционных материалов, запрессованных непосредственно в корпусную деталь (раму или станину) или в отдельную деталь, прикрепляемую к раме. Главный недостаток этих подшипников состоит в том, что устранить увеличенный зазор, образуемый в результате из­носа втулки и цапфы, можно только заменой втулки.

Более современными являются разъемные подшипники. Он состоит из корпуса 1 и крышки 2, между ними болтами зажаты нижний 4 и верх­ний 3 вкладыши. Вкладыши изготавливаются из антифрикционных материалов или покрываются ими по внутренней поверхности. В разъем между вкладышами перед их расточкой устанавлива­ются металлические прокладки 5, которые затем, по мере износа трущихся частей, удаляются, по­зволяя уменьшить зазор между цапфой и вкладышем.

Существует множество и других конструкций подшипников скольжения. Однако, все они облада­ют рядом недостатков: большие потери энергии на трение; необходимость использования дорогих антифрикционных материалов; большие размеры в осевом направлении; сложность в эксплуата­ции. Вместе с тем подшипники скольжения имеют и некоторые неоспоримые преимущества: ма­лые размеры подшипника в радиальном направлении; работоспособность при очень высокую ско­ростях; бесшумность; разъемность; работоспособность в химически активных средах. Значительные потери на трение приводят к нагреву подшипников, вследствие чего ухудшаются условия смазывания и повышается их износ.

Смазка подшипников скольжения может быть местной и централизованной, а по характеру дейст­вия — периодической и непрерывной. При местном смазывании каждый подшипник смазывается отдельным смазочным устройством (масленкой), а при централизованном — одно устройство рас­пределяет смазку между рядом подшипников.

В современных сложных машинах с быстроходными валами основной является централизованная смазка, при которой масло с помощью масляного насоса под давлением нагнетается через мас­ляные фильтры в подшипники. По такой схеме осуществляется, например, смазывания двигателей внутреннего сгорания. Более простым способом является смазывание разбрызгиванием широко применяемое в различного рода редукторах.

Подшипники качения.

По форме тела каче­ния подшипники делятся на шариковые, роликовые и игольчатые. Роликоподшипники по сравнению с шарикоподшипниками обладают большей нагрузочной способностью. По направлению действия воспринимаемой нагрузки, они делятся на радиальные, упорные и радиально-утюрные. По количеству рядов тел вращения подшипники могут быть одно- и двухрядными. Чтобы ролики или шарики находились на одинаковом расстоянии один от другого, в подшипни­ках предусмотрены сепараторы, представляющие собой штампованные кольца с отверстиями для роликов или шариков.

Шариковые подшипники применяют в передачах с малыми и средними нагрузками. Роликовые подшипники устанавливают в передачах со значительными нагрузками, которые могут быть почти в 2 раза больше, чем допускаемые для шариковых.

Радиальные подшипники предназначены для передачи радиальных усилий при точной установке вала, а радиальные сферические — для тех случаев, когда нельзя гарантировать строгую соосность опор. Роликовые подшипники не допускают нагружения даже незначительными осевыми уси­лиями.

Основным преимуществом подшипников качения является значительно меньшей, чем у подшип­ников скольжения, коэффициент трения.

Так, для шарикоподшипников приведенный коэффициент трения = 0,001. 0,003, для роликоподшипников он примерно вдвое больше, а для подшипников скольжения = 0,02. 0,04. Кроме того, подшипники качения просты в монтаже и обслуживании, расходуют малое количество смазки, имеют сравнительно низкую стоимость и малые габариты в осевом направлении.

Основными недостатками подшипников качения являются значительные габариты в радиальном направлении, невозможность разъема в осевой плоскости и плохое восприятие ударных нагрузок. Номинальный размер, определяющий подшипник, — диаметр отверстия внутреннего кольца. Подшипники разных серий при одном и том же внутреннем диаметре имеют различные наружные размеры.

Подшипники качения очень чувствительны к абразивному изнашиванию. Поэтому они должны быть хорошо изолированы от проникновения пыли. для этой цели их закрывают крышками или специальными уплотнительными деталями, которые носят название сальников и монтажных уп­лотнителей.

Для смазывания подшипников качения применяются консистентные смазки и жидкие минераль­ные масла.

Подшипники обычно имеют условные обозначения.Порядок расположения знаков условных обозначений подшипников с внутренним диаметром от 10 до 495 мм следующий:

ХХХХХХХ

внутренний диаметр подшипника

конструктивная разновидность

Муфты

Устройства, предназначенные для соединения валов между собой и передающие крутящие момен­ты от одного вала к другому называются муфтами.

Муфты, осуществляющие постоянные соединения, носят название постоянных (неуправляемых), а те, что позволяют в процессе работы машины разъединять соединяемые детали — сцепных (управляемых).

Применение постоянных муфт определяется технологическими требованиями изготовления ма­шины, а сцепных — ее кинематикой.

Муфты в строительных машинах достаточно разнообразны по своей конструкции, поэтому рас­смотрим лишь основные, наиболее распространенные из них.

Постоянные муфты.

Могут быть глухими, предназначенными для соединения строго соосных валов, и компенсирующими — ими соединяются валы, имеющие некоторую подвижность или несооеность. Наиболее распространенными глухими муфтами являются втулочные.

Наиболее просты втулочные муфты. Крутящий момент от ведущего вала 1 на втулку 2 и от нее ведомому валу 4 передается с помощью шпонок 3 или штифтов, а сама муфта в осевом направлении фиксируется установочными винтами 5. Недостаток таких муфт заключается в необ­ходимости большого осевого смещения валов при монтаже и демонтаже. К наиболее распространенным компенсирующим муфтам относятся упругая втулочно-пальцевая и плавающая, или крестовая.

Сцепные муфты.

Применяемые в строительно-дорожных машинах сцепные муфты по способу передачи крутящего момента могут быть кулачковыми, зубчатыми, фрикционными и гидрав­лическими.

Кулачковые муфты обеспечивают постоянную жесткую связь ведущего и ведомого вала, но не допускают их включения на ходу под нагрузкой и при значительной разнице в угловых скоростях между ними.

Разновидностью кулачковой является зубчатая муфта, в которой передача крутящего момента производится с помощью большого количества кулачков-зубьев, выполненных на одной по­лумуфте в виде внутреннего зацепления, а на второй — в виде внешнего с равным первой муфте числом зубьев. Такие муфты применяются в коробках передач автомобилей, тракторов и других самодвижущихся машин. Бо­ковые поверхности зубьев в этом случае выполняются обычно, как и в зубчатых колесах, по эвольвентному профилю, удобному с технологической точки зрения.

Фрикционные муфты

Наибольшее применение в качестве сцепных получилифрикционные муфты, в которых крутя­щий момент передается за счет сил трения. В зависимости от формы поверхностей трения разли­чают следующие фрикционные муфты: дисковые, конусные, ленточные и пневмокамерные.

В зависимости от назначения усилие прижатия поверхностей трения в муфте может быть посто­янным. если выключение муфты производится лишь на короткие промежутки времени, или пе­риодическим, если муфта включается на короткие промежутки времени. Для создания постоянно­го усилия применяются предварительно затянутые пружины. Выключаться к включаться перио­дически работающая муфта может рычажной системой с воздействием на нее мускульной силы человека или, что теперь является основным, с помощью гидравлической или пневматической систем управления. В некоторых машинах с электрическим приводом включение или выключение муфт производится электромагнитными устройствами. На быстроходных валах, у которых про­скальзывание поверхностей трения муфты при включении больше, чем у тихоходных, обычно применяются дисковые муфты с несколькими поверхностями трения.

Контрольные вопросы тематической проверки.

1.Что называется деталью?

2. Какие соединения называются разъемными, какие неразъемными?

3. Объясните разницу между болтом, пиитом и шпилькой?

4. Какое соединение называется шпоночным, а какое шлицевым

5. Какими способами и видами можно получить сварное соединение?

6. Приведите примеры механических передачи?

7. Каковы преимущества и недостатки передач трением.

8. Что называется передаточным числом передач?

9. Объясните разницу между осью и валом.

10. Где и какие муфты применяются в машина

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-12; Нарушение авторского права страницы

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:

• зубчатые (цилиндрические, конические);
• винтовые (винтовые, червячные, гипоидные);
• с гибкими элементами (ременные, цепные);
• фрикционные (за счёт трения, применяются при плохих условиях работы).

В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:

• редукторы (понижающие передачи) – от входного вала к выходному уменьшают частоту вращения и увеличивают крутящий момент;
• мультипликаторы (повышающие передачи) – от входного вала к выходному увеличивают частоту вращения и уменьшают крутящий момент.

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:

• передачи вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся или скрещивающиеся оси;
• преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (передача “рейка-шестерня”).

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом.

Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов:

• с параллельными осями (цилиндрические с внутренним и внешним зацеплениями);
• с пересекающимися осями (конические);
• с перекрестными осями (рейка-шестерня).

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:

• компактность;
• возможность передавать большие мощности;
• большие скорости вращения;
• постоянство передаточного отношения;
• высокий КПД.

Недостатки зубчатых передач:

• сложность передачи движения на значительные расстояния;
• жёсткость передачи;
• шум во время работы;
• необходимость в смазке.

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:

• большие передаточные отношения;
• плавность и бесшумность работы;
• высокая кинематическая точность;
• самоторможение.

Недостатки червячных передач:

• низкий КПД;
• высокий износ, заедание;
• использование дорогих материалов;
• высокие требования к точности сборки.

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:

• по способу соединения гибкого звена с остальными:

• фрикционные;
• с непосредственным соединением;
• с зацеплением;

по взаимному расположению валов и направлению их вращения:

открытые;

перекрёстные;

полуперекрёстные;

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:

• плоскоременную;
• клиноременную (получили наиболее широкое применение);
• круглоременную.

Рисунок 4 – Ременная передача

Наибольшие преимущества наблюдаются в передачах с зубчатыми (поликлиновыми) ремнями.

Достоинства ременных передач:

• возможность передачи движения на значительные расстояния;
• плавность и бесшумность работы;
• защита механизмов от колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
• защита механизмов от перегрузки за счёт возможного проскальзывания ремня;
• простота конструкции и эксплуатации (не требует смазки).

Недостатки ременных передач:

• повышенные габариты (при равных условиях диаметры шкивов в 5 раз больше диаметров зубчатых колёс);
• непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня;
• повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (в 2-3 раза больше, чем у зубчатых передач);
• низкая долговечность ремней (1000-5000 часов).

Цепная передача (рисунок 5) основана на принципе зацепления цепи и звёздочек. Цепная передача состоит из:

• ведущей звёздочки;
• ведомой звёздочки;
• цепи, которая охватывает звёздочки и зацепляется за них зубьями;
• натяжных устройств;
• смазывающих устройств;
• ограждения.

Рисунок 5 – Цепные передачи: а) с роликовой цепью; б) с зубчатой пластинчатой цепью

Область применения цепных передач:

• при значительных межосевых расстояниях;
• при передаче от одного ведущего вала нескольким ведомым;
• когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надёжны.

По типу применяемых цепей бывают:

• роликовые;
• втулочные (лёгкие, но большой износ);
• роликовтулочные (тяжёлые, но низкий износ);
• зубчатые пластинчатые (обеспечивают плавность работы).

Достоинства цепных передач (по сравнению с ременной передачей):

• большая нагрузочная способность;
• отсутствие скольжения и буксования, что обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при кратковременных перегрузках;
• принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи;
• могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях.

Недостатки цепных передач связаны с тем, что звенья располагаются на звёздочке не по окружности, а по многоугольнику, что влечёт:

• износ шарниров цепи;
• шум и дополнительные динамические нагрузки;
• необходимость обеспечения смазки.

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:

• по расположению валов:

• с параллельными валами;
• с пересекающимися валами;

по характеру контакта:

с внешним контактом;

с внутренним контактом;

по возможности варьирования передаточного отношения:

нерегулируемые;

регулируемые (фрикционный вариатор);

при наличии промежуточных тел в передаче по форме контактирующих тел:

цилиндрические;

конические;

сферические;

плоские.

Зубча́тая переда́ча — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса.

• передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся и скрещивающиеся оси.
• преобразование вращательного движения в поступательное, и наоборот.

При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. Шестернёй принято называть меньшее из зубчатых колёс находящееся в зацеплении (меньшее по диаметру колёса). Большее колесо называют зубчатым колесом.

Обычно число зубьев на сопряжённых зубчатых колёсах стремятся делать взаимно простым, что обеспечивает бо́льшую равномерность износа: в этом случае каждый зуб одного колеса будет по очереди работать со всеми зубьями другого колеса.