Передачи

Для передачи крутящего момента применяют передачи фрикционную, ременную, зубчатую, цепную.

Фрикционная передача. При вращении цилиндра (рис.2а), закрепленного на левом валу, вращаются и соприкасаются с ним цилиндр, закрепленный на правом валу. Движение передается за счет трения между цилиндрами, поэтому в месте соприкосновения должно быть достаточное давление. Такая передача называется фрикционной. Ведущий цилиндр вращает ведомый с той же окружной скоростью, но в противоположную сторону. Если диаметры цилиндров одинаковы, то за один оборот ведущего, ведомый цилиндр также сделает один оборот; окружные скорости их и будут одинаковы. При неравных диаметрах окружные скорости также равны, то есть

 

, (1)

 

где d₁ и n₁- диаметр и частота вращения ведущего цилиндра;

d₂ и n₂ - диаметр и частота вращения ведомого цилиндра.

 

Следовательно, d₁ n₁ = d₂ n₂

Представив полученное выражение в виде пропорции находим, что отношение частоты вращения ведущего и ведомого цилиндров обратно пропорционально их диаметрам. Отношение диаметров и частот вращения приравнивают к величине i, называемой передаточным отношением:

d₁ / d₂ = n₂ /n₁ (2)

При помощи передаточного отношения, зная диаметр или частоту вращения ведущего цилиндра, можно определить эти же данные для ведомого, и наоборот.

Плоскоременная передача. На ведущем и ведомом валах закрепляют цилиндры (шкивы), охватываемые бесконечным плоским ремнем (рис. 2б). Передаточное отношение ременной передачи, как и фрикционной, прямо пропорционально отношению диаметров шкивов и обратно пропорционально частоте их вращения.

С учетом проскальзывания (около 2%) плоского ремня по шкивам i = 0,98 d₁ / d₂

Передаточное отношение должно быть не больше 5, так как с увеличением его снижается обхватывание ремнем меньшего шкива и возрастает проскальзывание ремня. Чтобы ведомый вал, расположенный параллельно, вращался в направление ведущего, применяют открытую передачу (рис.1.2,б), в противоположном направлении – перекрестную.

Шкивы обычно отливают из серого чугуна, ремни изготавливают из прорезиненной хлопчатобумажной ткани. Применяют и пеньковые ремни.

Клиноременная передача. Рабочие поверхности каждого шкива клиноременной передачи (рис.2в) представляют собой обращенные друг к другу диски с поверхностями усеченных конусов. Один диск ведущего и ведомого шкивов закреплен неподвижно, второй может перемещаться в осевом направление. Перемещение подвижного диска регулируют рабочий диаметр шкива. На рисунке 2в изображен ведомый шкив. Его диск 1 закреплен на валу 4, подвижный диск 2 связан при помощи пальца 5. Пружина 3 плотно прижимает подвижный диск к неподвижному. Чтобы увеличить частоту вращения вала 4, сближают ведущие шкивы. Ремень на нем переходит на большой диаметр, натягивается и, преодолевая сопротивление пружины 3, раздвигает диски ведущего шкива. Пружина 3 сближает диски 2 и 1, и ремень переходит на меньший диаметр ведущего шкива.

Клиновые ремни могут передавать большие усилия по сравнению с плоскими, проскальзывание ремней по шкивам незначительно. Если передача перегружена, клиновый ремень проскальзывает, что в некоторых случаях позволяет обойтись без предохранительных муфт.

Клиноременную передачу можно использовать для бесступенчатого изменения частоты вращения ведомого вала. В контур можно включить несколько ремней, осуществлять полу перекрестный и перекрестный привод.

Рисунок 2. Фрикционная и ременные передачи:

а – фрикционная передача; б – плоскоременная передача; в – клино-ременная передача; 1, 2 – закрепленный на валу и передвижной диски;

3 – пружина; 4 – вал; 5 – палец; 6 – клиновой ремень.

 

Зубчатая передача. Если ведомый вал расположен близко от ведущего, то его приводят во вращение зубчатой передачей. При помощи такой передачи можно передавать значительные усилия.

Если ведомый вал параллелен ведущему, его приводят во вращение цилиндрической передачей (рис.3а), если оси валов пересекаются, - конической (рис.3б).

Ведущую шестерню закрепляют на валу, а ведомую надевают на ось. Если шестерня А вращается по часовой стрелки, то шестерня Б будет вращаться против часовой стрелки. Чтобы ведомая шестерня вращалась в направление ведущей, между ними устанавливают промежуточную шестерню.

Разделив число зубьев шестерни А на число зубьев шестерни Б, получим передаточное число, показывающее, сколько раз обернется шестерня Б за один оборот шестерни А. Если передаточное отношение больше 5, то на промежуточные оси надевают промежуточные шестерни. Такое соединение называется рядовым. В простом рядовом соединении все шестерни расположены в одной плоскости, в сложном (рис.3в) на каждой промежуточной оси вращаются две жестко связанные шестерни, одна из них – ведомая предыдущей пары, другая – ведущая следующей пары.

Передаточное отношение простого рядового соединения

 

, (3)

 

где Z_n - число зубьев последней шестерни.

 

Передаточное отношение сложного рядового соединения.

 

, (4)

 

где нечетные обозначения - числа зубьев ведущих шестерен,

четные обозначения - ведомых.

 

Передача, в которой шестерня заменена зубчатой рейкой, называется реечной (рис. 3г). Она преобразует вращательное движение в прямолинейное. При неподвижной оси вращающейся шестерни 6 рейка 7 перемещается прямолинейно; если же рейка закреплена, то ось шестерни будет перемещаться прямолинейно и параллельно рейке.

Червяная передача (рис. 3 д) предназначена для передачи вращения между осями, скрещивающимися в пространстве под прямым углом. Она позволяет получить очень малое и большое передаточное отношение.

Червяк 8 (винт с нарезкой трапецеидального сечения) находится в зацеплении с червячным колесом 9, имеющим зубья. Червяк может быть одно-,двух-, трехзаходным. При повороте однозаходного червяка на 360 червячное колесо повернется на один зуб.

При одном обороте червяка, имеющего n заходов, колесо повернется на z зубьев, поэтому передаточное отношение

(5)

 

 

Рисунок 3. Зубчатая передача:

а – цилиндрическая; б – коническая; в – сложная рядовая; г – реечная;

д – червячная; 1 – приводной вал; 2, 6 – шестерни; 3 – промежуточный вал; 4 – ось промежуточной шестерни; 5 – зубчатое колесо; 7 – рейка;

8 – червяк; 9 – червячное колесо.

 

Цепная передача (рис. 4) служит для привода ведомого вала, удаленного от ведущего. На валах закрепляют звездочки, которые охватывают бесконечной цепью, составленной из звеньев. Чаще всего применяют роликовые цепи. Если частота вращения большая или требуется передать значительное усилие, применяют роликовую цепь, в легких условиях работы используют крючковую цепь.

Ролики роликовой цепи (рис. 4 а, б) вращаются на втулках, запрес-сованных попарно в соединительных щечках. Последние соединены при помощи валиком с наружным щечками. Концы цепи для получения замкнутого контура связывают специальными звеньями. Если число звеньев четное, то концы цепи соединяют прямым звеном, съемная пластина которого удерживается на валиках шплинтами. Все детали роликовой цепи стальные, термически обработанные.

Звенья крючковой цепи можно разъединять по любому шарниру. Крючка звеньев располагают наружу и вперед по ходу цепи. Звенья штампуют из стали или изготавливают из ковкого чугуна.

 

 

Передаточное отношение цепной передачи от ведущего вала к ведомому

, (6)

где z₁ и z₂ - число зубьев и ведомой звездочек.

 

Частоту вращения ведомого вала регулируют сменой ведомой и ведущей звездочек. Направление вращения последней изменять нельзя.

На рисунке 4 д изображена комбинированная зубчато-цепная передача. Шестерня 1 при помощи промежуточной шестерни 2 вращает шестерню 3, к которой прикреплена звездочка 4. Звездочка 8, насажанная на приводной вал, приводится во вращение бесконечной цепью 6, охватывающей звездочки 4 и 8. натяжение цепи регулируют перемещением натяжной звездочки 7.

Рисунок 4. Цепная и комбинированная зубчато-цепная передача:

а – роликовая цепь; б – соединение роликов; в – соединение стальных штампованных звеньев; г – соединение звеньев из ковкого чугуна;

д – схема зубчато-цепной передачи; 1, 3 – шестерни; 2 – промежуточная шестерня; 4 – ведущая звездочка; 5 – ось шестерни-звездочки; 6 – при-водная цепь; 7 – натяжная звездочка; 8 – ведомая звездочка.