Механические передачи вращательного движения

Виды Передач Вращательного Движения

Исполнительные органы металлорежущих станков получают движения от электродвигателей посредством различных механических устройств, называемых передачами. Механизмы передачи вращательного движения можно разделить на передачи с гибкой связью, в которых детали передач соединяются между собой гибким звеном, и передачи с непосредственным контактом.

К первому виду передач вращательного движения относятся ременная и цепная передачи, а ко второму — зубчатая, червячная и фрикционная. Передачи с гибкой связью. Ременные передачи передают вращательное движение между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга. В зависимости от типа применяемых ремней они бывают плоскоременными и клиноременными. Наиболее широкое распространение в фрезерных станках получили клиноременные передачи (рис. 1, а).

Рис. 1. Механизмы передачи вращательного движения с гибкой связью

Всякая передача вращательного движения характеризуется передаточным отношением, под которым в общем случае принято понимать отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего:

где n₁ — частота вращения ведущего вала, об/мин; n₂ — частота вращения ведомого вала, об/мин.

Частота вращения ведомого вала равна частоте вращения ведущего, умноженной на передаточное отношение передачи

Передаточное отношение ременной передачи определяется как отношение диаметра ведущего шкива D₁ к диаметру ведомого D₂ и выражается формулой

Пример. Вал электродвигателя станка делает 1460 об/мин. Определить частоту вращения ведомого вала, если D₁= 150 мм и D₂=250 мм.

Цепные передачи вращательного движения

Цепные передачи вращательного движения, как и ременные служат для передачи вращательного движения между параллельными валами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга. Они способны передавать большие усилия даже при слабом натяжении цепей при отсутствии проскальзывания. На рис. 1, б показана цепная передача с втулочно роликовой цепью.

Передаточное отношение цепной передачи определяется по формуле

где z₁ — число зубьев ведущей звездочки, z₂ — число зубьев ведомой звездочки.

Передачи вращательного движения с непосредственным контактом

Зубчатые передачи — это вид передач вращательного движения между валами, при котором меньшее из двух сцепляющихся колес принято называть шестерней, а большее — колесом. В зависимости от взаимного расположения валов, вида зубчатых колес и формы нарезанных на них зубьев различают цилиндрические, конические и винтовые зубчатые передачи.

С помощью зубчатых передач в металлообрабатывающих станках осуществляется связь между элементами кинематических пар, изменяются скорости вращения как по величине, так и по направлению.

Рис. 2. Зубчатые передачи вращательного движения

Зубчатые передачи бывают простые и сложные. Первые (рис. 2, а) состоят из двух соединенных между собой колес: ведущего 1 с числом зубьев z₁ и ведомого 2 с числом зубьев z₂. Ведущие и ведомые колеса в простой передаче вращаются в разные стороны. Передаточное отношение такой передачи определяется формулой

где z₁ — число зубьев ведущего колеса, z₂ — число зубьев ведомого колеса.

Для изменения направления вращения ведомого колеса, при неизменном вращении ведущего между ними устанавливается промежуточное (паразитное) колесо z (рис. 2, б), которое не изменяет передаточного отношения передачи, как это видно из выражения:

Сложная зубчатая передача вращательного движения состоит из нескольких простых, между которыми происходит последовательная передача движений. Передаточное отношение сложной передачи в этом случае определяется как произведение передаточных отношений простых передач, участвующих в зацеплении. Сложная передача, изображенная на рис. 2, в, состоит из двух простых с зубчатыми колесами z₁ и z₂; z₃ и z₄, а ее передаточное отношение определяется формулой

Червячная передача движения

Червячная передача вращательного движения (см. рис. 2, д, Передача движения станков) осуществляется между перекрещивающимися и взаимно перпендикулярными валами. Обычно ведущим звеном является червяк, а ведомым — червячное колесо. При повороте червяка на один оборот червячное колесо повернется на количество зубьев, равное числу заходов червяка:

• при однозаходном червяке — на один зуб;
• при двузаходном — на два зуба и т. д.

Передаточное отношение механизма червячной передачи определяется как отношение числа заходов червяка к числу зубьев червячного колеса и выражается формулой

Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные

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;
  • 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.

  План занятия «Механические передачи вращательного движения»

  «Современная профориентация педагогов
  и родителей, перспективы рынка труда
  и особенности личности подростка»

  Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

  ГККП « Уральский колледж газа, нефти и отраслевых технологий »

  Открытый урок

  По дисциплине : Основы технической механики

  На тему: Механические передачи вращательного движения

  Подготовила преподаватель специальных дисциплин

  высшей категории ___________ С.С.Бисалиева

  Группа : ТЖ — 122

  Тема урока : Механические передачи вращательного движения

  Компетенции:

  Информационная: дать информацию о конструктивных особенностя х, достоинствах и недостатках, принципах работ механических передач .

  Коммуникативная: формирование знании различать конструктивные особенности механических передач ;

  — умение выполнять расчеты основных параметров механических передач.

  Решения проблем: путем анализа определять преимущества и недостатки механических передач.

  Тип занятия: закрепления и совершенствования знаний и умений.

  Технологии обучения: элементы технологии КСО, ИКТ.

  Наглядные пособия, обеспечивающие процесс обучения:

  мультимедийный проектор, экран, образцы деталей, слайды.

  Структура занятия:

  І. Организационный момент:

  — организовать учащихся, создать рабочую обстановку, настроить на творческую деятельность, активизировать внимание.

  ІІ. Проверка домашнего задания.

  1. Провести фронтальный опрос по изученному материалу (применить слайды):

  — Что изучает раздел «Детали машин»;

  — Что называется машиной;

  — На какие группы делятся машины по функциональным назначениям;

  — Какие машины относятся к энергетическим машинам;

  — Какие машины относятся к рабочим машинам;

  — Какие машины относятся к информационным машинам;

  — Из каких основных структурных агрегатных узлов состоит машина;

  — Из каких дополнительных структурных агрегатных узлов состоит машина.

  2. Составить технический диктант с применением слов:

  3. Ответить на тестовые вопросы (применить слайды):

  — В какие группы объединяются детали и узлы общемашиностроительного применения по своим функциональным назначениям;

  — Как называются неподвижные связи, предназначенные для фиксации положения деталей различного уровня;

  — Как называются устройства для передачи энергии и движения от двигателя к исполнительному механизму машины;

  — Какие детали и узлы осуществляют вращательные движения;

  — Способность выполнять заданные функции, сохраняя значения своих параметров, установленных технической документацией;

  — Свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение заданного времени;

  — Свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при соблюдении нормального технического обслуживания и ремонтов.

  ІІІ. Изучение нового учебного материала.

  — Типы механических передач;

  — Классификация механических передач;

  — Основные характеристики передач;

  — Кинематические схемы механических передач.

  І V . Закрепление учебного материала.

  Провести анализ по изученному материалу (применить слайды)

  Создать подгруппы и определить основные параметры механических передач.

  V . Подведение итога урока.

  Обобщение. Оценивание учащихся.

  VI . Домашнее задание.

  Эрдеди. А.А. «Детали машин», — М.: «Академия», 64-68 стр.

  Мовнин. М.С., Израелит. А.Б., Рубашкин. А.Г. « Основы технической механики », 193-196 стр.

  Читайте также  Марки проводов и кабелей и их расшифровка