Заняття №12. Тема:Механізми передач обертального руху

Тема:Механізми передач обертального руху. Редуктори.

Мета: Сформувати у студентів поняття про механізми передач обертального руху, вивчити види, будову, основні геометричні співвідношення передач. Розвивати пізнавальні здібності студентів.

Тип заняття: Лекція з елементами контролю знань.

Тривалість заняття: 2 години.

Хід заняття:

1. Організаційна частина.

2. Повідомлення теми, мети заняття.

3. Актуалізація опорних знань студентів:

3.1. Що називається передачею гвинт - гайка?

3.2. Охарактеризуйте передачі з тертям ковзання.

3.3. Охарактеризуйте передачі з тертям кочення.

3.4. Назвіть основні критерії оцінки працездатності гвинтового механізму.

4. Вивчення нового теоретичного матеріалу:

4.1. Класифікація передач та їх призначення.

4.2. Основні геометричні співвідношення передач.

4.3. Фрикційні передачі,їх призначення, класифікація, переваги, недоліки та застосування.

4.4. Зубчасті передачі. Роль зубчастих передач. Передаточне число. Основні вимоги до зубчастого зачеплення.

4.5. Черв’ячна передача, її переваги, недоліки і галузь застосування. Основні параметри черв’ячної передачі.

4.6. Призначення, будова, класифікація редукторів.

5. Закріплення вивченого матеріалу:

5.1. Робота з картками.

6. Підведення підсумків заняття.

7. Домашнє завдання:

7.1. Опрацювати Л.1с. 21-26; 77-79; 148-152; 163-170.

Короткі теоретичні відомості:

1. Механічні пристрої, призначені для передачі енергії від джерела до споживача із зміною кутової швидкості або виду руху, називають механічними передачами або просто передачами. На рис. 39 показана схема приводу транспор-тера. Від електродвигуна 1 за допомогою пасової передачі 2 рух передається на вал зубчастої передачі, розміщений в корпусі 3 (таку передачу називають редуктором); вихідний (ведений) вал зубчастої передачі сполученийланцюговою передачею 4 з валом стрічкового транспортера 5.

Необхідність введення передачі між двигуном і виробничою машиною пояснюється багатьма причинами:

джерела енергії - двигуни - працюють, як правило, в режимі високих кутових швидкостей, що забезпечує їм найбільшу потужність, к.к.д. і малі габарити; кутові швид-кості валів виробничих машин звичайно відрізняються від кутової швидкості валу двигуна;

зміна швидкості виробничої машини, а отже, і значення обертаючого момен-ту вигідніше здійснювати за допомогою передачі, а не шляхом зміни кутової швидкості валу двигуна, оскільки при зменшенні кутової швидкості валу двигуна його потужність і к.к.д. знижуються;

двигуни зазвичай передають обертальний рух, а робочі органи машини іноді потребують інші види руху;

часто виникає необхідність передачі енергії від одного двигуна до декількох виробничих машин, вали яких обертаються з неоднаковими кутовими швид-костями.

За способом передачі руху механічні передачі класифікують:

передачі тертям - фрикційні;

пасові, канатні передачі;

передачі зачепленням - зубчасті (черв'ячні, гвинтові, ланцюгові).

Можливий інший принцип класифікації механічних передач, згідно якому їх під-розділяють на передачі з безпосереднім контактом (фрикційні, зубчасті, черв'ячні і ін.) і передачі з проміжною гнучкою ланкою (пасові, ланцюгові і канатні).

2.Якщо точки тіла при русі описують кола з центрами на одній і тій же прямій, перпендикулярній їх колам, то такий рух тіла називають обертальним. Нерухома пряма, на якій розташовуються центри кіл - траєкторії точок тіла, що обертається, називається віссю обертання.

Швидкість обертального руху характеризується кутовою швидкістю , або частотою обертання .

Частота обертання і кутова швидкість зв'язані формулою:

.

Лінійну (колову) швидкість точки тіла , що обертається, визначають за фор-мулою:

Робота при обертальному русі дорівнює добутку обертаючого моменту на кут по-вороту, тобто .

Потужність пов'язана з обертаючим моментом і кутовою швидкістю фор-мулою .

При відомих потужності і кутовій швидкості або частоті обертання значення обер-таючого моменту визначають за формулою:

.

Відношення кутових швидкостей валів передачі називається передаточним відно-шенням:

.

Між моментом рушійних сил та моментом сил опору існує залежність:

3. Передачі, в яких рух від одного валу до іншого передається силами тертя, між робочими поверхнями катків, що обертаються, називають фрикційними.

Для збудження сили тертя, достатньої для передачі заданого моменту від ведучого валу до веденого, у фрикційних передачах застосовують різні притискні пристрої, які використовують сили тяжіння (рис. 40а),пружини (рис. 40б), системи важелів.

а б

Рис. 40

В залежності від призначення фрикційні передачі поділяють на:

передачі з умовно постійним передаточним відношенням між валами:

з паралельними осями.

з осями, які перетинаються.

передачі із змінним передаточним відношенням:

варіатори без проміжної ланки.

варіатори з проміжною ланкою.

Переваги фрикційних передач:

Простота конструкції.

Плавність і безшумність роботи.

Можливість безступінчастого регулювання швидкості, вмикання і вимикання передачі без зупинки машини.

При перевантаженнях відбувається ковзання катків, яке зберігає привід від поломок.

Недоліки фрикційних передач:

Не постійне передаточне відношення.

Обмежена потужність, яка передається (10…20кВт).

Значні навантаження на вали а їх опори.

Порівняно низький к.к.д.

Підвищене та нерівномірне зношування катків.

Фрикційні передачі застосовують у випадках, коли необхідно забезпечити плавну передачу руху від одного валу до іншого (в магнітофонах, програвачах, спідомет-рах). В машинобудуванні використовують дуже рідко. Варіатори часто використо-вують в приводах конвеєрів, машин тощо.

4. Механізм, призначений для передачі обертального руху від одного вала до ін-шого за допомогою зубчастих коліс, які знаходяться в зачепленні, називають зубчас-тою передачею (рис. 41).

Рис. 41

Зубчасті передачі можуть бути з зовнішнім (рис. 41,а,б,в) та внутрішнім (рис. 41г) зачепленням.

Переваги зубчастих передач:

Можливість передачі практично будь-яких потужностей.

Постійність передаточного відношення.

Компактність, надійність передачі.

Високий к.к.д.

Простота обслуговування та ремонту, тощо.

Недоліки зубчастих передач:

Обмеженість передаточного відношення.

Вібрації та шум.

Складність виготовлення, тощо.

Класифікація зубчастих передач:

За конструктивним оформленням (відкриті, напіввідкриті, закриті).

За коловою швидкістю (тихохідні, середньошвидкісні, високошвидкісні).

За взаємним розміщенням валів:

Циліндричні прямозубі та косозубі (рис. 41а,б).

Шевронні (рис. 41в).

Конічні прямозубі та косозубі (рис. 41д, е).

З криволінійними зубцями (рис. 41ж).

Гвинтові (рис. 41з).

Гепоїдні (рис. 41и).

Зубчаста передача, в якій твірні бічних поверхонь зубців паралельні твірним діли-льного циліндра шестерні і колеса, називається прямозубою циліндричною.

Основні геометричні співвідношення прямозубої циліндричної передачі:

ділильний діаметр: ;

розрахунковий модуль (модуль): ;

діаметр вершин зубців зубчастого колеса або шестерні: ;

діаметр впадин зубчастого колеса або шестерні: ;

передаточне відношення: .

міжосьова відстань: .

5. Черв'ячна (або зубчато-гвинтова) передача (рис. 42) являє собою кінематичну пару, що складається з черв'яка і черв’ячного колеса Черв'ячну передачу можна розглядати як модифікацію гвинтової пари, довга гайка якої розрізається подовжньою площиною (паралельною вісі гвинта) і згинається в кру-гове кільце - зубчасте колесо, яке охоплює тіло гвинта черв'яка по дузі.

Черв'як - це гвинт з різьбою, нарізаною на циліндрі (архимедів, конволютний, евольвен-тний), або на глобоїді. Архімедів черв'як є циліндричним гвинтом з трапецеїдальним профілем різьби. Конволютний черв'як - це циліндричний гвинт з прямолінійними конту-рами профілю западин або витків в перетині, нормальному до бічної поверхні різьби. Евольвентний черв'як можна розглядати, як косозубе циліндричне колесо з дуже ве-ликим кутом нахилу зуба до твірної циліндра і з малим числом зубців. Глобоїдний черв’як являє собою гвинт, нарізаний на поверхні тора (глобоїда).

Переваги черв’ячної передачі:

Велике передаточне відношення.

Плавність зачеплення та безшумність роботи.

Можливість створення самогальмуючої передачі.

Недоліки черв’ячної передачі:

Порівняно низький к.к.д.

Обмежена потужність, яка передається.

Сильне нагрівання передачі.

Висока вартість матеріалів черв’ячних коліс та черв’яків.

Основні геометричні співвідношення черв’ячної передачі:

Відстань , між двома однойменними точками двох сусідніх витків профілю різьби черв’яка, називається кроком черв’яка та черв’ячного колеса.

Відношення кроку до називають модулем:

.

Ділильний діаметр черв’яка:

.

Тангенс кута підйому лінії витка (різьби черв’яка):

.

Діаметр вершин витків та впадин черв’яка:

.

.

Ділильний діаметр черв’ячного колеса:

.

Діаметр вершин зубців та впадин черв’ячного колеса:

.

Міжосьова відстань:

.

Колова швидкість:

.

Передаточне відношення:

.

6. Редуктором називається зубчастий, черв’ячний, або зубчасто-черв’ячний пере-даточний механізм, виконаний в закритому корпусі та призначений для зниження кутової швидкості, а відповідно підвищення обертаючого моменту. Механізм приз-начений для підвищення кутової швидкості називається мультиплікатором.

Редуктори класифікують:

За видом передач (циліндричні, конічні, черв’ячні, комбіновані, зубчасто-черв’ячні).

По числу пар передач (одноступінчасті та багатоступінчасті).