Механические передачи. Лекция 1. Тема 1 основные положения. Общие сведения о передачах. Механические передачи понятия привода и
 Скачать 6.78 Mb.
|
|
Тема № 1 – ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕДАЧАХ. 1. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ 1.1. Понятия привода и механических передач машины Любая машина состоит из привода и исполнительного (рабочего) органа. Выполнение технологического процесса в машинах осуществляется с помощью исполнительных органов. Например, в автомобилях – колеса, в технологических машинах – лопасти мешалки, ротор центрифуги и др. Для приведения в действие исполнительных органов машины необходим привод – устройство, приводящее в движение механизм или машину. В состав привода входит источник энергии – двигатель, передаточный механизм. В качестве двигателя может быть использован электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания, гидравлический, пневматический, а так же мускульная сила человека. Часто двигатели имеют характеристики, не совпадающие с характеристиками исполнительного органа машины, например, высокая скорость вращения двигателя и низкая исполнительного органа. Для согласования этих характеристик между двигателем и исполнительным органом устанавливают различные виды передаточных механизмов (механических, электрических, гидравлических, пневматических). В курсе деталей машин изучают механические передаточные механизмы (далее передачи). Если параметры двигателя и исполнительного органа машины совпадают, то передаточный механизм не требуется. Механическая передача - устройство, предназначенное для передачи энергии механического движения, как правило, с преобразованием его кинематических и силовых параметров, а иногда и самого вида движения. Основные функции механических передач: - передача механической энергии; - понижение или повышение угловых скоростей, соответственно повышение или понижение вращающих моментов; - преобразование одного вида движения в другой (вращательного в возвратно-поступательное, равномерного в прерывистое); - регулирование угловых скоростей рабочего органа машины; - реверсирование движения (прямой и обратный ход); - распределение работы двигателя между несколькими исполнительными органами машины. Наибольшее распространение в технике получили механические передачи вращательного движения, которым в курсе деталей машин уделено основное внимание (далее под термином передача подразумевается, если это не оговорено особо, именно механическая передача вращательного движения).   Рис. 1.1. - Клиноременная передача Рис.1.2. - Цепная передача.   Рис. 1.3. - Фрикционная передача Рис. 1.4. - Механическая передача 1.2. Классификация механических передач По способу передачи движения: - передачи трением, использующие силы трения между звеньями (фрикционные, ременные передачи); - передачи зацеплением, работающие в результате давления между звеньями (зубчатые, червячные, винтовые). Все передачи трением имеют повышенную изнашиваемость рабочих поверхностей, т.к. в них неизбежно проскальзывание одного звена относительно другого. По способу соединения звеньев: - передачи с непосредственным контактом (фрикционные, зубчатые, червячные, винт-гайка); - передачи с гибкой связью (ременные, цепные). Передачи с гибкой связью допускают значительные расстояния между ведущим и ведомыми валами. По взаимному расположению осей валов в пространстве: - параллельные (зубчатые цилиндрические); - пересекающиеся (зубчатые конические); - перекрещивающиеся (червячные). По характеру изменения скорости: - понижающие (скорость вращения ведущего звена больше скорости вращения ведомого); - повышающие (скорость вращения ведущего звена меньше скорости вращения ведомого). Понижение частоты вращения называют редуцированием, а закрытые передачи, понижающие частоты вращения – редукторами. Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мультипликаторами. По характеру изменения передаточного отношения: - передачи с постоянным (неизменным) передаточным отношением; - передачи с переменным передаточным отношением, изменяемым или по величине, или по направлению или и то и другое вместе. По характеру движения осей валов: - простые: оси валов в пространстве неподвижны (коробки скоростей, редукторы); - планетарные: оси валов перемещаются в пространстве (планетарные передачи, вариаторы с поворотными роликами). По конструктивному исполнению: - открытые; - закрытые. По числу ступеней отдельных передач, взаимно связанных и одновременно участвующих в передаче движения: - одноступенчатые; - многоступенчатые. 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 изменение частоты вращения ведомого вала. Звено передачи, которое получает движение от двигателя, называется ведущим (1). Звено, которому передается движение, называется ведомым (2). В передачах между ведущим и ведомым звеньями могут располагаться промежуточные. По характеру рабочего процесса, все машины можно разделить на классы: - машины – двигатели (это энергетические машины, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, тепловой и т. д.) в механическую энергию (твердого тела); - машины – преобразователи (энергетические машины, предназначенные для преобразования механической энергии в энергию любого вида (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т. д.); - транспортные машины; - технологические машины; - информационные машины. Все машины и механизмы состоят из деталей, узлов, агрегатов. Деталь – часть машины, изготавливаемая из однородного материала без применения сборочных операций. Узел – законченная сборочная единица, которая состоит из ряда соединенных деталей. Например: подшипник, муфта. Механизмом называется искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел. Требования к машинам: Высокая производительность; 2. Окупаемость затрат на проектирования и изготовление; 3. Высокий КПД; 4. Надёжность и долговечность; 5. Простота управления и обслуживания; 6. Транспортабельность; 7. Малые габариты; 8. Безопасность в работе. Требования к деталям машин: а) прочность – сопротивляемость детали разрушению или возникновению пластических деформаций в течение гарантийного срока службы; б) жесткость – гарантированная степень сопротивления упругому деформированию детали в процессе ее эксплуатации; в) износостойкость – сопротивление детали: механическому изнашиванию или коррозийно-механическому изнашиванию; г) малые габариты и масса; д) изготовление из недорогих материалов; е) технологичность (изготовление должно осуществляться при наименьших затратах труда и времени); ж) безопасность; з) соответствие государственным стандартам. Надёжность – это способность детали сохранять свои эксплуатационные показатели, выполнять заданные функции в течение заданного срока службы. Основные кинематические и силовые соотношения в передачах Звено передачи, которое получает движение от машины-двигателя, называется ведущим (1). Звено, которому передается движение, называется ведомым (2). В передачах между ведущим и ведомым звеньями могут располагаться промежуточные. Основные характеристики передач: Передаваемая мощность Р. КПД  , где Р1 - мощность на ведущем валу, Р2 - мощность на ведомом валу.Угловая скорость ω. Передаточным отношением называется отношение угловых скоростей валов передачи, взятое независимо от направления силового потока:  или  . (1.1)5. Передаточным числом называют отношение угловой скорости ведущего вала ω1 (n1) к угловой скорости ведомого вала ω2 (n2 ). Если в передаче n1 > n2, то эта передача понижает угловую скорость, т.е. если u > 1 - то это замедляющая передача, а при u < 1 - ускоряющая передача. Вращательное движение. Характеристики вращательных движений. Угловая скорость ω и частота вращения n. Соотношение между частотой вращения n (мин-1) и угловой скоростью ω (с-1) выражается формулой:  . (1.2)Линейная скорость точки вращающегося тела: v =  (м/с).Величина вращающего момента в Н·м:  .Передаточное число – отношение числа зубьев (диаметра) большего колеса к числу зубьев (диаметру) меньшего колеса – не может быть меньше 1.  (1.3)где z1, z2 – число зубьев ведущего (1) и ведомого (2) звеньев; D1, D2 – диаметры ведущего и ведомого звеньев. Для многоступенчатых передач общее передаточное число (отношение) равно произведению передаточных чисел (отношений) ступеней: u общ = u1 х u2 х... х un (1.4) Как следует из формулы (1.3) передаточное число зависит от соотношения линейных размеров входного и выходного звена. Конструктивно неудобно иметь большие габариты передачи, это вынуждает создавать многоступенчатые передачи, ограничивая передаточное число одной пары. Практический подход к выбору передаточных чисел сводится к подбору их по средним значениям из некоторого рекомендуемого диапазона. В табл. 1.1 приведены рекомендуемые значения передаточных чисел и средних значений КПД. У открытых передач передаточное число (отношение) может иметь любое значение в пределах рекомендуемых, а в стандартных редукторах, проектируемых для серийного производства, передаточное число (отношение) должно иметь стандартное значение и выбирается из рекомендуемых рядов. Мощность на валах передачи при вращательном движении определяется по формуле, кВт: Р = Т∙ω, (1.5) где Т – вращающий момент, Н∙м; ω – угловая скорость на валу, с-1. Таблица 1.1 - Рекомендуемые значения передаточных чисел для понижающих передач и средние значения КПД
Если известна окружная сила Ft, то вращающий момент можно определить по формуле: Т = F1∙D1/2 = P/ω. (1.6) Вращающий момент Т1 ведущего вала является моментом движущих сил (рис. 1.5), его направление совпадает с направлением вращения вала. Момент Т2 ведомого вала – момент сил сопротивления, поэтому его направление противоположно вращению вала (рис. 1.5). Отношение мощности на выходном валу передачи P2 (полезной мощности) к мощности P1, подведенной к входному валу (затраченной), называют коэффициентом полезного действия (КПД): η = Р2/P1 (1.7) Из-за наличия потерь, которые имеют место в точках контакта звеньев передачи, деформаций опор, нагрева и т.п. выполняется неравенство P2 ≤ P1, поэтому η < 1. Для многоступенчатой передачи, включающей n последовательно соединенных ступеней, общий КПД равен произведению КПД отдельных ступеней: ηобщ = η1 х η2 х... х ηn. (1.8) Технико-экономические расчеты тесно связаны с КПД. Потеря мощности – показатель непроизводственных затрат энергии – косвенно характеризует износ деталей передачи, т.к. потерянная в передаче мощность идет на разрушение рабочих поверхностей. С уменьшением полезной нагрузки КПД значительно снижается, т.к. возрастает относительное влияние постоянных потерь (близких к потерям холостого хода), не зависящих от нагрузки. Предельное состояние передачи, при котором становится возможной потеря ее работоспособности, называется нагрузочной способностью. Понятие запаса нагрузочной способности включает в себя понятие запаса прочности. Список литературы а) основная литература: 1. Прикладная механика. Раздел: «Детали машин и основы конструирования». Конспект лекций. Часть 1. Механические передачи / Л.В. Орленко, Е.О. Орленко, Т.В. Цветкова; Сев. (Арктич.) фед. ун-т им. М.В. Ломоносова. – Архангельск: ИПЦ САФУ, 2013. – 140 с.: ил. 2. Макридина, М. Т. Детали машин [Электронный ресурс] : учебное пособие / М. Т. Макридина, А. А. Макридин. – Электронно - текстовые данные. - Белгород : Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. ухова, ЭБС АСВ, 2013. - 165 c. - 2227-8397. - Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/28344.html 3. Жулай, В. А. Детали машин [Электронный ресурс] : курс лекций / В. А. Жулай. – Электронно - текстовые данные. - Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2013. 238 c. - 978-5-89040-437-4. - Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/22654.html б) дополнительная литература 1. Эрдеди А.А., Эрдеди Н.А. Детали машин-М: Высшая школа, 2013 – 212 с 2. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. . «Детали машин»- М: Машиностроение- 2012 – 185 с 3. Гулиа Н.В., Клоков В.Г., «Детали машин»- - М: Академия 2013-294 с 4. Олофинская В.П. «Детали машин» Краткий курс и тестовые задания М: Форум-ИНФРА-М, -2012-208с 5. М.С.Мовнин «Основы технической механики». Ленинград Машиностроение, 2010–220 с 6. Ивченко В.А. Техническая механика: Учебное пособие.-М.:ИНФРА-М., 2003-180 с | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||