Содержание
-
Лекция 3
Механические передачи и механизмы, преобразующие движение
-
Привод – устройство для приведения в действие машин и механизмов технологического оборудования. Основные части привода: двигатель, трансмиссия (механическая передача) система (аппаратура) управления. 3.1 Механическая передача – часть привода
-
Механическая передача – механизм, осуществляющий передачу энергии от одной машины к другой или внутри машины между её звеньями Классифицируются По физическим условиям передачи движения: трением, зацеплением По способу соединения ведущего и ведомого звена: непосредственный контакт (зубчатые, фрикционные, винтовые, червячные); с гибкой дополнительной связью (ременные, цепные). По управляемости: с фиксированным передаточным числом; со ступенчато изменяемым передаточным числом; с плавно изменяемым передаточным числом (вариаторы). Бывают также закрытые (в корпусе), открытые
-
Основные характеристики механических передач • передаваемая мощность, N • угловые скорости вращения входного и выходного валов, • вращающие моменты на входном и выходном валу, Т • передаточное отношение, i • коэффициент полезного действия, • взаимное расположение валов
-
3.2Ременная передача
передача механической энергии при помощи гибкого элемента (ремня) за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).
-
Классификация ременных передач зависимостиот формы поперечного сечения ремня
• плоскоременные (а); • клиноременные (с трапециевидным профилем) (б); • круглоременные (с круглым профилем) (в); • поликлиноременные (г); • передачи с зубчатыми ремнями.
-
Достоинства: • Простота конструкции и малая стоимость. • Отсутствие смазочной системы • Возможность передачи мощности на значительные расстояния (до 15 метров). • Плавность и бесшумность работы. • Смягчение вибрации и толчков вследствие упругой вытяжки ремня. • Защита от перегрузки за счёт проскальзывания ремня Недостатки: • Большие габаритные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей. • Малая долговечность ремня в быстроходных передачах. • Большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня. • Непостоянное передаточное число из-за неизбежного упругого проскальзывания ремня. • Неприменимость во взрывоопасных местах вследствие электризации ремня.
-
Применение ременных передач
для передачи движения от электродвигателя, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число не строго постоянным (в приводах станков, транспортеров, дорожных и строительных машин и т.п.)
-
Шкивы ременных передач
выполняют из стали или чугуна, в быстроходных передачах – из алюминиевых сплавов или текстолита. Форма рабочей поверхности обода шкива зависит от вида ремня.
-
-
Ремни ременных передач
Требования к материалу: прочность, изностойкость, эластичность, долговечность, хорошая сцепляемостьсо шкивами, низкая стоимость. Типы ремней: Кожаные Прорезиненные Хлочато-бумажные Шерстяные Пленочные
-
-
3.3Фрикционная передача
Движение передаётся между валами с помощью сил трения, возникающих между катками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы. Условие работоспособности Ведущий 1 и ведомый 2 катки прижимаются один к другому силой (например, пружиной), так чтобы сила трения Ffв месте контакта катков была достаточна для передаваемой окружной силы Ft Ff>Ft Нарушение условия приводит к буксованию и быстрому износу катков.
-
По назначению: - с нерегулируемым передаточным числом ; - с бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа (вариаторы). По взаимному расположению осей валов: - цилиндрические или конусные с параллельными осями; конические с пересекающимися осями. В зависимости от условий работы: - открытые (работают всухую); - закрытые (работают в масляной ванне). По принципу действия: - нереверсивные; - реверсивные.
-
Передаточное число где - коэффициентскольжения
-
Вариаторы служат для плавного (бесступенчатого) изменения на ходу угловой скорости ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего. Два соосных катка с тороидной рабочей поверхностью и два промежуточных ролика. Регулирование скоростей производится поворотом роликов с помощью рычажного механизма, в результате чего изменяются радиусы контакта R1и R2 Промежуточным элементом является клиновой ремень или специальная цепь Изменение угловой скорости ведомого вала достигается передвижением малого катка вдоль вала, т.е. изменением радиуса R2..
-
3.4Зубчатые передачи
механизм или часть механизма в состав которого входят зубчатые колёса. Движение передаётся с помощью зацепления пары зубчатых колёс. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса – индекс 2
-
Достоинства: • Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений. • Высокая нагрузочная способность и малые габариты. • Большая долговечность и надёжность работы. • Постоянство передаточного отношения. • Высокий КПД (87-98%). • Простота обслуживания. Недостатки: • Большая жёсткость не позволяющая компенсировать динамические нагрузки. • Высокие требования к точности изготовления и монтажа. • Шум при больших скоростях.
-
Классификация зубчатых передач
По передаточному отношению: • с постоянным передаточным отношением; • с переменным передаточным отношением. По форме профиля зубьев: • эвольвентные; • круговые (передачи Новикова); • циклоидальные.
-
По типу зубьев: • прямозубые; • косозубые; • шевронные; • криволинейные. По окружной скорости: - тихоходные (40 м/с).
-
По взаимному расположению осей валов: • с параллельными осями; • с пересекающимися осями; • с перекрещивающимися осями. По форме начальных поверхностей: • цилиндрические; • конические; • гиперболоидные (гипоидные)
-
По степени защищенности: • открытые; • закрытые. По относительному вращению колёс и расположению зубьев: • внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении); • внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении). Видео: Виды зубчатых колёс 1,2
-
Эвольвентное зацепление
Леона́рдЭ́йлер(1707 — Санкт-Петербург, Российская империя) — швейцарский, немецкий и российский математик и механик, внёсший фундаментальный вклад в развитие этих наук (а также физики, астрономии и ряда прикладных наук).
-
Эвольвента – это кривая, нормаль в каждой точке которой является касательной к исходной кривой. В эвольвентном зубчатом зацеплении профили зубьев очерчены по эвольвенте окружности. общая нормаль, проведённая через точку касания профилей зубьев, всегда проходит через одну и ту же точку на линии, соединяющей центры зубчатых колёс, называемую полюсом зацепления.
-
Параметры эвольвентного зубчатого зацепления
z — число зубьев колеса p — шаг зубьев (фиолетовый) d — диаметр делительной окружности (жёлтый) da — диаметр окружности вершин тёмного колеса (красный) db — диаметр начальной окружности (зелёный) df — диаметр окружности впадин тёмного колеса (синий) haP+hfP — высота зуба тёмного колеса, x+haP+hfP — высота зуба светлого колеса m - модуль
-
Модуль зубчатого зацепления
самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через него выражаются все остальные параметры. измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле: Видео: «Зубчатое зацепление»
-
Передаточным числомuзубчатой передачи называется отношение числа зубьев колеса z2 к числу зубьев шестерни z1: u =z2/ z1 Передаточным отношением iзубчатой передачи называется отношение угловых скоростей зубчатых колес Знак плюс (+) указывает одинаковое направление угловых скоростей; знак минус ( - ) - противоположное направление. Численное значение отношения угловой скорости шестерни к угловой скорости колеса равно передаточному числу:
-
Нарезание зубьев зубчатых колёс
Метод копирования – впадины между зубьями образуются инструментом, имеющим профиль впадины Метод обкатки – нарезание происходит в процессе принудительного зацепления инструмента с заготовкой Точные зубчатые колёса подвергают шлифованию и притирке Видео: «Производство зубчатых колес»
-
Повреждения поверхности зубьев
связаны с контактными напряжениями и трением А) Усталостное выкрашивание - основной вид разрушения при хорошей смазке. Б) Абразивный износ - при плохой смазке В) Заедание - в высоконагруженных и высокоскоростных передачах вследствие высоких температур. Г) Пластические сдвиги наблюдаются у тяжело нагруженных тихоходных зубчатых колёс выполненных из мягкой стали.. Д) Отслаиваниетвёрдого поверхностного слоя зубьев наблюдается при низком качестве термообработки.
-
Смазывание зубчатых передач
снижает контактные напряжения, предохраняет зубья от интенсивного истирания и коррозии, уносит продукты износа, уменьшает силу удара в зацеплении улучшает отвод теплоты. Способы смазки: Погружением в масляную ванну (картерная) Принудительная, через трубки под давлением
-
КПД зубчатых передач
Потери мощности: трение в зацеплении, трение в подшипниках взбалтывание и разбрызгивание масла (закрытые передачи). Потери в зацеплении зависят от: точности изготовления, способа смазывания, шероховатости рабочих поверхностей, скорости колес, свойств смазочных материалов числа зубьев колес. С увеличение числа зубьев КПД передачи возрастает. Потерянная мощность в передаче переходит в теплоту, которая при недостаточном охлаждении может вызвать перегрев передачи.
-
Конструкции зубчатых колес
Цилиндрические и конические шестерни выполняют как одно целое с валом (вал-шестерня). Насадочные шестерни применяются в случаях, когда они должны перемещаться вдоль вала или в зависимости от условий сборки.
-
При диаметре da ≤ 150 мм колеса изготавливают в форме сплошных дисков из проката или из поковок.
-
При da ≤ 500 мм зубчатые колеса получают ковкой, отливкой или сваркой.
-
При da > 500 мм зубчатые колеса выполняют отливкой или сваркой.
-
Бандажированныеи свертные колеса применяют в целях экономии легированных сталей.
-
Цилиндрические передачи с косозубыми и шевронными колёсами
Более скоростные Работают более плавно (без ударов) . Вступают в зацепление у торцов, затем место контакта постепенно перекатывается. Шевронные колеса не создают осевых сил.
-
Форму косого зуба в нормальном сечении принято определять через параметры эквивалентного прямозубого колеса
-
Передачи Новикова
Профили зубьев очерчены не по эвольвентам, а по дугам окружностей. Контакт зубьев происходит не по узкой площадке, а по пятну значительной площади. Преимущества: высокая контактная и изгибная прочность. Недостатки: сложность изготовления, большие осевые нагрузки на подшипники, низкая изломная прочность при входе зубьев в зацепление. Применяются в тихоходных машинах, при малых числах зубьев
-
Зубчатая коническая передача
При пересекающихся под некоторым углом (обычно 90 град.) осях ведущего и ведомого звеньев Вместо осевого расстояния характеризуются конусным расстоянием Недостатки: более сложная технология изготовления и сборки конических зубчатых колес; большие осевые и изгибные нагрузки на валы, особенно в связи с консольным расположением зубчатых колес.
-
Винтовые передачи
Зубчатая передача с винтовыми колесами передаёт движение между скрещивающимися осями Передачи «винт-гайка» преобразуют вращательное движение в поступательное Винтовые передачи применяют в приборах Шарико-винтовые передачи (ШВП) – замена трения скольжения на трение качение, используется для различного промышленного оборудования, станков с ЧПУ.
-
Гипоидная передача (гиперболоидная) - вид винтовой зубчатой передачи, осуществляемой коническими колёсами (с косыми или криволинейными зубьями) со скрещивающимися осями (обычно 90°). имеет смещение по оси между большим и малым зубчатыми колесами. характеризуется повышенной нагрузочной способностью, плавностью хода и бесшумностью работы. Часто используется как главная передача в приводах ведущих колёс автомобилей, и другой самоходной техники.
-
Червячные передачи
Червячные передают движение между скрещивающимися осями, работают при больших передаточных числах В большинстве случаев ведущим звеном является червяк (1), т.е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой. В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим (а) или с глобоидным (б) червяком.
-
-
Планетарные, дифференциальные и другие зубчатые передачи
Планетарная передача — несколько планетарных зубчатых колёс (шестерён, саттелитов), вращающихся вокруг центральной, солнечной шестерни. Обычно, планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. может включать внешнее (корончатое) кольцевое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Основные достоинства — большие передаточные отношения, компактность и малая масса. Видео «Планетарная передача»
-
Дифференциал— это механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, которые называются полуосями. Реечная передача (кремальера) – преобразует поступательное движение во вращательное. Видео: «Как работает дифференциал»
-
Волновая передача - передаёт движение за счет циклического возбуждения волн деформации (генератором волн) в гибком элементе (одно из колес имеет гибкий венец). Известны передачи с передаточным отношением u>1000 Видео: «Волновая передача» Другое
-
3.5 Цепная передача
— передача механической энергии при помощи гибкого элемента (цепи) за счёт сил зацепления. Может иметь как постоянное так и переменное передаточное число (напр. цепной вариатор). Состоит из — ведущей и ведомой звездочки и цепи. Цепь состоит из подвижных звеньев. Мощность (Р) до 3000 кВт Скорость (V) до 35 м/с Передаточное отношение (i=Z2/Z1) до 10 Z – число зубьев звёздочки
-
Достоинства: • могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (≤5 м), • по сравнению с ременными передачами более компактны, могут передавать большие мощности (до 3000 кВт), • силы действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало, • могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам. Недостатки: • шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге (ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях). • изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного материала. • удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует натяжных устройств
-
Виды цепей
Грузовые – применяются для подвески, подъема и опускания груза в различных подъемно-транспортных механизмах при скорости до 0,25...0,5 м/с Тяговые – применяются для транспортировки груза при скорости до 2...4 м/с Приводные – применяются для передачи энергии в широком диапазоне скоростей.
-
Материал цепей и звёздочек: стойкий против износа и ударных нагрузок. углеродистые и легированные стали с последующей термической обработкой (улучшение и закалка). Детали шарниров цепей в большинстве случаев цементируют. КПД зависит от потерь: на трение в шарнирах цепи, на зубьях звездочек на перемешивание масла при смазывании погружением. При нормальных условиях работы 92-96%.
-
Смазывание в цепной передаче
При скоростях цепи менее 4 м/с применяют периодическое смазывание ручной масленкой примерно через каждые 7 часов. При скоростях менее 6 м/с применяют смазывание масленками-капельницами.
-
3.6 Механизмы, преобразующие движение
Зубчато-реечный и винтовой механизмы (см. выше) Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения (ползуна, поршня) во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот.
-
Варианты: Кривошип(I) — звено, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси, имеет цилиндрический выступ — шип 1 , ось которого смещена относительно оси вращения на расстояние r, которое может быть постоянным или регулируемым. Более сложным вращающимся звеном кривошипного механизма является коленчатый вал (II). Эксцентрик(III) —конструктивная разновидность кривошипа, диск, насаженный на вал с эксцентриситетом (со смещением оси)
-
Механизм состоит из стойки 1, кривошипа 2, шатуна 3 и ползуна 4. Кривошип совершает непрерывное вращение, ползун — возвратно-поступательное движение, а шатун — сложное, плоско-параллельное движение. Полный ход ползуна равен удвоенной длине кривошипа. При равномерном движении кривошипа ползун движется неравномерно, его скорость движения меняется от нуля в крайних положениях до максимума в среднем положении. Следствие – появление сил инерции http://www.youtube.com/watch?v=AerlnRwo8pk
-
Кривошипно-кулисный механизм
применяют для преобразования вращательного движения кривошипа в неравномерное вращательное движение, качательное или возвратно-поступательное движение кулисы. Кулиса — звено (деталь) кулисного механизма (поз. 1), снабженное прямолинейной или дугообразной прорезью, в которой перемещается небольшой ползун — кулисный камень (поз. 2). http://www.youtube.com/watch?v=aFeiKlVAsaA
-
Наиболее распространенные конструктивные разновидности
ККМ с вращающейся кулисой (I) - вокруг неподвижной оси вращается кривошип 3, шарнирно соединенный одним концом с ползуном (кулисным камнем) 2, который скользит в пазу кулисы и поворачивает её вокруг неподвижной оси. ККМ с качающейся кулисой (II) - быстрый ход при движении ползуна в одну сторону и медленный — в другую. ККМ с поступательно движущейся кулисой (III).
-
Кулачковый механизм
механизм, изменяющий характер движения преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное или возвратно-качательное плоский или пространственный Кулачок— деталь кулачкового механизма с профилированной поверхностью скольжения; при своем вращении передаёт сопряженной детали (толкателю или штанге) движение с заданным законом изменения скорости.
-
Основным элементом системы газораспределения двигателя внутреннего сгорания является простейший кулачковый механизм.
-
Механизмы прерывистого одностороннего действия
Мальтийский крест (рис.1) является кривошипно-кулисным механизмом прерывистого движения . Состоит из кривошипа 4 и креста 1 с лопастями 2 (число лопастей должно быть не меньше трех). Лопасти 2 , имеющие пазы , представляют собой кулисы , по которым перемещается цевка кривошипа 3. Кинематическая схема аналогична кинематической схеме кривошипно-кулисного механизма (рис. 2) . Цифрами на рисунке обозначены : 1 - кулиса , 2 - камень кулисы , 3 - кривошип.
-
Храпово́ймеханизм или храповик — зубчатый механизм для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное в одном направлении. Состоит из храпового колеса (1), собачки (2), которая прижимается к зубу колеса под действием пружины или собственного веса, ведущего рычага (3) и стойки. При движении рычага в одну сторону собачка поворачивает храповое колесо на некоторый угол, при обратном движении рычага собачка проскальзывает на один или несколько зубьев, а храповое колесо удерживается от обратного вращения дополнительной собачкой (4). В велосипеде храповой механизм ("трещётка") позволяет задним звёздам передавать крутящий момент колесу при движении вперёд, при этом позволяя ему свободно крутиться в случае отсутствия движения звёзд.
-
-
Карда́ннаяпереда́ча («крестовина») — механизм, передающий крутящий момент между пересекающимися валами, имеющими возможность взаимного углового перемещения. ШРУС – шарнир равных угловых скоростей («граната»), обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70 градусов относительно оси. Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской и, реже, задних колёс и в передних мостах внедорожников. http://www.youtube.com/watch?v=FfGIhsQ1mBA
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.