2. Механические передачи
Для передачи механической энергии (движения) от двигателя (электри-ческого, теплового, гидравлического) к рабочему органу машины применяют различные передачи. Несколько десятилетий назад практически единствен-ным передаточным устройством, применявшимся в машинах, были механические передачи. В современных машинах наряду с механическими передачами широко применяются гидравлические и электрические передачи, например, в тепловозах. В разделе «Детали машин» изучаются механические передачи для равномерного вращательного движения.
Использование передаточных механизмов обусловлено необходимостью согласования высокой скорости движения двигателя и низкой скорости движения рабочего органа машины. Применение регулируемых двигателей либо невозможно (тепловые двигатели), либо экономически нецелесообразно (электродвигатели постоянного тока или электродвигатели переменного тока с дорогостоящими преобразователями). Поэтому практически любая машина состоит из двигателя, передачи (трансмиссии) и исполнительного устройства (рабочего органа).
Например, привод механизма подъёма груза (модель на рис. 2.1) состоит из электродвигателя, редуктора и барабана. Редуктор соединён с двигателем и барабаном муфтами.
Рис. 2.1. Привод барабана механизма подъёма груза
В целом использование передач решает следующие задачи:
преобразование сил и крутящих моментов;
регулирование скорости рабочего органа;
привод нескольких рабочих органов;
преобразование вида движения и др.
Перечисленные задачи решаются практически во всех машинах. Это определило широчайшее распространение механических передач в машиностроении и приборостроении.
В механизмах передачи оси звеньев могут быть параллельными, пересекаться или скрещиваться.
Передача вращения между параллельными осями с постоянным передаточным отношением осуществляется круглыми цилиндрическими колесами.
Передача вращения между пересекающимися осями осуществляется круглыми коническими колесами.
Передача вращения между скрещивающимися осями осуществляется круглыми гиперболоидными колёсами. Её разновидности — винтовые, червячные и гипоидные передачи.
Зубчатым механизмом называется механизм, в состав которого входят зубчатые звенья, имеющие выступы (зубья), передающие движение. Еже-годное производство зубчатых колес измеряется сотнями миллионов.
Классификация зубчатых передач по геометрической форме строится по трём признакам:
1) по взаимному расположению осей валов различают:
передачи с параллельными осями, которые выполняют цилиндрическими колёсами внешнего (рис. 2.2) и внутреннего зацепления (рис. 2.3); изображения цилиндрических колёс представлены на рис. 2.4 и 2.5;
Рис. 2.2. Внешнее цилиндрическое Рис. 2.3. Внутреннее зацепление зацепление
Рис. 2.4. Колесо с внешними зубьями Рис. 2.5. Колесо с внутренними зубьями
передачи с пересекающимися осями коническими колёсами (схема на рис. 2.6, колесо на рис. 2.7);
Рис. 2.6. Кинематическая схема конической передачи
Рис. 2.7. Коническое колесо
- передачи со скрещивающимися осями – червячные (рис. 2.8 и 2.9), цилиндрические винтовые и конические гипоидные (рис. 2.10…2.14),
спироидные;
Рис. 2.8. Кинематическая схема Рис. 2.9. Червячный редуктор
червячной передачи
Рис. 2.10. Кинематическая схема Рис. 2.11. Винтовая передача
винтовой передачи
Рис.2.12. Кинематическая схема Рис.2.13. Гипоидная передача
гипоидной передачи
Рис.2.14. Коническая и гипоидная передачи заднего моста автомобиля
реечные передачи – для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот (рис. 2.15 и 2.16);
Рис.2.15. Кинематическая схема Рис.2.16. Реечная передача
реечной передачи
2) по направлению зубьев различают передачи:
прямозубые (рис. 2.4, 2.5, 2.16);
косозубые (с винтовыми зубьями, рис. 2.11, 2.13);
с криволинейными зубьями (в конических передачах, рис. 2.6, 2.7, 2.13, 2.14);
3) по форме профиля зубьев различают передачи:
эвольвентные;
циклоидные;
круго-винтовые (Новикова).
Наиболее распространён эвольвентный профиль зуба, предложенный российским академиком Л.Эйлером в 1760 г. Он обладает высокой прочностью.
Циклоидные профили отличаются высокой износостойкостью при невысокой прочности и применяются в механизмах приборов.
Круговой профиль зуба предложен М.Л.Новиковым в 1954 г. Он выполняется в косозубом исполнении и по сравнению с эвольвентным имеет более высокую нагрузочную способность передачи.
Из приведенных на рис. 2.2…2.15 схем практически все получили ши-рокое распространение. Так, наиболее распространённые цилиндрические зубчатые передачи используются в автомобилях (коробка передач, механизм запуска), локомотивах (привод от тягового двигателя к ведущим колёсным парам), механизмах подъёма, передвижения, поворота грузоподъёмных ма-шин. Конические зубчатые передачи используются в дифференциалах ав-томобилей, в путевых машинах и др. Также в автомобилях применяются гипоидные передачи (в задних мостах), винтовые передачи (в приводах масс-ляных насосов), червячные передачи (в рулевом управлении).