Передачи

Для передачи крутящего момента применяют передачи фрикционную, ременную, зубчатую, цепную.

Фрикционная передача. При вращении цилиндра (рис. 1.2,а), закрепленного на левом валу, вращается и соприкасающийся с ним цилиндр, закрепленный на правом валу. Движение передается за счет трения между цилиндрами, поэтому в месте соприкосновения должно быть достаточное давление. Такая передача называется фрикционной.

Ведущий цилиндр вращает ведомый с той же окружной скоро­стью, но в противоположную сторону. Если диаметры цилиндров одинаковы, то за один оборот ведущего ведомый цилиндр также сделает один оборот; окружные скорости их v1, и v2 будут одинако­выми. При неравных диаметрах окружные скорости также равны, то есть

(1.1)

где d1 и n1, — диаметр и частота вращения ведущего цилиндра; d₂ и n₂ — диаметр и частота вращения ведомого цилиндра.

Следовательно, d1n1=d2n2.

Представив полученное выражение в виде пропорции n1/n2 =d1/d2, находим, что отношение частоты вращения ведущего и ведо­мого цилиндров обратно пропорционально их диаметрам. Отношение диаметров и частот вращения приравнивают к величине i, называемой передаточным отношением:

(1.2)

При помощи передаточного отношения, зная диаметр или частоту вращения ведущего цилиндра, можно определить эти же данные для ведомого, и наоборот.

Плоскоременная передача. На ведущем и ведомом валах закреп­ляют цилиндры (шкивы), охватываемые бесконечным плоским рем­нем (рис. I. 2,6). Передаточное отношение ременной передачи, как и фрикционной, прямо пропорционально отношению диаметров шки­вов и обратно пропорционально частоте их вращения.

С учетом проскальзывания (около 2%) плоского ремня по шкивам i=0,98 d1/d2.

Передаточное отношение должно быть не больше 5, так как с увеличением его снижается обхватывание ремнем меньшего шкива и возрастает проскальзывание ремня. Чтобы ведомый вал, располо­женный параллельно, вращался в направлении ведущего, применяют открытую передачу (рис. 1.2,6), в противоположном направлении — перекрестную.

Шкивы обычно отливают из серого чугуна, ремни изготовляют из прорезиненной хлопчатобумажной ткани. Применяют также ко­жаные и пеньковые ремни.

Клииоремеиная передача. Рабочие поверхности каждого шкива клиноременной передачи (рис. I. 2,в) представляют собой обращенные друг к другу диски с поверхностями усеченных конусов. Один диск ведущего и ведомого шкивов закреплен неподвижно, второй может перемещаться в осевом направлении. Перемещением подвиж­ного диска регулируют рабочий диаметр шкива. На рисунке I. 2, в изображен ведомый шкив. Его диск 1 закреплен на валу 4, подвиж­ный диск 2 связан с неподвижным при помощи пальца 5. Пружина 3 плотно прижимает подвижный диск к неподвижному. Чтобы увели­чить частоту вращения вала 4, сближают диски ведущего шкива.

Рис. 1.3. Зубчатая передача:

а — цилиндрическая; 6—коническая; в — сложная рядовая; г—реечная; д — червячная; 1 — приводной вал; 2 и 6 — шестерни; 3 — промежуточная шестерня; 4 — ось промежу­точной шестерни; 5 — зубчатое колесо; 7 — рейка; 8 — червяк; 9 — червячное колесо.

Ремень на нем переходит на больший диаметр, натягивается и, пре­одолевая сопротивление пружины 3, раздвигает диски ведомого шкива. Для уменьшения частоты вращения вала 4 раздвигают дис­ки ведущего шкива. Пружина 3 сближает диски 2 и 1, и ремень переходит на меньший диаметр ведущего шкива.

Клиновые ремни могут передавать большие усилия по сравнению с плоскими, проскальзывание ремней по шкивам незначительно. Если передача перегружена, клиновой ремень проскальзывает, что в некоторых случаях позволяет обойтись без предохранительных муфт.

Клиноременную передачу можно использовать для бесступен­чатого изменения частоты вращения ведомого вала. В контур можно включать несколько ремней, осуществлять полуперекрестный и пере­крестный привод.

Зубчатая передача. Если ведомый вал расположен близко от веду­щего, то его приводят во вращение зубчатой передачей. При помощи такой передачи можно передавать значительные усилия.

Если ведомый вал параллелен ведущему, его приводят во враще­ние цилиндрической передачей (рис. I. 3, а), если оси валов пересе­каются, — конической (рис. I. 3,6).

Ведущую шестерню закрепляют на валу, а ведомую надевают на ось. Если шестерня А вращается по часовой стрелке, то шестерня Б будет вращаться против часовой стрелки. Чтобы ведомая шестерня вращалась в направлении ведущей, между ними устанавливают про­межуточную шестерню.

Разделив число зубьев z1 шестерни А на число зубьев шестер­ни Б, получим передаточное отношение i, показывающее, сколько раз обернется шестерня Б за один оборот шестерни А. Если передаточное отношение больше 5, то на промежуточные оси надевают промежу­точные шестерни. Такое соединение называется рядовым. В простом рядовом соединении все шестерни расположены в одной плоскости, в сложном (рис. 1.3, в) на каждой промежуточной оси вращаются две жестко связанные шестерни, одна из них — ведомая предыдущей пары, другая — ведущая следующей пары.

где z(n) — число зубьев последней шестерни.

Передаточное отношение сложного рядового соединения

Передаточное отношение простого рядового соединения

где нечетные обозначения — числа зубьев ведущих шестерен, четные — ведомых.

Передача, в которой шестерня заменена зубчатой рейкой, назы­вается реечной (рис. 1.3,г). Она преобразует вращательное движе­ние в прямолинейное. При неподвижной оси вращающейся шестер­ни 6 рейка 7 перемещается прямолинейно; если же рейка закрепле­на, то ось шестерни будет перемещаться прямолинейно и параллельно рейке.

Червячная передача (рис. 1.3,d) предназначена для передачи вращения между осями, скрещивающимися в пространстве под пря­мым углом. Она позволяет получить очень малое или большое переда­точное отношение.

Червяк 8 (винт с нарезкой трапецеидального сечения) находится в зацеплении с червячным колесом 9, имеющим винтовые зубья. Червяк может быть одно-, двух-, трехзаходным. При повороте однозаходного червяка на 360° червячное колесо повернется на один зуб.

При одном обороте червяка, имеющего n заходов, колесо повер­нется на z зубьев, поэтому передаточное отношение

i= n/z (1.5)

Цепная передача (рис. 1.4) служит для привода ведомого вала, Удаленного от ведущего. На валах закрепляют звездочки, которые охватывают бесконечной цепью, составленной из звеньев. Чаще всего применяют роликовые и крючковые цепи. Если частота вращения большая или требуется передать значительное усилие, применяют роликовую цепь, в легких условиях работы используют крючковую цепь.

Рис. 1.4. Цепная и комбинированная зубчато-цепная передача:

а — роликовая цепь; б — соединение роликов; в соединение стальных штампованных звеньев; г — соединение звеньев из ковкого чугуна; д — схема зубчато-цепной передачи 1 и 3—шестерни; 2 — промежуточная шестерня; 4 — ведущая звездочка; 5—ось шестерни-звездочки; 6 — приводная цепь; 7 — натяжная звездочка; 8 — ведомая звездочка

Ролики роликовой цепи (рис. 1.4, а и б) вращаются на втулках, запрессованных попарно в соединительных щечках. Последние соеди­нены при помощи валиков с наружными щечками. Концы цепи для получения замкнутого контура связывают специальными звеньями. Если число звеньев четное, то концы цепи соединяют прямым звеном, съемная пластина которого удерживается на валиках шплинтами. Все детали роликовой цепи стальные, термически обработан­ные.

Звенья крючковой цепи (рис. 1.4,в и г) можно разъединять по лю­бому шарниру. Крючки звеньев располагают наружу и вперед по ходу цепи. Звенья штампуют из стали или изготовляют из ковкого чугуна.

Передаточное отношение цепной передачи от ведущего вала к ведомому

(1.6)

где z1 и z2 — число зубьев ведущей и ведомой звездочек

Частоту вращения ведомого вала регулируют сменой ведомой и ведущей звездочек. Направление вращения последней изменять нельзя.

На рисунке 1.4, д изображена комбинированная зубчато-цепная передача. Шестерня 1 при помощи промежуточной шестерни 2 вра­щает шестерню 3, к которой прикреплена звездочка 4. Звездочка 8,

Рис. 1.5. Четырехзаенные шарнирные механизмы:

а — шарнирный четырехзвенник; б — шарнирный параллелограмм; I. 2, 3 и 4 — звенья; А. В, С и Д — шарниры

насаженная на приводной вал, приводится во вращение бесконечной цепью 6, охватывающей звездочки 4 и 8. Натяжение цепи регулируют перемещением натяжной звездочки 7.