Материал: 4668

21

5.2. Ремённые передачи

Ремённая передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединённых ремнём (ремнями), надетым на шкивы с натяжением. Вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого благодаря трению, развиваемому между ремнём и шкивами.

Рис.13.

По форме поперечного сечения различают плоские, клиновые, поликлиновые и круглые приводные ремни. Плоские ремни в поперечном сечении имеют форму прямоугольника. Клиновые ремни в сечении представляют собой трапецию. Поликлиновые ремни – плоские ремни с продольными клиновыми выступами-рёбрами на рабочей поверхности, входящими в клиновые канавки шкивов.

Самая распространённая передача – открытая, осуществляющая передачу между параллельными валами, вращающимися в одну сторону. Это самая простая, надёжная и удобная передача. При вращении шкивов в противоположных направлениях применяют перекрёстную плоскоремёную передачу.

Для создания трения между шкивом и ремнём создают натяжение ремней путём предварительного упругого деформирования, перемещения одного из шкивов передачи и с помощью натяжного ролика.

К достоинствам ремённых передач относятся: возможность осуществления передачи между валами, расположенными на относительно большом расстоянии; плавность и безударность работы передачи; простота устройства, небольшая стоимость и лёгкость ухода за передачей. Недостатки: громоздкость, непостоянство передаточного отношения передачи из-за проскальзывания ремня; повышенные силы давления на валы и подшипники, так как суммарное натяжение ветвей ремня значительно больше окружной силы передачи.

Различают прорезиненные тканевые, кожаные, хлопчатобумажные цельнотканые и шерстяные ремни. Прорезиненные ремни – самые распространённые.

22

Ремни в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним, рассчитывают по тяговой способности и на долговечность. Основным расчётом ремней считается расчёт по тяговой способности. Расчёт ремней на долговечность производится обычно как проверочный.

5.3. Зубчатые передачи

Простейшая зубчатая передача состоит из двух колёс с зубьями, посредством которых они сцепляются между собой. Вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого колеса путём нажатия зубьев первого на зубья второго. Меньшее зубчатое колесо передачи называется шестерней, большее – колесом.

Зубчатые передачи могут преобразовывать вращательное движение между валами с параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися геометрическими осями. По форме различают ци-

линдрические, конические, эллиптические, фигурные зубчатые колёса. По форме и расположению на зубчатом колесе различают пря-

мые, косые, шевронные, круговые и другие криволинейные зубья. В зависимости от взаимного расположения валов передачи формы зубчатых колёс и формы зубьев передачи бывают: цилиндрические – прямозубые, косозубые и шевронные; коническиепрямозубые, косозубые и с круговыми зубьями; винтовые, состоящие из двух цилиндрических косозубых колёс, установленных на перекрещивающихся валах; гипоидные, или конические винтовые, состоящие из двух колёс, которые установлены на перекрещивающихся валах.

Основными материалами зубчатых колёс служат термически обрабатываемые стали, так как они в наибольшей степени обеспечивают контактную прочность и прочность зубьев на изгиб. Реже зубчатые колёса выполняют из чугунов и пластмасс.

5.4. Червячные передачи

Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность косозубого колеса. Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Если в зубчато-винтовой передаче углы наклона зубьев принять такими, чтобы зубья шестерни охватывали её вокруг, то эти зубья превращаются в витки резьбы, шестерня - в червяк, а передача – из винтовой зубчатой в червячную. Преимущество червячной передачи по сравнению с винтовой зубчатой в том, что начальный контакт звеньев происходит по линии, а не в точке. Угол скрещивания валов червяка и червячного колеса может быть каким угодно, но обычно он равен 90о. Резьба червяка может быть однозаходной или многоза-

23

ходной, а также правой или левой. Наиболее распространена правая резьба с числом заходов 1…4.

Различают два основных вида червячных передач: цилиндрические, или просто червячные передачи (с цилиндрическими червяками) и глобоидные (с глобоидными червяками).

В зависимости от формы профиля резьбы цилиндрических червяков различают червяки: архимедовы, конволютные (с трапецеидальным профилем), эвольвентные и с вогнутым профилем витков. В машиностроении наиболее распространены архимедовы червяки, так как технология производства их проста и хорошо разработана. Ведущее звено червячной передачи в большинстве случаев – червяк, а ведомое – червячное колесо.

К недостаткам червячных передач можно отнести низкий КПД, а также склонность витков резьбы червяка и зубьев колеса к заеданию и необходимость применения для венцов червячных колёс дорогих антифрикционных материалов.

Червяки изготовляют из углеродистых или легированных ста-

лей.

5.5. Цепные передачи

Цепная передача состоит из расположенных на некотором расстоянии друг от друга двух колёс, называемых звёздочками, и охватывающей их цепи (рис.14.)

Рис.14.

Вращение ведущей звёздочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звёздочек. Иногда применяют цепные передачи с несколькими ведомыми звёздочками. В связи с вытягиванием цепей по мере их износа натяжное устройство цепных передач должно регулировать натяжение цепи. Это регулирование, по аналогии с ремёнными передачами, осуществляют либо

24

перемещением вала одной из звездочек, либо с помощью регулирующих звёздочек или роликов.

Достоинства цепных передач по сравнению с ремёнными – отсутствие проскальзывания, компактность (они занимают значительно меньше места по ширине), меньшие нагрузки на валы и подшипники (нет необходимости в большом начальном натяжении цепи). КПД цепной передачи довольно высокий, достигающий значения 0.98. Недостатки цепных передач: удлинение цепи вследствие износа её шарниров и растяжения пластин, в результате чего она имеет неспокойный ход; наличие в элементах цепи переменных ускорений, вызывающих динамические нагрузки тем большие, чем выше скорость движения цепи и чем меньше зубьев на меньшей звёздочке; шум при работе; необходимость внимательного ухода при её эксплуатации.

Цепные передачи применяют при больших межосевых расстояниях, когда зубчатые передачи невозможно использовать из-за громоздкости.

Приводные цепи по конструкции различают: втулочные, роли-

ковые, зубчатые и фасоннозвенные.

Основные геометрические характеристики цепи – шаг, т.е. расстояние между осями двух ближайших шарниров цепи, и ширина, а основная силовая характеристика – разрушающая нагрузка цепи, устанавливаемая опытным путём.

6. ОСИ И ВАЛЫ

Оси служат для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей машин и механизмов. Вращение оси вместе с установленными на ней деталями осуществляется относительно её опор, называемых подшипниками. Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб.

Валы в отличие от осей предназначены для передачи вращающих моментов и в большинстве случаев для поддержания вращающихся вместе с ними относительно подшипников различных деталей машин. Валы, несущие на себе детали, через которые передаётся вращающий момент, воспринимают от этих деталей нагрузки и, следовательно, работают одновременно на изгиб и кручение. При действии на установленные на валах детали (конические зубчатые колёса, червячные колёса и т. д.) осевых нагрузок валы дополнительно работают на растяжение или сжатие. По назначению различают валы передач, на которых устанавливают зубчатые колёса, звёздочки, муфты и прочие детали передач, и коренные валы, на которых уста-

25

навливают не только детали передач, но и другие детали, например маховики, кривошипы и т.д.

Оси представляют собой прямые стержни, а валы различают прямые, коленчатые и гибкие. Широко распространены прямые валы. Коленчатые валы в кривошипно-шатунных передачах служат для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот и применяются в поршневых машинах (двигатели, насосы). Гибкие валы, представляющие собой многозаходные витые из проволок пружины кручения, применяют для передачи момента между узлами машин, меняющими своё относительное положение в работе. Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям. Оси и валы в большинстве случаев бывают круглого сплошного, а иногда кольцевого поперечного сечения.

Участки осей и валов, которыми они опираются на подшипники, называют при восприятии радиальных нагрузок цапфами, при восприятии осевых нагрузок – пятами.

Основные критерии работоспособности осей и валов – прочность и жёсткость. Прочность осей и валов определяют размером и характером напряжений, возникающих под влиянием сил, действующих со стороны установленных на них деталей машин.

Неподвижные оси, в которых возникают постоянные напряжения, рассчитывают на статическую прочность. Из-за опасности усталостного разрушения оси и валы быстроходных машин рассчитывают на сопротивление усталости. Тихоходные оси и валы, работающие с перегрузками, рассчитывают не только на сопротивление усталости, но и на статическую прочность. При проектировании осей и валов для предварительного определения размеров и принятия соответствующей конструкции их рассчитывают на статическую прочность, а затем окончательно на сопротивление усталости. В отдельных случаях оси и валы рассчитывают не только на прочность, но и на жёсткость.

Причиной выхода из строя отдельных быстроходных валов могут быть колебания.

При расчёте на изгиб вращающиеся оси и валы рассматривают как балки на шарнирных опорах. Наиболее распространены двухопорные оси и валы.

7.ОПОРЫ СКОЛЬЖЕНИЯ И КАЧЕНИЯ

Взависимости от рода трения в подшипнике различают подшипники скольжения, в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника, и подшипники качения, в которых развивается трение качения благодаря установке ша-