Фрикционные передачи

Общие сведения о трансмиссии

Трансмиссией называется система, кинематически связываю­щая отдельные узлы машины, при помощи которой передается движение от двигателя к исполнительным механизмам и редуци­руются передаваемые скорости и усилия.

В трансмиссии включаются элементы, ограничивающие пере­грузки, позволяющие регулировать скорости, предохранительные устройства. В современных машинах применяются механические, гидравлические, электрические и смешанные трансмиссии.

3.2 Механические трансмиссии

Основными элементами механических трансмиссий являются муфты сцепления, предохранительные муфты, коробки передач и распределительные коробки, служащие для изменения числа оборотов, крутящих моментов и направления движения.

Рассмотрим основные элементы механической трансмиссии.

Передачи

Привод рабочих органов, ходовой части и других узлов машин осуществляется с помощью силовых передач, которые не только передают движение, но изменяют скорость, а иногда характер и направление движения. Передачи бывают механические, гидравлические, электрические и смешанные.

Механические передачи разделяются на передачи трением (ременные и фрикционные) и передачи зацеплением (зубчатые, червячные и цепные).

Передача характеризуется входными (на ведущем звене, приводимым двигателем или предшествующей передачей), выходными (на ведомом звене) и внутренними параметрами (рисунок 3.1). Для двух первых это форма движения (вращательное или поступательное), его скорости (линейные J₁ и J₂или угловые w₁ и w₂), в общем случае являющиеся векторными величинами, и силовые факторы (усилия F₁ и F₂ – при поступательном или крутящие моменты Т₁и Т₂ – при вращательном движении). Подстрочными индексами обозначены соответственно входные и выходные параметры.

В каждой передаче элемент, который передает мощность, называется ведущим, а элемент, которому передается эта мощность – ведомым. Чаще всего число оборотов ведущего элемента п₁ и ведомого элемента п₂ различно. Отношение этих чисел оборотов называется передаточным числом

.

Передачи могут быть понижающие, когда i > 1, и повышающие, если i < 1. Понижающие передачи имеют наибольшее применение, так как число оборотов привода чаще бывает больше числа оборотов исполнительного органа.

Для ряда расчетов приходится определять мощность

,

где Р – действующая сила; J – скорость.

Фрикционные передачи

Передачи, у которых движение от одного элемента к другому передается силами трения, называются фрикционными (рисунок 3.2).

Фрикционные передачи с цилиндрическими (а) и коническими (б) катками

Рисунок 3.2.

Фрикционные передачи применяются в случаях, когда пере­даточное число должно быть переменным, а также для передачи средних и малых мощностей.

Достоинством таких передач является простота конструкции и смягчение динамических нагрузок, возможность плавного изменения передаточного числа. К недостаткам следует отнести проскальзывание дисков, в результате чего не обеспечи­вается заданное передаточное число. В строительных машинах фрикционные передачи применяются редко и то во вспомогательных механизмах.

Фрикционные передачи применяют в приводах небольшой мощности, в частности в конструкциях вариаторов – устройствах для бесступенчатого изменения скорости вращения ведомого катка, одна из конструктивных схем которого представлена на рисунке 3.3. Вариатор представляет собой двухступенчатую фрикционную передачу, в которой промежуточный каток является одновременно ведомым для первой ступени и ведущим – для второй.

Ременные передачи

Для передачи вращения от одного вала к другому, находя­щемуся на значительном расстоянии, применяются ременные передачи. Они состоят из двух шкивов, на которые надет бесконечный ремень (рисунок 3.4).

Ременная передача (а) и типы ремней

б – плоские; в – клиновые; г – круглого сечения; д – зубчатые; е – поликлиновые.

Рисунок 3.4.

Достоинством ременной передачи является простота конструк­ции и передача движения на сравнительно большие расстояния; эта передача смягчает толчки, ограничивает возникновение зна­чительных перегрузок, так как при перегрузках ремень начинает проскальзывать.

К недостаткам передачи надо отнести большие габариты и не­возможность получения точного передаточного числа из-за проскальзывания ремня.

В строительных машинах ременные передачи применяются не часто для привода дробилок, очень редко с клиновыми ремнями для других машин, чаще для вспомогательных механизмов.

Зубчатые передачи

Наибольшее применение в машиностроении имеют зубчатые передачи (рисунок 3.5). Меньшее колесо обычно является ведущим и называется шестерней, большее, ведомое – колесом.

Передача может происходить между параллельными, перекре­щивающимися и пересекающимися осями. В первом случае применяются цилиндрические зубчатые колеса; во втором и третьем чаще конические, реже винтовые и червячные.

Виды зубчатых передач

а, б, в – цилиндрические колеса с прямыми, косыми и шевронными зубьями соответственно; г, д – конические колеса с прямыми и круговыми зубьями; е – винтовые колеса; ж – передача внутреннего зацепления; з – зубчато-реечная передача.

Рисунок 3.5.

Достоинствами зубчатых передач являются малые габариты, высокий К.П.Д. (до 0,96 … 0,98), большая надежность и долго­вечность, постоянство передаточных чисел и применимость в широком диапазоне мощностей и скоростей.

Недостат­ками являются значительная сложность изготовления инстру­ментов для фрезерования зубьев и высокая чувствительность зацепления к изменению межцентрового расстояния.

Червячные передачи

Эти передачи представляют собой винт (червяк) обычно с трапециевидной резьбой, находящийся в зацеплении с зубчатым колесом (рисунок 3.6). Для увеличения контакта наружная поверх­ность червячного колеса делается вогнутой.

В строительных машинах червячные передачи применяются обычно как самотормозящиеся для привода редко работающих механизмов.

Цепные передачи

Для передачи вращения между двумя параллельными валами, при большом расстоянии между ними (до 8 м) применяются передачи, состоящие из двух цепных звездочек и бесконечной цепи (рисунок 3.7).

Червячная передача и ее колеса

1 – винт; 2 – червячное колесо с зубьями на ободе.

Рисунок 3.6.

К достоинствам цепных передач относятся: применимость в широком диапазоне межцентровых расстояний, малые габариты и вес, простота замены и высокий к. п. д.

Схема цепной передачи

1, 3 –звездочки; 2 – цепь.

Рисунок 3.7.

К недостаткам – возможность внезапного обрыва, удлинение вследствие износа и необходимость натяжных устройств, неравно­мерность скорости, особенно при малом числе зубьев звездочки.

В строительных машинах цепи широко применяются для привода от двигателя (обычно многорядные) и приводов отдель­ных механизмов (однорядные). Для эффективности применения цепи требуют качественного изготовления.