ТЕМА 2.2 - ПЕРЕДАЧІ ОБЕРТАЛЬНОГО РУХУ.

Загальні поняття про передачі між валами.                                                                                    

Між валами двигуна і робочої машини, а також між органами са­мої машини встановлюються механізми для ввімкнення і вимкнення, зміни швидкості і напрямку руху, які мають загальну назву - передачі.

Передачі обертального руху широко застосовуються в механізмах і ма­шинах. Вони забезпечують безперервний рівномірний рух.

Обертальний рух у машинах і механізмах передається гнучкими - пасо­вими, ланцюговими і жорсткими - фрикційними, зубчастими - передачами. У пасових і фрикційних передачах використовуються сили тертя, а у зубчастих і ланцюгових - механічне зчеплення елементів передачі. Кожна з передач має ведучу ланку, що надає рух, і ведені ланки, які передають рух від даного механізму до другого, зв’язаного з ним.

Важливою характеристикою передач обертального руху є передаточне відношення або передаточне число.

Відношення кутової швидкості, частоти обертання (числа обертів за хвили­ну) і діаметрів одного з валів до відповідних параметрів іншого вала, що обертається разом з першим валом, називаєтьсяпередаточним відношенням.Його позначають буквою u. Відношення частоти обертання ведучого вала до частоти обертання веденого називаютьпередаточним числом. Це число по­казує, у скільки разів прискорюється чи сповільнюється рух.

Пасові передачі поділяють на відкриті, перехресні і напівперехресні. У від­ритій передачвали паралельні один одному і шківи обертаються в одному напрямку. В перехресній вали розташовані паралельно але ведучий шків обертається, наприклад за годинниковою стрілкою а веде­ний - проти неї, тобто у зворотному напрямку. Напівперехресну передачу застосовують між валами, осі яких розташовані в різних площинах під кутом один до одного.

У приводах машин використовуються плоскі і клинові паси - шкіряні, бавовняні суцільноткані і шиті, ткані прогумовані. Застосовуються також шерстяні ткані паси. У верстатах використовуються, в основному, шкіряні паси, а також плоскі клинові прогумовані. Для зменшення ковзання паса внаслідок недостатнього тертя через невеликий кут охоплення застосовують натяжні ролики.

Натяжний ролик - це проміжний шків на шарнірно закріпленому важелі. Під  дією вантажу на довге плече важеля ролик натискує на пас, пас натягується, внаслідок чого збільшується кут охоплення пасом великого шківа.

Діаметр натяжного ролика має бути не меншим за діаметр малого шківа. Натяжнийролик слід установлювати біля веденої вітки не дуже близько до шківа.

На малюнку показано пере­різ клинового паса. Він скла­дається з декількох шарів прогумованої тканини 1, декількох рядів корду 2 (корд - товсті скручені бавовняні нитки), ша­ру гуми 3 і обгортки 4 з про­гумованої тканини. Пас укла­дається у паз на ободі шківа 7 і заглиблюється так, щоб не тор­кався своєю поверхнею 5 дна 6 шківа. Для передачі великих крутних зусиль застосовують багатопазові клинопасові приводи, шківи яких мають декілька ка­навок. Клинові паси мають ви­значену довжину, їх не можна подовжувати або вкорочувати. Для клинопасових приводів загального призначення стандартизовано сім перерізів пасів. Їх позначено буквами О, А, Б, В, Г, Д і Е (О - найменший переріз). Номінальна довжина клинових пасів (довжина їх внутрішнього пе­риметра) становить від 500 до 1400 мм, кут натягування - 400. Клинові паси вибирають за перерізом залежно від потужності, що пере­дається, і передбаченої швидкості обертання.

На малюнку показано передачу з широким клиновим пасом, яка складається з двох відокремлених розсувних ведучого і веденого шківів. Ведучий шків за допомогою маточини (рос. ступица) 1 консольно закріплено на валу 2 електродвигуна. На маточині нерухомо закріплено конус 3. Рухомий конус 4 встановле­но на стакані 5, який з’єднаний за допомогою шліців з маточиною1 і притиснутий пружиною 6.­ Ведений шків складається з рухомого стакана 8 і нерухомого 9, конусів з маточиною 10, з’єднаною з валом 11 приводу. Керуванняпередачею здійснюється спеціальним пристроєм (на малюнку не показано) шляхом переміщення стакана рухомого веденого конуса. При наближенні конусів 7 і 9 пас 12віддаляється від осі обертання шківа, одночасно набли­жаючись до осі вала 2. Ведучий шків, протидіючи опору пружини 6, змінює передаточне відношення і частоту обертання веденого шківа.

Ланцюгові передачі.                                                                                                                          

Для передачі обертального руху від одного вала до другого розташованого на певній відстані від першого, застосовуються крім пасових ланцюгові передачі. Як показано на малюнку, а ланцюгова передача являє собою замкнений металевий шарнірний ланцюг, що охоплює два зубчастих колеса (зірочки). На відміну від паса ланцюг не проковзує, крім того його можна застосовувати у передачах з малою відстанню між валами та в передачах з великим передаточним числом.

Ланцюгові передачі застосовуються для передачі потужності від долей кінської сили (велосипедні ланцюги) до тисячі кінських сил (багаторядні ланцюги підвищеної міцності).

Ці передачі працюють на великих швидкостях, до 30 м/с, і передаточ­них числах до 15. В окремих випадках їх коефіцієнт корисної дії може ста­новити 0,98.

Ланцюгова передача складається з двох зірочок - ведучої 1 і веденої 2, які насаджені на вали, і нескінченного ланцюга 3, надітого на ці зірочки.

Серед різних видів ланцюгів найбільше розповсюдження мають одно- і багаторядні роликові і пластинчасті. Найбільша швидкість роликових лан­цюгів 18 м/с, пластинчастих - 30 м/с.

Роликовий ланцюг (б) складається з шарнірно з’єднаних пластинок 1 і 2, між якими розташовані ролики 3, що вільно обертаються на втулці 4. Втулка запресовується в отворах внутрішніх пластинок 2, вона може повер­татися на валику 5. Відстань між осями двох сусідніх валиків, тобто крок ланцюга, має бути рівною кроку зірочки. Під кроком зірочки розуміють до­вжину дуги, описаної по верху зубців зірочки і обмеженої вертикальними осями симетрії двох суміжних зубців.

Валики 5 щільно запресовуються у отворах зовнішніх пластинок 1.На одній з ланок ланцюга роблять замок (в) з двох валиків 1 і 2, з’єд­нуючої пластинки 3, зігнутої пластинки 4 і шплінтів для закріплення плас­тинок. Щоб зняти або встановити ланцюг, його розмикають, попередньо ро­зібравши замок.

Пластинчастий ланцюг (г) складається з декількох рядів пластин з зубцями, що з єднані між собою втулками і шарнірно закріплені на спільних валиках.

У ланцюгових передачах передаточне число зберігається постійним. Крім того, вони дуже міцні, що дає змогу передавати великі зусилля. У зв’язку з цим ланцюгові передачі застосовують, наприклад у таких вантажопідйомних механізмах як талі і лебідки. Довгі ланцюги застосовують в ескалаторах метро, конвеєрах.

Ланцюгові передачі: а - загальний вигляд, б - однорядний роликовий ланцюг, в - замок, г - пластинчастий ланцюг (а - міжосьова відстань, р - крок ланцюга).

У фрикційних передачах обертальний рух передається від веду­чого до веденого вала за допомогою щільно притиснутих один до одного гладеньких коліс (дисків) циліндричної або конічної форми. Фрик­ційні передачі застосовуються в лебідках, гвинтових пресах, верстатах та інших машинах.

Щоб фрикційна передача працювала без ковзання і забезпечувала необ­хідну силу тертя (зчеплення), поверхню веденого колеса покривають шкі­рою, гумою, пресованим папером, деревиною або іншим матеріалом, який може створити потрібне зчеплення зі стальним або чавунним ведучим коле­сом.

У фрикційних передачах застосовують циліндричні колеса для переда­вання руху між валами, розташованими паралельно один до одного а конічні між валами, що перехрещуються.

В обладнанні використовуються фрикційні передачі з регульованим пере­даточним числом. Одна з найпростіших таких передач зображена на малюнку. Для зміни передаточного числа передачі оснащені пристроями, які пересувають одне з коліс вздовж вала і закріплюють його у відповідному місці. Зменшен­ня таким пристроєм діаметра D веденого вала до робочого діаметра D1 забез­печує збільшення частоти обертання веденого колеса. Внаслідок цього зме­ншується передаточне число n1/n2. З віддаленням ведучого колеса від осі веденого передаточне число, навпаки, збільшується. Таке плавне регулювання швидкості називається безступеневим, а пристрій, який регулює, - варіато­ром швидкостей.

Зубчасті передачі.                                                                                                                               

Майже в усьому промисловому обладнанні застосовуються зуб­часті передачі. Вони дають змогу змінювати швидкість рухомих частин вер­статів і напрямок їх руху, передавати від одного вала до іншого сили і крутні моменти, а також перетворювати їх.

У зубчастих передачах рух передається за допомогою пар зубчастих ко­ліс (6). Менше зубчасте колесо називають шестірнею, а більше - коле­сом. Термін "зубчасте колесо" стосується як до шестірні, так і до колеса.

В залежності від взаємного розташування осей валів зубчасті передачі поділяють на циліндричні, конічні і гвинтові. Циліндричні зубчасті колеса для промисло вого обладнання виготовляють з прямими, косими і кутовими (шевронними) зубами.

За профілем зубів розрізняють евольвентні, з зачепленням Новікова і циклої­дальні зубчасті передачі. У машинобудуванні широко застосовується евольвентне зачеплення. Принципово нове зачеплення Новікова можливе лише в косозубих передачах. Воно перспективне завдяки високій міцності. Циклоїдальне зачеплення використовується в різних приладах, у тому числі і в годинниках.

Циліндричнізубчасті колеса з прямими зубами (а) застосовуються в передачах з паралельно розташованими осями валів, вони встановлюються на них рухомо або нерухомо.

Циліндричні зубчасті колеса з косими зубами (б) застосовуються для передавання руху у передачах, осі валів яких перехрещуються в просторі, а іноді і між паралельними валами, наприклад, коли в передачі мають поєднуватися підвищена кутова швидкість і безшумність їх роботи при великих передаточ­них відношеннях (до 15:1).

Косозубі колеса монтуються на валах тільки нерухомо. Робота косозубих коліс супроводжується осьовим тиском, а тому вони придатні для переда­вання лише порівняно невеликих потужностей. Осьовий тиск можна усуну­ти, з’єднавши два косозубі колеса з однаковими, але направленими у різні сторони зубами. Так одержують шевронне колесо (в), яке монтують, повертаючи вершину кута зубів в сторону обертання колеса. На спеціальних верстатах шевронні колеса виготовляють цілими з однієї заготовки.

Шевронні колеса міцні, їх застосовують для передавання великих потуж­ностей за умови, коли зубчасте зачеплення під час роботи зазнає поштовхи і удари. Ці колеса також установлюють на валах нерухомо.

У кожному зубчастому колесі (в) розрізняють три кола (ділильне, виступів і впадин) і три відповідних діаметри.

Ділильне або початкове коло ділить висоту зуба на дві нерівні частини. Верхню частину зуба називають головкою, а нижню - ніжкою зуба. Висоту головки зуба прийнято позначати ha, висоту ніжки -hf, діаметр кола - d.

Коло виступів - це коло, що обмежує зверху профілі зубів колеса, його діаметр позначають da.

Коло западин проходить по основах впадин зубів, діаметр цього кола по­значають df.

Відстань між серединами двох сусідніх зубів, виміряна вздовж дуги ділиль­ного кола, називається крокомзубчастого зачеплення. Крок позначають бук­вою Р. Якщо крок, виражений в міліметрах, розділити на число π=3,14, то одержимо величину, яку називають модулем.

Тихохідні зубчасті колеса виготовляють з чавуну або вуглецевої сталі швидкохідні - з легованої сталі. Після нарізання зубів на зуборізних верста­тах зубчасті колеса піддають термічній обробці, щоб збільшити їх міцність і підвищити стійкість проти зношування. Якість поверхонь зубів коліс з вуглецевої сталі підвищують хіміко-термічним способом - цементацією з на­ступним гартуванням. Зуби швидкохідних коліс після термічного оброблення шліфують або притирають. Застосовується також поверхневе гартування струмами високої частоти.                       

Щоб зачеплення було плавним і безшумним, одне з двох коліс у зубчас­тих парах іноді при невеликих навантаженнях виготовляють з текстоліту, деревинношарового пластика ДСП-Г або капрону. Для полегшення зачеп­лення зубчастих коліс при увімкненні шляхом пересування по валу торці зубів з боку їх ввімкнення заокруглюють.

Черв’ячні передачі дають змогу одержати великі передаточні числа, тому їх застосування доцільне у разі необхідності невеликої частоти обертання веденого вала. Суттєве значення має і те, що черв'ячні передачі займають менше місця, ніж зубчасті.

Черв’ячна передача складається з черв’яка, що насаджу­ється на ведучий вал або виготовляється з ним як одне ціле, і черв’ячного колеса, що закріплюється на веденому валі. Черв’як являє собою гвинт з трапецеїдальною різзю. Гвинтові зуби черв’ячних коліс увігнуті по довжині.