Понятие о передаточном отношении
Общие сведения о механических передачах
Для увеличения производительности и облегчения физического и умственного труда человека создаются машины - механические устройства, выполняющие движения для преобразования энергии материалов или информации. Металлорежущие станки - это машины для обработки материалов резанием.
Между двигателем и рабочими органами станка имеются промежуточные устройства - механические передачи. Это необходимо поскольку:
1) скорость рабочего органа в процессе работы необходимо изменять, а скорость приводной части (напр., электродвигателя) обычно постоянна,
2) нередко от одного двигателя необходимо приводить в движение несколько механизмов с различными скоростями (напр., вращение шпинделя и перемещение суппорта при точении);
3) нередко рабочие органы совершают возвратно-поступательные движения, а двигатель имеет вращающийся вал.
Механические передачи - это механизмы, служащие для передачи движения на расстояние, чаще с преобразованием скоростей, иногда с преобразованием вида движения.
Классификация механических передач:
По принципу передачи движения:
-передачи трением (ремённые, фрикционные)
-передачи зацеплением (зубчатые, зубчато-реечные, червячные, цепные).
По способу соединения деталей:
-передачи с непосредственным контактом тел вращения (зубчатые, фрикционные);
-передачи с гибкой связью (ремённые, цепные).
Каждая передача характеризуется определенными параметрами, которые позволяют найти перемещение ведомого звена соответствующее определенному перемещению ведущего звена. Для всех передач, у которых ведущее и ведомое звенья вращаются, таким параметром является передаточное отношение.
Передаточное отношение - это отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего:
где n1, n2 - частоты вращения ведущего и ведомого валов,мин-1
Частота вращения шпинделя определяется по формуле:
где nдв – частота вращения двигателя, мин-1; iобщ=i1∙i2∙in – общее передаточное отношение кинематической цепи, связывающей двигатель со шпинделем (i1,∙i2…∙in — .передаточные отношения механических передач, входящих в кинематическую цепь).
3.3.3. Ремённые передачи
Ремённая передача — механизм, служащий для преобразования вращательного движения при помощи шкивов, закреплённых на валах, и надетого на них с натяжением гибкого ремня. Нагрузка передаётся силами трения, возникающими между шкивами и ремнём.
Достоинства ремённых передач:
• простота конструкции и эксплуатации;
• плавность и бесшумность работы, смягчение вибраций, толчков и ударов благодаря упругости ремня;
• быстроходность;
• предохранение механизмов от перегрузки вследствие возможного проскальзывания ремня;
• возможность передачи вращения на большие расстояния (до 12 м) и под различными углами.
Недостатки ремённых передач:
• малая долговечность приводного ремня (из-за его износа);
• сравнительно большие габариты и ограниченная передаваемая мощность;
• большие нагрузки на валы и их опоры (от натянутого ремня);
• непостоянство передаточного отношения большинства ремённых передач (из-за проскальзывания ремня).
Виды ремённых передач в зависимости от формы поперечного сечения ремня
(по рис. 3.8):
- плоскоремённые с прямоугольным профилем поперечного сечения (а). Они предпочтительны при больших межосевых расстояниях. Ремни обладают большой гибкостью и повышенной долговечностью, шкивы просты по конструкции. Эти передачи применяют при весьма высоких скоростях ремня (до 100 м/с). По сравнению с другими механическими передачами плоскоремённая передача обеспечивает наиболее спокойный ход без вибраций;
- клиноремённые с трапециевидным профилем поперечного сечения (б). По сравнению с плоскоремёнными клиноремённые передачи обладают большей тяговой способностью. При одинаковой передаваемой мощности они требуют меньшего натяжения, создают меньшие нагрузки на валы и опоры, применяют при меньших межосевых расстояниях. Однако стандартные ремни не допускают скорость более 30 м/с. Недостатком является неравномерная нагрузка на ремни, что снижает их долговечность, так как в передаче с несколькими ремнями неизбежен разброс их размеров и упругих свойств, что приводит к появлению различия в натяжении ремней и в передаточных отношениях отдельных ручьёв);
— поликлиноремённые (поликлиновые) с плоскими ремнями, имеющими продольные клиновые выступы (рёбра) на внутренних поверхностях ремня, входящие в кольцевые канавки шкивов (в). Сочетание преимуществ клиновых ремней (повышенное сцепление со шкивами) и гибкости, характерной для плоских ремней, позволяет использовать поликлиновые ремни на шкивах малого диаметра. Скорость ремня до 50 м/с. Передачи обладают большой демпфирующей способностью;
— круглоремённые с круглым профилем поперечного сечения ремня (г); передачи применяют при небольших передаваемых мощностях, например, в приборах, настольных станках;
— зубчато-ремённые передачи (д) с плоскими ремнями, имеющими на внутренней поверхности зубья трапецеидальной формы, которые входят в зацепление с зубчатым шкивом. По сравнению с другими ремёнными эти передачи более компактны, а по сравнению с цепными работают более плавно, с меньшим шумом и не требуют смазки и особого ухода. Зубчато-ремённые передачи имеют хорошую тяговую способность, постоянное передаточное отношение, небольшие нагрузки на валы и опоры, незначительное вытяжение ремня.
Первые четыре являются передачами трением, последняя - зацеплением.
В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиноремённые передачи; в последнее время увеличивается применение поликлиновых и зубчатых ремней, а также плоских ремней из синтетических материалов, обладающих высокой долговечностью.
В зависимости от взаимного расположения осей валов ремённые передачи классифицируют на:
открытые с параллельными осями валов и вращением их шкивов в одном направлении (рис.3.9, а);
перекрёстные с параллельными осями валов и вращением шкивов в противоположных направлениях (см. рис. 3.9, б);
угловые с направляющими роликами и с перекрещивающимися или пересекающимися осями валов (см. рис. 3.9, г).
Клиновые, поликлиновые и зубчатые ремни можно применять только в открытых передачах. Наибольшее распространение имеют открытые плоско и клиноремённые передачи.-
Передаточное отношение ремённой передачи
где d1, d2 - диаметры ведущего и ведомого шкивов, мм; h — коэффициент проскальзывания ремня (h = 0,97...0,985).