- Общее описание
- Элементы конструкции зубчатой передачи
- Особенности зубчатого механизма
- Как классифицируются зубчатые передачи
- Основные достоинства и недостатки зубчатых передач
- Конструкция передач
- Какой из механизмов трансмиссии увеличивает крутящий момент и передает его от карданного вала через дифференциал на полуоси под прямым углом?
- Типы
- Конические
- С переменным передаточным отношением
- Планетарные
- Механизмы передачи вращательного движения
- Классификация механических передач
- Разновидности колес
- Цилиндрические
- Коническая
- Червячная
- Как связан двигатель с коробкой передач?
- Стандарты
- Недостатки
- Синхронизация в МКПП
- Механизмы
- Обслуживание
- Применение механизма
- Форма и характеристика зуба
- Количество ходов на «механике»
- Что ещё следует знать
- Материалы
- Материалы для изготовления
- Геометрические параметры колес
- Методы обработки
- Способы обработки
Общее описание
Для передачи усилий раньше повсеместно применялся только один способ — ременный способ, имевший важное промежуточное звено — ремень. В нашем случае метод меняется. Исключается ненужный переходник, на его место устанавливается связь между элементами.
Таким образом, не только повышается уровень надежности и минимизируется размер всей системы, но и достигается еще одно важное преимущество. Энергозатраты, необходимые для активации всей конструкции, снижаются.
Существует множество ключевых факторов, определяющих эффективность и масштабы механизма. Конечно, важным аспектом становятся размеры, материал изготовления и точность.
Если говорить об общих сведениях о шестернях, то нужно знать, что в хорошем изделии всегда есть зазор между зубьями. Они не расположены близко друг к другу. В противном случае скольжение будет невозможно по определению. Да и смазывать подвижные части будет крайне неудобно.
Время жизни, а также эффективность приложения значительно сократятся. Нельзя забывать, что многие виды производства предполагают образование высоких температур на производственных площадках. Да и сами механические детали при работе из-за банальной силы трения нагреваются. Это означает, что металл будет расширяться, несколько увеличиваясь в размерах. А без зазора зубья будут просто подниматься вверх, упираться друг в друга и блокировать дальнейший ход.
Поэтому выбор конечного продукта всегда нужно останавливать на чем-то, что вас точно не подведет. Вот почему мы всегда обращаем внимание на детали. И каждая часть наших машин и другой продукции не только соответствует всем требованиям нормативной документации, но и пожеланиям заказчиков.
Элементы конструкции зубчатой передачи
Это устройство по своей сути достаточно простое. В нем используется минимальное количество компонентов. Следовательно, это существенный плюс в пользу периода эксплуатации. Как бы далеко не зашли наука и прогресс, чем проще механизм, тем реже он ломается. Это факт, с которым не поспоришь.
Хотя в нашем обзоре мы говорим о герое, в первую очередь в воображении возникает колесо, но это только верхушка айсберга. Давайте посмотрим подробнее:
- • Практически во всех моделях это шкаф. Это необходимо для надежной фиксации всех деталей в единой системе. А также не позволяет смазочным материалам вытекать, пропадать впустую. Размеры и форма конуса могут варьироваться. Специфика основана на задаче, которую будет выполнять инструмент.
- • Колеса. При разборе вариантов, какие шестерни в принципе называются зубчатыми, на ум сразу приходят шестеренки. По умолчанию их два. Если посредник не подразумевается, всегда есть лидер и последователь. Первый получает силовой импульс, поворачивается вокруг своей оси, совершает второй ход. Крутящий момент зависит от качества сцепления между ними.
- • Вал. Основной двигатель, содержащий импульс. Он получает ее непосредственно из источника. В большинстве случаев это электростанция. Эта часть уже прикреплена к самому колесу. Так что форма тоже выбирается исходя из всей системы в целом. При необходимости допускаются дополнительные параметры.
- • Сохранять. Характеристика и определение передач предполагает подвижность колес. Но для этого необходимо монтировать ось не напрямую, а с помощью промежуточных переходников. Это шарикоподшипники. Так как в этом месте есть давление на подвижность, его тоже нужно регулярно обрабатывать смазками.
Также стоит понимать, что основа любого снаряжения – это зубы. Они дали название всей системе. Размер, количество, периодичность участка отличают виды друг от друга. Наклон также может значительно различаться в разных моделях.
Важно указать, что эти шестерни устанавливаются на вал запрессовкой. В результате общая конструкция обладает хорошей прочностью, а холостой ход колеса по определению исключен. А это значит, что потери энергии меньше. В большинстве случаев снижается потребление электрического тока, служащего источниками движения вала.
Особенности зубчатого механизма
Ременная передача предполагает наличие между шкивами на соединенных валах промежуточного звена — гибкого ремня. Зубчатый механизм отличается от такого соединения наличием зубьев зацепления на поверхности сопрягаемых деталей. Они идентичны по профилю и размеру.
Зубчатая головка колеса входит в полость на шестерне, повторяющую профиль. Когда ведущий вал вращается, ведомый вал вращается в противоположном направлении. Между ними конструктивно предусмотрен минимально возможный зазор, обеспечивающий скольжение, тепловое расширение и смазку для предотвращения заклинивания. В этом случае ведущая часть сцепленного механизма называется колесом, а ведомая — шестерней.
В ременном приводе плоскость контакта ремня со шкивом составляет не менее одной трети окружности. В зубчатом механизме между ведущим колесом и ведомой шестерней под нагрузкой постоянно контактирует одна пара зубьев. Колеса и шестерни на осях обычно имеют шпонку.
Как классифицируются зубчатые передачи
Сложно выделить какую-то одну градацию, на которую будет опираться каждый производитель. Существует значительное количество различных факторов, которые становятся принципиально зависимыми от задач в производстве. Поэтому используется несколько вариантов группировки.
Давайте рассмотрим, по каким аспектам эти инструменты делятся на подвиды:
- • На основании расположения осей относительно друг друга. Так появляются параллельные типы, а также пересекающиеся типы. Перекрещенные идут отдельной строкой. Конечно, первый вариант самый простой. И чаще всего именно его выбирают. Но есть нетипичные задачи, где приходится использовать другие методы. Оси — это механизмы, удерживающие колеса вместе.
- • Некоторые классы также зависят от расположения зубов. Итак, у нас есть внутренние и внешние варианты. Их эффективность напрямую зависит от всей системы. Панацеи не существует. Они не могут сказать, кто лучше. Наружные используются чаще, но нельзя утверждать, что они более эффективны.
- • Тело также имеет значение. Мы уже пояснили, зачем это нужно. Но еще не сказали, что есть модели с открытым типом корпуса. И что примечательно, этот вариант работает в принципе без внешней смазки. Сухой ход, как его обычно называют. А закрытая модель ближе к эталону.
- • Вы должны быть осторожны с размером. Вернее — в пределах круга. Чем она длиннее, тем большее расстояние проходит точка за один оборот колеса. Соответственно различают тихоходные и высокоскоростные. Но следует понимать, что динамика все же зависит от оси. Какой импульс он даст. А форма только подскажет, сможет ли колесо с ней справиться и использовать по прямому назначению.
Основные достоинства и недостатки зубчатых передач
Важные преимущества видны невооруженным глазом. Это:
- • Долгий срок службы. Мы уже объясняли, что один инструмент редко ломается. А в указанном случае мы имеем дело с крепким металлом, отсутствием хрупких частей, закаленной частью в контакте с партнером (зубьями). Поэтому такой механизм по праву можно считать долгожителем.
- • Простое управление скоростью. Много вариантов настройки.
- • Высочайший уровень эффективности при низких затратах.
- • Компактность. Что особенно важно. Ведь минимальный размер всего механизма позволяет сэкономить место в устройстве. Например, зубчатая передача позволяет сделать насос более компактным, сохраняя при этом высокую мощность.
Но есть и недостатки:
- • Динамическое изменение темпа во время работы невозможно.
- • Высокая стоимость, а также сложность. Выполнить ремесленными методами, типа клатча или чего-то подобного, не получится. Необходимо обращаться к профессиональным производителям. И одним из лучших вариантов будет Сармат. Где при эталонном качестве товара цены не поднимаются выше среднерыночных. Что редкость в сегодняшнем экономическом климате.
- • Шумовой эффект. Избавиться от аспекта не получится, а чем выше скорость, тем громче будет сопровождающий звук. Вращательное движение не может быть бесшумным, блокировка зубьев делает свое дело. Этот метод очень надежный, но и очень шумный.
Конструкция передач
Классическая система передач используется уже давно. Рассматриваемая конструкция имеет следующие особенности:
- В качестве основы используется тело. Часто его изготавливают из чугуна или другой коррозионностойкой стали. Корпус обеспечивает надежное крепление основных элементов, а также является емкостью для смазки. Тут просто большое количество разных случаев, все зависит от области применения механизма.
- Основным элементом является ось, передающая вращение при переключении передач. Как правило, вал получает вращение от электропривода или других элементов. Для их крепления установлены подшипники. Вал подбирается под посадочное отверстие шестерни, может иметь ступенчатую форму.
- Шестерни садятся на валы запрессовкой. Это исключает возможность реверса задействованных элементов. Кроме того, предусмотрена фиксация ключом.
- Расстояние между валами шестерен выбирают с учетом диаметра колес, а также других их параметров.
- Форма шестерен может значительно различаться. Часто борт имеет небольшие выступы, а рабочая поверхность представлена комбинацией зубцов. Количество зубов, их направление и многие другие параметры могут существенно различаться. Свойства выбираются в зависимости от области применения механизма.
В целом можно сказать, что рассматриваемое устройство достаточно простое, что обеспечивает долгий срок службы. Разновидностью оборудования также является винтовой механизм или подставка. Сегодня чертеж винтовой передачи при необходимости можно сказать из интернета.
Зубчатые передачи классифицируются по довольно большому количеству различных функций. Только при правильном подборе наиболее подходящего варианта можно обеспечить длительный срок службы и необходимые свойства.
Какой из механизмов трансмиссии увеличивает крутящий момент и передает его от карданного вала через дифференциал на полуоси под прямым углом?
Главная передача увеличивает крутящий момент и передает его через полуоси на ведущие колеса.
Типы
А теперь пройдемся по конкретным представителям нашего жанра. Сначала остановимся на наиболее распространенных группах. А потом перейдем к узким нишам.
Конические
Имя говорит само за себя. Основание колеса имеет форму конуса. Оси в этой версии всегда пересекаются друг с другом. Есть и другие характеристики. Как ровные зубы. Хотя в принципе это аналог с прямыми линиями, просто это менее распространенный выбор.
Примечательно, что в результате форма позволяет увеличить площадь контакта между элементами. А угол достигает 90 градусов. Поэтому, по мнению специалистов, фиксация становится более надежной. Интересно и то, что зубы утолщаются снизу вверх. Так что после подсечки они держатся за партнеров очень надежно. А проскальзывание почти полностью исключено.
Концепция, принцип работы конической передачи основаны на надежности. Но это не значит, что это экономичный вариант. Ведь он неизбежно теряет в среднем 15% импульса, который передает ему вал. Прямой угол просто не позволяет сохранить всю приложенную силу.
С переменным передаточным отношением
Это относительно новое направление в этой области. Смысл основан на том, что в стандартном механизме положение штока шестерни всегда остается неизменным, статичным. И в этой прогрессивной форме он «гуляет», изменяясь в соответствии с окружающей средой и потребностями. Нельзя сказать, что это очень популярный вариант, но в определенных случаях он показывает весьма завидные результаты.
Планетарные
Их также можно назвать мобильными. В этом варианте колесная ось может двигаться. Чтобы было понятнее, в механизме шестеренки не крутятся на месте, а меньшая «бежит» по большей. Движение становится намного разнообразнее, приходится проходить весь круг. А ось должна двигаться по траектории и постоянно менять свое положение.
Механизмы передачи вращательного движения
Неспециализированная концепция шестерен между осями
Между валами рабочей машины и двигателя, а также между кузовами самого автомобиля устанавливаются механизмы его включения и выключения, направления движения и изменения скорости, имеющие неспециализированное название — шестерни.
Вращающиеся передачи активно используются в машинах и механизмах. Они помогают с направлением вращения и изменением частоты, обеспечивая постоянное и плавное движение.
Вращательное движение в механизмах и машинах передается с помощью упругих передач — ременных, цепных и через сплошные передачи — фрикционных, зубчатых. В ременных и фрикционных передачах используются силы трения, а в зубчатых и цепных — легкое механическое зацепление элементов передачи. Каждая из шестерен имеет ведущее звено, сообщающее движение, и ведомые звенья, посредством которых движение передается от этого механизма к другому, связанному с ним.
Серьезной особенностью поворотных передач является передаточное отношение, или передаточное число.
Отношение между угловой скоростью, частотой вращения (число оборотов за 60 секунд) и диаметрами одного из валов и соответствующими размерами второго вала, участвующего в совместном вращении с первым валом, называется передаточным отношением, которое обычно обозначается буквой и. Отношение между скоростью ведущего вала и скоростью ведомого вала называется передаточным отношением, которое показывает, во сколько раз движение ускоряется или замедляется.
Ремень безопасности
Этот тип эластичного переноса является наиболее распространенным. По сравнению с механическими коробками передач других типов они позволяют наиболее легко и бесшумно передавать крутящий момент от двигателя или промежуточного вала к рабочему органу машины в достаточно широком диапазоне усилий и скоростей. Ремень охватывает два шкива, закрепленных на валах. Нагрузка передается силами трения, возникающими между ремнем и шкивом из-за натяжения последнего.
Эти шестерни доступны с плоскими ремнями, клиновыми ремнями и круглыми ремнями .
Различают ременные передачи: открытые, крестовые и полукрестовые.
В открытой передаче валы параллельны друг другу и шкивы вращаются в одном направлении. В поперечной передаче валы параллельны, но вместе с этим ведущий шкив вращается, например, по часовой стрелке, а ведомый шкив вращается против часовой стрелки, т оси находятся в разных плоскостях под углом друг к другу.
При вождении автомобилей используются плоские ремни — кожаные, хлопчатобумажные бесшовные, хлопчатобумажные простроченные, тканые прорезиненные и клиновидные. Кроме того, используются шерстяные тканые пояса. В машинах в основном используются кожаные, прорезиненные и клиновидные ремни. Натяжные ролики используются для уменьшения проскальзывания ремня из-за недостаточного трения из-за малого угла намотки. Натяжной ролик представляет собой промежуточный шкив на поворотном усиленном рычаге.
Под действием нагрузки на длинное плечо рычага ролик давит на ремень, натягивает его и увеличивает угол поворота ремня вокруг огромного шкива.
Диаметр натяжного ролика не должен быть меньше диаметра малого шкива. Натяжной ролик следует устанавливать на ведомой ветви, не слишком близко к шкивам.
Передачи с клиновыми (текстропными) ремнями широко используются в промышленности, они просты и надежны в эксплуатации. Самым большим преимуществом клиновых ремней является лучшее сцепление со шкивом и относительно небольшое проскальзывание. Также размеры редуктора намного меньше по сравнению с плоскими ремнями.
Для передачи значительного упрочнения при кручении используются многоручьевые клиноременные приводы с ободными шкивами, снабженными рядом канавок.
Клиновые ремни нельзя удлинять или укорачивать, они используются определенной длины.
ГОСТ предусматривает для клиноременных приводов неспециализированного назначения семь сечений клиновых ремней, обозначаемых О, А, В, С, Г, Д и Е (О — наименьшее сечение).
Номинальная длина клиновых ремней (длина по их внутренней окружности) от 500 до 1400 мм. Угол натяжения ремня составляет 40°.
Клиновые ремни выбирают по сечению в зависимости от передаваемого усилия и предполагаемой скорости вращения.
Широкие клиноременные передачи становятся все более распространенными. Эти шестерни позволяют бесступенчато регулировать скорость вращения рабочего органа под нагрузкой, что позволяет установить оптимальный режим работы. Наличие такой шестерни в станке позволяет механизировать и автоматизировать процесс обработки.
Подвижный конус закреплен на стакане, соединен шлицами со ступицей и поджат пружиной. Ведомый шкив также состоит из подвижного стакана и неподвижного конуса со ступицей, соединенной с приводным валом. Передача управляется специальным устройством (на рисунке не показано) путем перемещения стакана к подвижному ведомому конусу.
При сближении конусов ремень отходит от оси вращения шкива и моментально приближается к оси вала. Ведущий шкив, преодолевая сопротивление пружины, изменяет передаточное отношение и скорость ведомого шкива,
Цепная операция
Для передачи вращательного движения между далеко разнесенными валами в дополнение к ременной используется цепная передача, как показано на рис. 3, а, представляет собой замкнутую железную шарнирную цепь, охватывающую две шестерни (звезды). Цепь, в отличие от ремня, не проскальзывает, кроме того, ее можно использовать в передачах, кроме этого, с малым расстоянием между валами и в передачах с большим передаточным числом.
Цепные приводы передают мощность от долей лошадиной силы (велосипедные цепи) до тысяч лошадиных сил (тяжелые многожильные цепи).
Цепи работают с огромными скоростями, достигающими до тридцати метров/с, и передаточным числом u — 15. Коэффициент полезного действия цепной передачи составляет в некоторых случаях 0,98.
Цепной привод состоит из двух звездочек — ведущей и ведомой, которые сидят на осях, и надетой на эти звездочки бесконечной цепи.
Из различных типов цепей наиболее популярны однорядные и многорядные роликовые и пластинчатые цепи.
Роликовые цепи позволяют развивать огромную скорость до м/с, пластинчатые — до тридцати метров/с.
Роликовая цепь состоит из навесных пластин, между которыми размещены ролики, свободно вращающиеся на втулке. Втулка, запрессованная в отверстия внутренних пластин, может вращаться на ролике. Расстояние между осями двух соседних роликов или, как вариант, ход цепи должен быть равен шагу звездочки.
При шаге зубчатого колеса знают длину дуги, очерченной по вершинам зубьев и ограниченной вертикальными осями симметрии двух соседних зубьев.
Рулоны плотно вдавливаются в отверстия на наружных пластинах. На одном из звеньев цепи выполнен замок из двух роликов, соединительной пластины, шплинтов и изогнутой пластины для крепления пластин. Для снятия или установки цепи ее вскрывают, где предварительно демонтируется замок.
Пластинчатая цепь имеет несколько последовательностей пластин с зубьями, соединенных втулками и закрепленных с возможностью вращения на неспециализированных роликах.
При цепной работе передаточное отношение поддерживается постоянным: кроме того, они очень прочны, что позволяет переносить огромные закалки. В результате цепные приводы используются, например, в подъемных механизмах, таких как лебедки и тали. Цепи огромной длины используются в эскалаторах метрополитена и конвейерных лентах.
Фрикционная передача
Во фрикционных передачах вращательное движение передается от ведущего вала к ведомому с помощью гладких колес (дисков) цилиндрической или конической формы, плотно прижатых друг к другу. Фрикционная передача используется в лебедках, винтовых прессах, различных машинах и других транспортных средствах.
Для того чтобы фрикционное оборудование работало без проскальзывания и тем самым обеспечивало нужную величину трения (сцепления) Т, поверхность ведомого колеса покрывают кожей, резиной, прессованной бумагой, деревом или другим материалом, который может создать правильное сцепление с ведомым колесом из металла или чугуна.
Во фрикционных передачах цилиндрические колеса используются для передачи движения между валами, расположенными параллельно, а конические колеса — между пересекающимися валами.
В оборудовании используются фрикционные передачи с регулируемым передаточным числом.
Для преобразования передаточного числа их оснащают устройствами, которые перемещают одно из колес (дисков) вдоль оси и фиксируют его в нужном месте. Уменьшение таким расположением диаметра D ведомого колеса до рабочего диаметра D дает увеличение скорости ведомого колеса. В результате передаточное число значительно снижается, а при удалении ведущего колеса от оси ведомого передаточное число, наоборот, увеличивается.
Такое плавное регулирование скорости называется бесступенчатым, а устройство, осуществляющее регулирование, — ограничителем скорости.
Шестерни имеются практически во всех сборочных единицах промышленного оборудования. С их помощью изменяют направление и величину скорости движущихся частей станков, переносят закалку и моменты с одной оси на другую, преобразуют их.
В зубчатой передаче движение передается через пару шестерен. На практике меньшую шестерню называют шестерней, а большую — колесом. Термин «шестерня» относится как к шестерне, так и к колесу.
В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов шестерни бывают: цилиндрические, конические и косозубые. Шестерни для промышленного оборудования изготавливают с прямыми, коническими и угловыми (шевронными) зубьями.
По профилю зубьев различают передачи: эвольвентные, с зацеплением Новикова и циклоидальные. В машиностроении широко используются эвольвентные передачи. Принципиально новое вмешательство М.А. Новикова возможно только в косых зубах, и в силу высокой несущей способности оно перспективно.
Циклоидная передача используется в часах и инструментах.
Цилиндрические шестерни с прямыми зубьями служат в передачах с параллельными осями валов и устанавливаются на последних неподвижно или подвижно.
Косозубые шестерни устанавливаются только на неподвижные валы. Работа косозубых передач сопровождается осевым давлением, поэтому они пригодны для передачи лишь сравнительно небольших усилий. Осевое давление можно устранить, соединив два косозубых колеса с одинаковыми зубьями, но направленными в разные стороны. Вот так получается шевронное колесо, которое монтируется путем поворота вершины угла на зубьях по направлению вращения колеса.
На специальных станках шевронные колеса изготавливают целиком из одной заготовки.
Колеса типа «елочка» чрезвычайно прочны, они используются для передачи огромной мощности в условиях, когда в процессе работы зубчатая передача испытывает удары и толчки. Эти колеса также установлены на неподвижных осях.
Конические передачи характеризуются формой зубьев: прямозубые, спиральные и круглые.
Их назначение — передача вращения между валами, оси которых пересекаются друг с другом.
Конические шестерни с круглыми зубьями применяются в передачах, где требуется бесшумность хода и особая плавность хода.
Шестеренчатая передача с зацеплением Новикова. Эвольвентное зацепление блокировано, так как контакт зубьев фактически происходит по узкому участку, расположенному по длине зуба, из-за чего контактная прочность этого зацепления относительно невелика.
В зацеплении по Новикову линия контакта зубьев становится зубцами и точка касается только в момент прохождения профилей через эту точку, а непрерывность передачи движения обеспечивается спиралевидной формой зубьев. Исходя из этого, данное вмешательство возможно только при угле наклона винтовой линии f = 10–30°.
При взаимном качении зубьев контактная площадка перемещается вдоль зуба с огромной скоростью, что создает благоприятные условия для образования между зубьями стабильного масляного слоя, благодаря чему трение в шестерне значительно снижается почти вдвое, соответственно увеличивается несущая способность зубьев.
Существенным недостатком рассматриваемого вмешательства является повышенная чувствительность к трансформации межосевого расстояния и большим колебаниям нагрузок.
Важнейшие характеристики зубчатых колес. В каждом зубчатом колесе различают три окружности (тангажная окружность, посадочная окружность, впадинная окружность) и, следовательно, три соответствующих им диаметра.
Делительная, или начальная, окружность делит зуб по вертикали на две различные части: верхнюю, называемую головкой зуба, и нижнюю, называемую костью зуба. Высоту головки зуба обычно обозначают ha, высоту ножки — hf, диаметр окружности — d.
Окружность выступов — это окружность, ограничивающая профили зубьев колеса сверху. Назначь тогда.
Окружность полостей проходит по дну полостей в зубах: диаметр этой окружности обозначается df.
Тихоходные шестерни изготавливают из чугуна или углеродистой стали, быстроходные — из легированной стали. В конце нарезки зубьев на режущие стенки зуба шестерни подвергают термической обработке для продления прочности и повышения износостойкости.В колесах из углеродистой стали поверхность зубьев улучшают химико-термическим методом — науглероживанием и позднее затвердевание. Зубья быстроходных колес шлифуют или притирают по окончании термической обработки.
Кроме того, применяется поверхностная закалка токами высокой частоты.
Для того чтобы зацепление было плавным и бесшумным, одно из двух колес в зубчатых парах в ряде случаев, когда позволяет нагрузка, изготавливается из текстолита, ДСП-Г или нейлона.
Для облегчения зацепления шестерен при зацеплении перемещением по валу концы зубьев со стороны зацепления закруглены.
Червячный редуктор. Червячные передачи позволяют брать малые передаточные числа, что делает их применение целесообразным в тех случаях, когда требуются низкие скорости ведомого вала. Немалое значение имеет и то, что червячные передачи
Хижины занимают меньше места, чем бойницы. Червячная передача состоит из червяка, установленного на ведущем валу или изготовленного заодно с ним, и червячного колеса, установленного на ведомом валу. Шнек представляет собой винт с трапециевидной резьбой, колесо шнека имеет вогнутые по длине спиральные зубья.
По числу зубьев червяки бывают однозаходными, двухзаходными и т д. Однозаходный червяк за один оборот проворачивает колесо на один зуб, двухзаходный — на два и т д.
Недостатком червячных передач являются большие потери передаваемой мощности на трение. Для уменьшения потерь червяк выполнен из стали и после закалки поверхность отшлифована, а червячное колесо выполнено из латуни. При таком сочетании материалов значительно снижается трение, поэтому потери мощности меньше; кроме того, значительно снижается износ детали.
В целях экономии в большинстве случаев из латуни делают не все червячное колесо, а только обод, который затем надевают на металлическую ступицу.
Классификация механических передач
Инженеры-механики приняли несколько классификаций в зависимости от фактора классификации.
По принципу действия различают следующие виды механических коробок передач:
- помолвка;
- трение качения;
- гибкие ссылки.
По направлению изменения числа оборотов различают редукторы (уменьшение) и множители (увеличение). Каждый из них соответствующим образом изменяет крутящий момент (в противоположном направлении).
По количеству потребителей передаваемой энергии вращения тип может быть:
- согласовано;
- многопоточный.
Классификация механических передач
По количеству ступеней преобразования — одно- и многоступенчатые.
На основе преобразования видов движения различают такие виды механических передач, как
- Поворотный поступательный. Шнек, подставка и винт.
- Вращательное качание. Рычажная пара.
- Трансляционное вращение. Коленчатые валы широко используются в двигателях внутреннего сгорания и паровых машинах.
Для обеспечения движения по сложным заданным траекториям используются системы с рычагами, кулачками и клапанами.
Читайте также: Реле давления компрессора 220в, 380в расположение и настройка
Разновидности колес
А теперь разберем основные виды, параметры передач в зависимости от колес. Это самый популярный рейтинг, на который они чаще всего опираются.
Цилиндрические
Самый распространенный способ. Используются два колеса с разным количеством зубьев. Характеризуется постоянным передаточным числом, без «плавающих» переменных. Оси традиционно параллельны. Возможны два варианта реализации такого механизма, с повышающим и понижающим коэффициентом. В первом случае соотношение между числом зубцов больше единицы, во втором случае, соответственно, меньше.
Коническая
Мы уже немного говорили об этом варианте. Дело в том, чтобы между элементами был угол. Конечно, такой подход снижает эффективность. Но для большей надежности, особенно если подразумеваются высокие скорости вращения, это идеальное решение.
Червячная
Особый тип. В этом случае используется пересечение осей. А принцип работы зубчатой передачи основан на подходах, каждый из которых немного замедляет движение. Меньшее колесо описывает от одного до четырех кругов на большом собрате. Кстати, движение в обратном направлении в такой конструкции не допускается. Сила трения слишком велика, она просто не позволит вернуться назад. Часто к общему набору компонентов добавляются и редукторы.
Как связан двигатель с коробкой передач?
Коробка передач (трансмиссия) нужна автомобилю из-за особенностей работы двигателя внутреннего сгорания. Коробка соединена с двигателем через сцепление, поэтому первичный вал коробки делает такое же количество оборотов, как и двигатель.
Стандарты
Основные параметры различных типов трансмиссий нормируются соответствующими ГОСТами:
- Зубчатый цилиндрический: 16531-83.
- Червячная передача 2144-76.
- Конверт 19274-73.
Дополнительные параметры, методы расчета и рабочие функции описаны в других государственных стандартах.
2.1 Назначение передач.
2.2 Классификация механических передач.
2.3 Основные характеристики передач.
2.1 Назначение шестерен
Все современные двигатели для уменьшения габаритов и стоимости являются быстроходными с очень узким диапазоном угловых скоростей. Вал высокоскоростного двигателя редко соединяется непосредственно с валом машины (вентиляторы и т.п.).
В подавляющем большинстве случаев режим работы рабочей машины не совпадает с режимом работы двигателя, поэтому передача механической энергии от двигателя к рабочему органу машины осуществляется с помощью разных передач.
— требуемые частоты вращения рабочих органов машины часто не совпадают с частотами вращения штатных двигателей; — скорость рабочего органа машины необходимо часто регулировать (изменять) в процессе работы; — рабочие органы большинства машин должны работать на малых скоростях и обеспечивать высокие крутящие моменты, а высокооборотные двигатели более экономичны; — Двигатели рассчитаны на плавное вращательное движение, а в машинах иногда требуется прерывистое поступательное движение с переменной скоростью.
2.2 Классификация механических передач
— по принципу передачи движения: передача трением и передача шестернями; внутри каждой группы есть передачи прямым контактом и передачи гибкой связью; — по взаимному расположению валов: шестерни с параллельными валами (цилиндрические, шестерни с пересекающимися осями валов (фасками), шестерни с пересекающимися валами (червячные, цилиндрические с косозубыми зубьями, гипоидные); — по типу передаточного числа: с постоянным передаточное число и с бесступенчатой сменой передач (вариаторы).
2.3 Основные свойства зубчатых колес
Характеристики каждой передачи и ее применение определяются следующими основными характеристиками, необходимыми для выполнения расчетного расчета любой передачи: 1) мощностью на ведущем Р1 и ведомом Р2 валах; 2) моменты Т1 и Т2 на одних и тех же осях: (2.1.1) 3) угловые скорости на ведущей и ведомой осях.
Дополнительными свойствами являются: 1) механический КПД передачи: Для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдельных шестерен, соединенных последовательно, общий КПД, где – КПД каждой кинематики парные (зубчатые, винтовые, ременные и другие передачи, подшипники, муфты). 2) Окружная скорость ведущего или ведомого звена, м/с, где d — диаметр колеса, шкива и т д., м. 3) Передаточное отношение определяется в направлении потока мощности.
Для многоступенчатой трансмиссии общее передаточное отношение тесно связано с эффективностью. Потеря мощности — показатель непроизводительных затрат энергии — косвенно характеризует износ деталей трансмиссии, так как мощность, теряемая в трансмиссии, преобразуется в тепло и частично идет на разрушение рабочих поверхностей.
Рисунок 2.1.2 Схемы различных типов передач
Тип передачи | Закрывать | открытым |
Зубчатый | 0,97 | 0,95 |
Отмеченный скос | 0,96 | 0,95 |
Цепь | — | 0,92 |
Клиновой ремень | — | 0,95 |
Отметка | 0,75-0,85 | — |
Недостатки
Шестерни также имеют ряд особенностей, которые можно отнести к их недостаткам. Что касается работы – такой механизм шумит на высоких оборотах. Он не может гибко реагировать на изменение нагрузки, так как представляет собой жесткую конструкцию с тонкой регулировкой.
В технологическом плане это сложность изготовления зубчатых пар. Для этого типа зацепления требуется повышенная точность, так как зубья входят в зацепление под постоянно изменяющимся натяжением. В таких условиях возможно усталостное разрушение материала.
Это происходит при превышении разрешенных нагрузок. Зубы могут быть треснуты, частично или полностью разрушены. Обломки попадают в механизм, повреждают соседние сопряженные участки, что приводит к заклиниванию и выходу из строя всего устройства.
Самая используемая шестерня. Применяется в устройствах и механизмах с параллельным расположением валов. Конструктивные особенности включают зубья с прямым, скошенным и шевронным профилем.
Для пересечения валов используется червячная косозубая цилиндрическая передача, а для пересечения валов — коническая передача. Рейка отличается тем, что шестерня в общем парном механизме заменена рабочей плоскостью. При этом на нем нарезаются зубья, идентичные по профилю колесу. В результате вращательное движение преобразуется в поступательное.
Шестерни также делятся по скорости вращения: низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные. По своему назначению они делятся на силовые и кинематические (не передающие значительной мощности). Кроме того, зубчатые передачи можно классифицировать по передаточному числу, подвижности вала (обыкновенные и планетарные), числу степеней, точности передачи (12 классов), способу изготовления. Форма профиля зуба может быть эвольвентной, циклоидальной, фонарной, круглой.
Синхронизация в МКПП
Для того чтобы передачи переключались плавно, используются специальные синхронизирующие устройства. Синхронизатор не позволит сцеплению включиться на определенной скорости, пока не будут отрегулированы окружные скорости сцепления и необходимая передача. Синхронизатор может быть установлен на одной или нескольких осях.
В современных автомобилях передняя и задняя передачи оснащены синхронизаторами. Но это касается только автомобилей. Тяжелые грузовики и тракторы могут иметь до двадцати передач.
Синхронизатор — само устройство довольно тяжелое и быстро изнашивается. Установка двадцати синхронизаторов увеличит массу коробки, повысит стоимость и сократит срок службы. Водители таких автомобилей должны уметь переключать передачи на несинхронизированных механических коробках передач.
Коробками без синхронизаторов также оснащаются современные спорткары и спортивные мотоциклы. Комментарии производителей следующие:
- более быстрое переключение передач по сравнению с синхронизированным;
- устойчивость к большим нагрузкам во время гонок.
В таких автомобилях чаще всего используется кулачковое переключение передач. Вместо шестерни шестерня крепится к оси кулачковой муфтой.
Механизмы
Помимо описанных вариаций, есть еще парочка менее распространенных, но не менее эффективных. Прежде всего, стоять. Не используется для передачи крутящего момента. Наоборот, здесь вращательное движение претерпевает преобразование с помощью рельса. А на выходе мы видим прогрессистов. Возможен и обратный процесс.
Есть и винты. Они очень точны и надежны, поэтому реализованы в различных компактных устройствах. Но есть и негативная сторона. Срок службы уменьшается, контакт практически без отверстий, а значит, поверхность просто стирается в процессе эксплуатации.
Обслуживание
Своевременное техническое обслуживание оборудования в соответствии с рекомендациями производителя обеспечит нормальную работу, пропускную способность и выработку планового ресурса.
Услуга делится на несколько видов
- текущее обслуживание;
- диагностика;
- планово-предупредительный ремонт;
- незапланированный ремонт;
- аварийный ремонт.
При условии проведения регламентных работ и планово-предупредительных ремонтов по графикам можно значительно снизить риск выхода оборудования из строя.
Диагностика проводится с заданной периодичностью и призвана выявить негативные изменения в работе оборудования на ранней стадии и минимизировать потери времени и денег на незапланированный ремонт.
Применение механизма
Область применения таких передач целесообразно оценивать по трем наименованиям: скоростные, силовые, инструментальные. Все они широко используются в различных отраслях промышленности. Зубчатые передачи хорошо зарекомендовали себя при создании самых сложных кинематических схем.
Быстроходные передачи предназначены для увеличения скорости передаваемого вращения. Их успешно применяют в редукторах для турбомашин, коробках передач автомобилей (механических и автоматических).
Силовые передачи требуют значительного увеличения мощности передаваемого вращения. Применяются в крановых установках, прокатных станах, тяговых механизмах различного назначения. Такие конструкции работают на малых скоростях.
Благодаря этому можно передавать большие крутящие моменты. Основным требованием к элементам в таких системах является плотный контакт между зацепляющимися зубьями.
Форма и характеристика зуба
Мы уже объяснили, из чего состоит зубчатая передача. И главный фактор колеса — грунтозацепы. Именно поэтому конструкция так и называется. Но пока им не уделяется должного внимания. Но они имеют свои особенности и видовое разнообразие.
Это:
- • Напрямую. Используется везде, отклонений по оси нет.
- • Наклонный. Значительно улучшает сцепление. Но эффективность начинает страдать. Да, срок службы сокращается.
- • Шеврон. Смысл в том, чтобы снизить нагрузку на склад. Оси не давят на элемент, что выгодно при длительной работе.
- • Внутренний. Отлично справляется с изгибом. А также чуть ли не единственный вид, не создающий сильного шумового эффекта при работе.
Количество ходов на «механике»
Количество ходов равно количеству звеньев муфты. Иногда вместо них используются шестерни.
Возьмем, к примеру, трехходовую коробку передач с устойчивым зацеплением шестерен. В этой конструкции три сцепления. Каждый из них управляет двумя передачами. Каждая шестеренка отвечает за определенный шаг. Следовательно, в таком ящике может быть четыре-пять передних и один задний.
Если речь идет о четырехполосной коробке, то спереди их может быть шесть-семь, а сзади одна. Если скорости назад нет, все восемь ступеней обеспечивают движение вперед. Такие КПП чаще всего поставляются с сельхозтехникой. Для заднего хода у них есть специальный редуктор.
Что ещё следует знать
Узнав, какие шестерни используются в механизмах, следует немного дополнить информацию.
Рассматриваемые передачи могут применяться в различных сочетаниях с учетом применяемых кинематических схем.
Сами передачи также различаются по форме зубьев, типу и профилю. Это позволяет выделить несколько типов вовлеченности. Он может стать:
- циклоидальный;
- круговой;
- эвольвента.
В основном используются эвольвентные виды зацеплений. Это связано с их техническим превосходством над конкурентами.
Такие зубья нарезаются с помощью реечных инструментов. В ведущем типе передаточное число постоянно и не зависит от степени смещения по отношению к межосевому расстоянию.
Но у эвольвентного зацепления есть и обратная сторона. Если передается большое усилие, может быть затронуто небольшое пятно контакта в паре выпуклых поверхностей зубов. Из-за этого образуются дефекты и поверхность постепенно разрушается.
Особенностью кругового зацепления является зацепление выпуклых зубьев посредством вогнутых колес. Это хорошо, потому что пятно контакта увеличивается. Но при этом увеличивается трение.
Если говорить о типах шестерен, то они бывают:
- криволинейный;
- шеврон;
- спиральный;
- след.
Среди них наиболее распространены споровые разновидности. Они просты в изготовлении, недороги в изготовлении, чрезвычайно надежны в эксплуатации. Их линия соприкосновения всегда остается параллельной оси вала.
Недостатком прямозубых передач является то, что они способны передавать меньший предельный крутящий момент по сравнению с шевронными и косозубыми передачами.
Косозубые передачи рекомендуется использовать в ситуациях, когда необходимо передать максимально возможную скорость. Тогда механизм будет работать плавно и с минимальным уровнем шума. Но параллельно в таких системах сильно нагружается подшипник, что связано с большой осевой силой.
Шевронные шестерни имеют почти те же преимущества, что и косозубые. Но при этом не нагружают подшипники, так как здесь силы разнонаправленные.
Если говорить о криволинейных типах колес, то их важно использовать в узлах с высоким передаточным числом. Они меньше шумят при вращении, лучше справляются с работой на изгиб.
Материалы
Наиболее используемая сталь. Но мягче и дешевле в оси и подшипниках. И самое жесткое в колесах. Ведь они постоянно идут на контакт, трутся, давят. Поэтому применяют не только легированную или углеродистую сталь, но и специальные методы обработки. Азотирование как вариант, а также цементация. Упрочнение поверхности.
Странно, что носок посередине намного мягче, чем на поверхности. Ведь если сделать их сплошными по всему объему, то при постоянных нагрузках они начнут ломаться, станут ломкими. А если учитывать сферы применения передач, функции использования, то этого допустить нельзя.
Материалы для изготовления
Основным материалом для производства колесных пар является сталь. Шестерня должна иметь более высокие прочностные характеристики, поэтому колеса часто изготавливают из разных материалов и подвергают разной термической или химико-термической обработке. Зубчатые колеса из легированной стали подвергают поверхностной закалке азотированием, цементацией или цианированием. Поверхностная закалка применяется для углеродистой стали.
Зубья должны иметь высокую поверхностную прочность, а также более мягкое и вязкое ядро. Это защитит их от поломки и поверхностного износа. Колесные пары тихоходных машин могут быть изготовлены из чугуна. Бронза, латунь и различные пластмассы также используются в различных отраслях промышленности.
Геометрические параметры колес
Есть определенные нюансы в плане строения. Стороны всегда касаются друг друга. Это главная точка на поверхности, передающая импульс. И угол всегда выбирается с учетом смещения, чтобы шестерни не заедали в случае неисправности.
Поэтому важно учитывать: диаметр, длину окружности, размер крючков, цапф, частоту. Все эти параметры указаны в сопроводительной документации. И они должны соответствовать требованиям регламента.
Методы обработки
Для большей надежности каждая деталь после изготовления и обкатки также подвергается термическому упрочнению. А это обязательный процесс для изделия, которое прослужит долго. В большинстве случаев достаточно термической обработки, но есть детали, которые используются в высокоточных приборах. А потом придется раскрашивать каждое изделие.
Способы обработки
Зубчатые колеса изготавливают из штампованных или литых заготовок методом нарезки зубьев. Резка выполняется методами копирования и запуска. Вбивка позволяет нарезать зубья разной конфигурации одним инструментом. Режущие инструменты могут быть резаками, нагревательными пластинами или планками. Пальцевые фрезы используются для резки при копировании.
Термическую обработку проводят после нарезки, но для высокоточных зубчатых колес после термической обработки применяют также шлифование или запрессовку.