Основные силовые и кинематические соотношения механических передач.

Как известно из теоретической механики, линейную скорость υ точек вращающегося тела, отстоящих от оси вращения на расстоянии d/2, определяют по формуле

где d — в м; ν — в м/с; ω — угловая скорость, рад/с; n — частота вращения, мин^-1. Эту скорость называют окружной скоростью.

Силу, вызывающую вращение тел или сопротивление вращению и направленную по касательной к траектории точки ее приложения, называют окружной силой F_t. Связь между этой силой, окружной ско­ростью ν и мощностью N, передаваемой телом вращения, определяется формулой

N=F_tv, (12.2)

где N — в Вт; Ft— в Η; υ — в м/с.

Окружная сила F_t связана с крутящим моментом Т, передаваемым телом вращения, зависимостью

F_t=2T/d. (12.3)

Условимся обозначать для ведущего и ведомого тел вращения (зубчатых колес, шкивов, звездочек и т. п.) соответственно передавае­мые мощности N₁ и N₂, передаваемые крутящие моменты Т₁ и Т₂, угловые скорости ω ₁ и ω ₂ и частоты вращения n₁ и n₂.

Коэффициент полезного действия передачи

η = N₂/N₁. (12.4)

Передаваемый телом вращения крутящий момент Τ связан с мощ­ностью N и угловой скоростью ω зависимостью

Τ =N/ω, (12.5)

где Τ — в Н·м; N — в Вт; ω — в рад/с.

Передавая механическую энергию, передачи одновременно могут выполнять одну или несколько из следующих функций.

Понижение или повышение частоты вращения от валадвигателя к валу исполнительного элемента. Основные параметры на ведущем и ведомом валах: мощность N₁, N₂ (кВт), вращающий момент Т₁ Т₂ (Н·м), частота вращения n₁, п₂ (мин^-1). Важной характеристикой передачи является передаточное число u и передаточное отношение i.

Передаточное число (u) находится как отношение числа зубьев колеса (z₂) к числу зубьев шестерни (z₁) в зубчатой передаче, числа зубьев червячного колеса к числу заходов червяка в червячной передаче, числа зубьев большой звёздочки к числу зубьев малой в цепной передаче, а также диаметра большого шкива (или катка) к диаметру меньшего в ремённой или фрикционной передаче. Передаточное число используется при расчётах геометрических параметров зубчатых передач. Оно всегда больше или равно 1.

1. Передаточное отношение (i) — одна из важных характеристик механической передачи вращательного движения, находится как отношение угловой скорости ведущего элемента (ω ₁) механической передачи к угловой скорости ведомого элемента(ω ₂) или отношение частоты вращения ведущего элемента (n₁) механической передачи к частоте вращения ведомого элемента(n₂).

Характеристика передаточное отношение применима как к механической передаче с одной ступенью (одной кинематической парой), так и к механическим передачам со множеством ступеней. Во втором случае передаточное отношение всей механической передачи будет равно произведению передаточных отношений всех ступеней. Механизмы с передаточным отношением больше единицы — редукторы (понижающие редукторы), меньше единицы — мультипликаторы (повышающие редукторы).

При этом и > 1, следовательно, частота вращения ведомого вала меньше частоты вращения ведущего вала в передаточное число раз:

п₂ = п₁/и.

Понижение частоты вращения называют редуцированием, а закрытые передачи, понижающие частоты вращения, - редукторами. Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мультипликаторами. В дальнейшем будем рассматривать только понижающие передачи, как имеющие преимущественное применение.

2. Вращающий момент Τ (Н·м) на любом валу можно вычислить по мощности N (кВт) и частоте вращения n(мин^-1):

Τ = 9550 N/n. ω рад/сек=9, 55n об/мин( ) (12.8)

Как видно, понижение частоты вращения приводит к повышению вращающего момента, а повышение частоты вращения — к понижению момента.

2. Изменение направления потока мощности. Примером может служить зубчатая передача заднего моста автомобиля. Ось вращения вала двигателя большинства автомобилей составляет с осью вращения колес угол 90°. Для передачи механической энергии между валами с пересекающимися осями применяют коническую передачу.

3. Регулирование частоты вращения ведомого вала. С изменением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент. Необходимость в большем моменте, например для автомобиля, возникает при трогании с места или движении на крутом подъеме; для токарного станка — при съеме стружки большой толщины. Для регулирования частоты вращения ведомого вала применяют коробки передач и вариаторы.

Коробки передач обеспечивают ступенчатое изменение частот; вращения ведомого вала в зависимости от числа ступеней и включенной ступени.

Вариаторы обеспечивают бесступенчатое в некотором диапазоне изменение частоты вращения ведомого вала.

ЛЕКЦИЯ №13

Предыдущая9101112131415161718192021222324Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. I. 49. Основные принципы разработки системы применения удобрений.
2. I. Основные подходы к определению и изучению культуры.
3. I. Основные физические явления и процессы в электрических аппаратах
4. I. Основные черты и особенности западноевропейской культуры XIX века
5. I. Основные черты и особенности западноевропейской культуры XIX века.
6. I. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ СФЕРЫ КУЛЬТУРЫ И ИСКУССТВА
7. II. 36. Основные задачи семеноводства.
8. II. Основные электромеханические процессы
9. II. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ВКР
10. IV. Основные направления исследования
11. V. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭКОНОМИКИ
12. А.2 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ