Основные характеристики передач

Любая передача состоит из ведущего и ведомого звеньев (многоступенчатые передачи имеют промежуточные звенья). Звено передачи, которое получает движение от двигателя, называется ведущим; звено, которому передаётся движение, называется ведомым. Параметры ведущего звена имеют индекс 1, ведомого - индекс 2. К параметрам передач относят:

- передаточное отношение u и передаточное число i;

- частота вращения входного и выходного звеньев n ₁ и n ₂, об/мин;

- линейные V, м/с, и (или) угловые скорости звеньев ω, рад/с;

- мощность на входе и выходе передачи N ₁ и N ₂, Вт;

- коэффициент полезного действие передачи η.

а) б)

Рис. 9. Схемы передач:

а) - гибкой связью; б) - с непосредственным контактом;

1 - ведущее звено; 2 - ведомое звено

Передаточным отношением u называют отношение угловой скорости ведущего звена ω ₁ к угловой скорости ведомого ω ₂ звена:

, ,

. (2.1)

Так как линейные скорости по окружности звеньев передач, изображённых на рис. 9, равны (V ₁ = V ₂ при отсутствии скольжения), то:

, , и тогда

. (2.2)

Механические передачи, у которых передаточное отношение больше единицы (u > 1, ω ₁ > ω ₂), называются понижающими или редукторами. При равенстве u = 1 передача будет называться прямой, при u < 1 (ω ₁ < ω ₂) - повышающей или мультипликатором.

Передаточное число i - это отношение бóльшего параметра звена передачи (ω, n или d) к мéньшему, то есть передаточное число всегда больше единицы (i ≥ 1). В расчётных формулах на прочность деталей машин всегда используют передаточные числа. В случае прямой или понижающей передачи i = u. В целях унификации обозначений передаточные числа и передаточные отношения обозначают одним символом - u, двойной индекс которого указывает направление потока мощности. Например, для схем, изображённых на рис. 9, передаточное отношение в направлении передачи потока мощности от ведущего звена 1 к ведомому звену 2:

.

Классификация передаточных отношений изображена на рис. 10.

Рис. 10. Структурная схема классификации передаточных отношений

Коэффициент полезного действия передачи η - это отношение мощности на ведомом валу к мощности на ведущем:

. (2.3)

Необходимо помнить, что мощность N для вращательного и поступательного движений определяют по формулам:

- для вращательного движения N = Tω, где Т - крутящий момент на валу (Т = , где F_t - окружная сила);

- для поступательного движения N = FV, где F - сила, передаваемая поступательным звеном.

В многоступенчатых передачах общий КПД определяют как произведение КПД каждой ступени в отдельности:

, (2.4)

КПД машин и механизмов определяют как произведение КПД отдельных элементов передач, в которых происходит падение мощности. Например, для одноступенчатого зубчатого редуктора общий КПД будет равен произведению коэффициентов, характеризующих потерю энергии в зацеплении колёс η _з, в каждой из пар подшипников η _п, и потери на перемешивание и разбрызгивание масла η _р:

. (2.5)

Так как N ₂ = η N ₁, то T ₂ ω ₂ = η T ₁ ω ₁, откуда:

.

Крутящий момент T на любом валу, единицей измерения которого является Н·м, можно определить по значениям мощности N (кВт) и частоты вращения n (об/мин):

. (2.6)

Согласно третьему закону Ньютона, окружные силы ведущего и ведомого звеньев равны, но противоположны по направлению, следовательно, вращающие моменты на ведущем и ведомом валах будут различны по направлению и пропорциональны диаметрам соответствующих звеньев.