Детали машин. Ответы

Передачей называется механическое устройство для передачи энергии на расстоянии. В зависимости от способа передачи различают: механические, электрические, пневматические и гидравлические.

Из механических передач самая распространенная передача – это передача вращательного  движения, т.к. вращательное движение не легко сделать не прерывным, проще  и легче осуществить передачу в виде компактной конструкции, легче достигнуть равномерности хода и уменьшить потери на трение.

Основные  силовые и пневматические соотношения. Коэффициент полезного действия (η) передачи определяется по формуле: ; где η – КПД передачи, P₁, P₂ – передаваемые мощности на валах. Отношение мощности принимаемого к отношению мощности передаваемому.

Передаточным  отношением называют : ; отношение угловых скоростей ведущего и ведомого тел вращения; где i – передаточное отношение, ω₁, ω₂ – угловые скорости, n₁, n₂ – частота вращения вала.

Крутящий момент (T), передаваемый телом вращения, связан с мощностью и угловой скоростью соотношением: ; ; КПД привода, состоящего из последовательно соединенных передач, определяется по формуле: ; передаточное отношение превода определяется по формуле: ; Если передаточное отношение привода будет i >2, то скорость выходного вала будет больше, чем скорость входного, т.е. привод повышающий; если i <1, то – понижающий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №7 Виды передач. Фрикционные передачи.

Передачи вращательного  движения подразделяются на передачи: ①с непосредственным контактом тел вращения (фрикционные, зубчатые, червячные), ②передача с гибкой связью (ременные и цепные), в которых тела вращения связаны между собой гибким звеном. К передачам вращательного движения относят так же передачу винт – гайка. Назначение данной передачи – преобразовать вращательное движение в поступательное.

Фрикционные передачи.

Простейшая фрикционная  передача состоит из 2-х соприкасающихся  между собой колес (катушки, ролики, диски). Вращение одного из колес преобразуется во вращение другого за счет сил трения возникающих в местах контакта. Q₁, Q₂ – прижимное усилие, d₁, d₂ – диаметры тел вращения, F – окружное усилие, возникающее в местах соприкосновения тел вращения. Постоянную сил прижатия тел колес осуществляют несколькими способами: 1) начальной затяжкой с помощью специальных пружин или других упругих деталей; 2) собственной массой узла или машины; 3) центробежной силой. По конструкции и назначению различают фрикционные передачи нескольких видов: 1-я простейшая между двумя параллельными валами (цилиндрические); 2-я коническая передача – передача с пересекающимися валами. Цилиндрические и конические фрикционные передачи характеризуются условно постоянным передаточным отношением, которое определяется по формуле: , где 0,97коэффициэнт, учитывающий упругое скольжение. Если одно из колес фрикционной передачи или оба имеет переменный диаметр вращения, то такая передача называется вариатором и характеризуется переменным передаточным отношением. Простейшим вариатором является так называемая лобовая передача. Фрикционные вариаторы по конструкции весьма разнообразны: лобовые, конусные, много дисковые, торовые, клиноременные. Различают: без промежуточного звена, с промежуточным звеном. Фрикционные передачи работают в сухую или в масле их применяют реже механических, что объясняется существенными недостатками: повышенный износ подшипников, пониженный КПД, непостоянство передаточного отношения из-за проскальзывания колес, необходимость применения специальных прижимных устройств. Достоинства: возможность без ступенчатого регулирования угловой скорости ведомого вала, равномерность вращения колес, из-за чего передачи работают без шума и могут применяться при высоких скоростях. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №8 Виды передач. Ременные передачи.

Передачи вращательного  движения подразделяются на передачи: ①с непосредственным контактом тел вращения (фрикционные, зубчатые, червячные), ②передача с гибкой связью (ременные и цепные), в которых тела вращения связаны между собой гибким звеном. К передачам вращательного движения относят так же передачу винт – гайка. Назначение данной передачи – преобразовать вращательное движение в поступательное.

Ременная передача состоит из 2-х шкивов закрепленных на валах, находящихся на некотором расстоянии друг от друга и соединенных ремнем, надетым на шкивы с натяжением. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем, вследствие натяжения ремня. Врашение ведомого шкива преобразуется во вращение ведомого, благодаря силам трения. ; где ω₁, ω₂ – угловые скорости на шкивах, n₁, n₂ – частота вращения на шкивах, d₁, d₂ – диаметры шкивов, 0,98 – коэффициент учитывающий проскальзывание на шкивах. Используемые ремни по форме поперечного сечения различают: плоские, клиновые, поли клиновые, круглые.

Преимущества: 1) возможность передачи движения на значительные расстояния, 2) плавность и бесшумность работы, 3) предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня, 4) простота конструкции и эксплуатации (передача не требует смазки).

Недостатки: 1)повышенные габариты, 2)некоторые не постоянства  передаточного отношения (из-за проскальзывания  ремня и его растяжки во время  эксплуатации), 3)низкая долговечность ремней, 4) низкая нагрузка на валы и их опоры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №9 Виды передач. Зубчатые передачи.

Передачи вращательного  движения подразделяются на передачи: ①с непосредственным контактом тел вращения (фрикционные, зубчатые, червячные), ②передача с гибкой связью (ременные и цепные), в которых тела вращения связаны между собой гибким звеном. К передачам вращательного движения относят так же передачу винт – гайка. Назначение данной передачи – преобразовать вращательное движение в поступательное.

Простейшая зубчатая передача состоит из 2-х колес  с зубьями по средствам которых  они сцепляются между собой. Вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется  во вращение ведомого посредством нажатия зубьев одного на зубья 2-го колеса. Меньшее зубчатое колесо называется шестерня, а большее – колесо. Зубчатые передачи могут преобразовывать вращательные движения между валами с пересекающимися геометрическими осями. По форме колеса различают: цилиндрические, конические, фигурные зубчатые колеса, колеса с неполным числом зубьев. По расположению зубьев относительно оси колеса и по их виду различают прямые, косые, шивронные, круговые , криволинейные зубья и др. В зависимости от взаимного расположения зубчатых колес различают зубчатые передачи с внешним или внутренним зацеплением. При внешнем зацеплении зубчатые колеса вращаются в разные стороны, а при внутреннем – в одну. Основные преимущества зубчатых передач: 1) высокая нагрузочная способность, 2)большая долговечность и надежность работы, 3)высокий КПД,4) постоянство передаточного отношения, 5) возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений. Среди недостатков зубчатых передач можно отметить повышенные требования точности изготовления следующие: 1)шум при больших скоростях, 2) высокая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки. Эти недостатки не снижают существенные преимущества зубчатых передач перед другими. Передаточное отношение пары зубчатых колес определяется по формуле: , где Z₁, Z₂ – количество зубьев на зубчатых колесах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №10 Классификация зубчатых передач.

В зависимости  от взаимного расположения валов  передачи, формы зубчатых колес и  формы зубьев передачи бывают: ①цилиндрические: 1)прямозубые, 2)косозубые, 3)шивронные; ②конические: 1)прямозубые, 2) с тангенциальными зубьями или косозубые, 3)с круговыми зубьями; ③винтовые, состоящие из 2-х цилиндрических косозубых колес, установленных на перекрещивающихся валах; ④гипоидные или конические винтовые, состоящие из 2-х конических косозубых или с криволинейными зубами колес, которые установлены на перекрещивающихся валах. К зубчатым зацеплениям относят так же передачу рейка – шестерня, которая представляет из себя развернутое рубчатое колесо, превращенное в рейку по которой вращаясь перемещается шестерня. Наиболее распространены цилиндрические и конические зубчатые передачи, причем цилиндрические  передачи проще в изготовлении и монтаже. Цилиндрические и конические прямозубые передачи работают обычно при не больших (менее 3-х м/с) и средних (3 – 25 м/с) окружных скоростях. Цилиндрические прямозубые передачи используют при осевом перемещении при переключении скоростей в коробках передач. Цилиндрические и конические косозубые и с круговыми зубьями передачи применяют в ответственных случаях при средних и высоких скоростях (до 150 м/с). Шивронные передачи обычно применяют при больших нагрузках и особо тяжелых условиях работы, при средних и высоких окружных скоростях. Винтовая и гипоидная передача, по сравнению с цилиндрическими и коническими, облачает большей плавностью работы, но КПД ниже и зубья изнашиваются быстрее. Зубчатые передачи нашли самое широкое применение среди механических передач благодаря целому ряду достоинств. . Основные преимущества зубчатых передач: 1) высокая нагрузочная способность, 2)большая долговечность и надежность работы, 3)высокий КПД,4) постоянство передаточного отношения, 5) возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений. Среди недостатков зубчатых передач можно отметить повышенные требования точности изготовления следующие: 1)шум при больших скоростях, 2) высокая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки. Эти недостатки не снижают существенные преимущества зубчатых передач перед другими. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №11 Червячная передача, классификация по расположению червяка.

Червячная передача – это передача которая состоит  из винта, называемого червяком и  червячного колеса. Червячная передача относится к зубчато – винтовым в отличии от косозубого колеса, обод червячного имеет вогнутую форму, это способствует облеганию червяка и соответственно длинны контактной линии, резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной, а так же правой или левой. Наиболее распространена правая с числом заходов k=1 – 4. Передаточное отношение: ; где ω₁, ω₂ – угловые скорости червяка и колеса, n₁, n₂ – частота вращения червяка и колеса, T₁, T₂ – крутящие моменты, передаваемые червяком и колесом, η – КПД червячной передачи, k – количество заходов червяка, Z – количество зубьев червячного колеса. По сравнению с обыкновенными зубчатыми передачами передаточное отношение червячной передачи может быть значительно большим. Так при однозаходном червячном колесе с Z =100 i=100 при этом она гораздо компактнее зубчатой передачи. Основные достоинства червячных передач: 1)возможность осуществления большого передаточного числа при одной ступени передачи; 2)компактность; 3)плавность; 4)бесшумность работы, поэтому червячная передача широко используется в подъемно – транспортных машинах и в различных станках. Недостатки: 1)не высокий КПД, 2)потеря мощности свойственные винтовой паре, 3) склонность витков резьбы червяка и зубьев колеса к заеданию, 4)необходимость применения антикоррозионных материалов.

Червячные редукторы. Наиболее распространены одноступенчатые  червячные редукторы, при больших  передаточных числах применяют либо 2-х ступенчатые, либо комбинированные червячно - зубчатые или зубчато – червячные. В одноступенчатых червячных редукторах червяк может ①располагаться под колесом, ②над колесом, ③горизонтально сбоку колеса, ④вертикально сбоку колеса. Червячные редукторы ① применяют при окружных скоростях V≤5 м/с, ②при окружных скоростях V>5 м/с. В червячных редукторах для повышения сопротивления заеданию применяют более вязкие масла чем в зубчатых редукторах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №12 Цепная передача.

Цепная передача в самом распространенном виде состоит  из расположенных на некотором расстоянии друг от друга 2-х колес называемых звездочками и охватывающей их цепи. Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой звездочки благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. Цепные передачи работающие при больших нагрузках и скоростях помещают в специальные кожухи – картеры, что обеспечивает постоянную обильную смазку, безопасность и защиту передачи от загрязнений, уменьшению шума возникающего при работе. Принцип зацепления – отсутствие проскальзывания, компактность, а так же повышенная прочность стальной цепи позволяет передавать большие нагрузки. Отсутствие скольжения и буксования обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при значительных кратковременных перегрузках. Принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи в связи с чем уменьшается нагрузка на валы и опоры. Цепные передачи имеют и недостатки: 1)износ шарниров цепи, 2) шум, 3) дополнительные динамические нагрузки, 4) необходимость организации смазки. Цепные передачи применяют при значительных осевых расстояниях, а так же для передачи движения от одного ведущего вала к нескольким ведомым когда зубчатые передачи не применимы, а ременные не надежны. Наиболее распространены цепные передачи мощностью до 100 кВ при окружных скоростях V<15 м/с. Цепные передачи применяют в транспортных, сельскохозяйственных, строительных, горных и нефтяных машинах, а так же в некотрых станках. Передаточное отношение определяется по формуле:

  , где Z₁, Z₂ – число зубьев звездочек. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вопрос  №13 Муфты. Классификация муфт.

Муфтами называются устройства, служащие для соединения валов между собой, с целью  передачи вращающего момента.

Приводные муфты  механического действия, так называемые механические муфты, по принципу действия и конструкции делятся на группы: ①глухие муфты, позволяющие компенсировать небольшие радиальные, осевые, угловые и комбинированные смещения валов, обусловленные неточностью изготовления и монтажа узлов машины; ②компенсирующие муфты, позволяющие компенсировать небольшие радиальные, осевые, угловые и комбинированные смещения валов, обусловленные неточностью изготовления и монтажа узлов машины; ③упругие муфты, служащие для смягчения динамических нагрузок и снижения интенсивности колебаний, когда машины работают с переменной нагрузкой; ④сцепные муфты, допускающие частые пуски и остановы без выключения приводного двигателя; ⑤предохранительные муфты, исключающие поломку двигателей при перегрузке машин.

Группу глухих муфт представляют: 1)втулочная, 2)фланцевая, 3)продольно свертная. Наиболее типичными представителями жестких компенсирующих муфт являются: 1)зубчатая, 2)цепная, 3)крестовая (кулачковая, дисковая), 4)крестовая муфта с сухарем. Группу упругих муфт можно представить двумя основными муфтами, имеющими наиболее широкое применение: 1)втулочно-пальцевая, 2) муфта с змеевидной пружиной. К группе сцепных муфт относятся: 1)кулачковая, 2)зубчатая, 3)дисковая фрикционная, 4) много дисковая фрикционная. Предохранительными муфтами являются: 1)предохранительная муфта со срезным штифтом, 2)фрикционная. По принципу управления муфты подразделяются на: 1) управляемые (позволяющие сцеплять и расцеплять ведущие и ведомые валы, как во время остановки, так и на ходу), 2)не расцепляемые (ведущая и ведомая полумуфты соединены между собой постоянно), 3)самодействующие (ведомые валы сцепляются и расцепляются автоматически при изменении заданного режима работы муфты). Материалом для изготовления полумуфт в основном служит сталь 30, сталь 40, стальное литье 35Л и 45Л, чугун от СЧ21 до СЧ40 и легированные стали. Широко применяемые муфты стандартизированы.

Основные расчетные  формулы: Расчетный момент, по которому рассчитываются муфты, определяется по формуле: , где M – номинальный передаваемый момент, Нм; k коэффициэнт динамичности, или коэффициент режима работы машин k=1,25…4