9.2. Основные кинематические и силовые соотношения в передачах

Особенности каждой передачи и ее применение определяют следу­ющие основные характеристики:

1) мощность на ведущем P₁, и ведомом Р_г валах или вращающие моменты T₁ и Т₂ на тех же валах (рис. 9.1, а и б);

Рис. 9.1. Схема сил для определения направления

вращающих моментов в передаче:

а — колеса в рабочем положении; б — колеса условно раздвинуты

2) частота вращения (угловые скорости) ведущего я, (ω₁) и ведо­мого п_г (ω₂) валов.

Эти основные характеристики необходимы для выполнения проекти­ровочного расчета любой передачи.

Дополнительными характеристиками являются:

а) механический КПД передачи

Для многоступенчатого привода, состоящего из нескольких отдель­ных последовательно соединенных передач, общий КПД

(9.2)

где η₁, η₂,..., η_n— КПД отдельной передачи (зубчатой, червячной, ре­менной и др.) или кинематической пары (подшипников, муфты).

КПД характеризует качество передачи. Потеря мощности — показа­тель непроизводительных затрат энергии — косвенно характеризует износ деталей передачи, так как потерянная в передаче мощность превраща­ется в теплоту и частично идет на разрушение рабочих поверхностей.

С уменьшением полезной нагрузки КПД значительно снижается, так как возрастает относительное влияние постоянных потерь (близких к потерям холостого хода), не зависящих от нагрузки;

б) окружная скорость ведущего или ведомого звена, м/с,

(9.3) ',

где ω —угловая скорость, с^-1; n —частота вращения, мин¹; d — диаметр, мм (колеса, шкива и др.). Окружные скорости обоих звеньев передачи при отсутствии скольжения равны: v, = v₂;

в) окружная сила Н, (рис. 9.1, б),

(9.4)

где Р~ мощность, кВт; υ —м/с; Т~ Нм; d—ым;

г) вращающий момент Н-м, (рис. 9.1)

(9.5) I

где P—кВт; F_t— Н; d— мм.

Вращающий момент T₁ ведущего вала является моментом движу­щих сил, его направление совпадает с направлением вращения вала. Момент Т₂ ведомого вала — момент сил сопротивления, поэтому его направление противоположно направлению вращения вала;

д) передаточное число и. При v, = v₂ с учетом формулы (9.3) имеем

(9.6) I

Отношение угловых скоростей ведущего ω₁, и ведомого ω₂ звеньев называют также передаточным отношением и обозначают /.

В передаче, понижающей частоту вращения п (угловую скорость со), u>1; при и<1 частота вращения (угловая скорость) повышается. Понижение частоты вращения называют редуцированием, а закрытые передачи, понижающие частоты вращения,—редукторами. Устройства, повышающие частоты вращения, называют ускорителями или мульти­пликаторами.

Рис. 9.2. Схема привода ленточного конвейера:

1 — электродвигатель; 2—ременная передача;

3 — редуктор цилиндрический одноступенчатый;

4—цепная передача; 5 —лента конвейера;

6— барабан конвейера

Нагруженность деталей зависит от места установки передачи в силовой цепи и распределения общего передаточного числа между отдельными передачами. По мере удаления от двигателя по силовому потоку в понижающих передачах нагруженность деталей возрастает. Следовательно, в области малых частот вращения п (и соответствен­но больших вращающих моментов Т) целесообразно применять пе­редачи с высокой нагрузочной способностью (например, зубчатые, цепные).

Так, в приводе на рис. 9.2, состоящем из ременной, зубчатой и цепной передач, вариант размещения «двигатель — ременная — зубча­тая—цепная передача — исполнительный орган» предпочтительнее других вариантов.

Окончательное решение вопроса о распределении общего переда­точного числа и между ступенями привода принимают на основе ана­лиза результатов технико-экономических расчетов для нескольких ва­риантов.

Контрольные вопросы

1. Почему вращательное движение наиболее распространено в механизмах и ма­шинах?

1. Чем вызвана необходимость введения передачи как промежуточного звена между двигателем и рабочими органами машины?

2. Какие функции могут выполнять механические передачи?

3. Что такое передаточное число?

4. Как определяют передаточное число и КПД многоступенчатого привода?

5. Как изменяются от ведущего к ведомому валу такие характеристики передачи, как мощность, вращающий момент, частота вращения?