2. Механические передачи
Механической передачей называют устройство для передачи механического движения от двигателя к исполнительным органам машины. Может осуществляться с изменением значения и направления скорости движения, с преобразованием вида движения. Необходимость применения таких устройств обусловлена нецелесообразностью, а иногда и невозможностью непосредственного соединения рабочего органа машины с валом двигателя. Механизмы вращательного движения позволяют осуществить непрерывное и равномерное движение с наименьшими потерями энергии на преодоление трения и наименьшими инерционными нагрузками.
Механические передачи вращательного движения делятся:
— по способу передачи движения от ведущего звена к ведомому на передачи трением (фрикционные, ременные) и зацеплением (цепные, зубчатые, червячные);
— по соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы);
— по взаимному расположению осей ведущего и ведомого валов на передачи с параллельными, пресекающимися и перекрещивающимися осями валов.
Замедляющие передачи получили большее распространение по сравнению с ускоряющими. Это объясняется тем, что скорости вращения валов двигателей различного вида, как правило, значительно выше скоростей валов рабочих машин. Более быстроходные двигатели имеют меньшие размеры по сравнению с тихоходными двигателями той же мощности, так как с увеличением частоты вращения уменьшаются силы и моменты, действующие на детали двигателя. Например, передавать вращение от быстроходной газовой турбины на вал несущего винта вертолета через специальную замедляющую зубчатую передачу (редуктор) значительно выгоднее, чем применять имеющий большие габаритные размеры и массу тихоходный двигатель, вал которого соединялся бы непосредственно с винтом. Из всех типов передач наиболее распространенными являются зубчатые.
В каждой передаче различают два основных вала: входной и выходной, или ведущий и ведомый. Между этими валами в многоступенчатых передачах располагаются промежуточные валы.
Основные характеристики передач:
мощность Р1 на входе и Р2 на выходе, Вт; мощность может быть выражена через окружную силу Ft (Н) и окружную скорость V (м/с) колеса, шкива, барабана и т.п.:
быстроходность, выражающаяся частотой вращения n 1 на входе и n 2 на выходе, мин –1 , или угловыми скоростями ω1 и ω2 , с -1 ;
передаточное отношение – отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена:
при u > 1, n1 > n2 – передача понижающая, или редуктор,
при u < 1, n1 < n2 – передача повышающая, или мультипликатор;
коэффициент полезного действия (КПД)
где Рr – мощность, потерянная в передаче.
Одноступенчатые передачи имеют следующие КПД: фрикционные – 0,85…0,9; ременные – 0,90…0,95; зубчатые – 0,95…0,99; червячные – 0,7…0,9; цепные – 0,92…0,95;
моменты на валах. Моменты Т1 (Н·м) на ведущем и Т2 на ведомом валах определяют по мощности (кВт) и частоте вращения (об./мин) или угловой скорости (с -1 ):
Связь между вращающими моментами на ведущем Т1 и ведомом Т2 валах выражается через передаточное отношение u и КПД η:
2.1. Зубчатые передачи
Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару.
Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом.
Термин «зубчатое колесо» является общим. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, а параметрам колеса – 2.
Основными преимуществами зубчатых передач являются:
— постоянство передаточного числа (отсутствие проскальзывания);
— компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами;
— высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени);
— большая долговечность и надежность в работе (например, для редукторов общего применения установлен ресурс ~ 30 000 ч);
— возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с), мощностей (до десятков тысяч кВт).
— шум при высоких скоростях;
— невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;
— необходимость высокой точности изготовления и монтажа;
— незащищенность от перегрузок;
— наличие вибраций, которые возникают в результате неточного изготовления и неточной сборки передач.
Классификация зубчатых передач. По расположению осей валов различают передачи с параллельными (рис. 2.1, а – в, з), с пересекающимися (рис. 2.1, г, д) и перекрещивающимися (рис. 2.1, е, ж) геометрическими осями.
По форме могут быть цилиндрические (рис. 2.1, а – в, з), конические (рис. 2.1, г, д, ж), эллиптические, фигурные зубчатые колеса и колеса с неполным числом зубьев (секторные).
По форме профилей зубьев различают эвольвентные и круговые передачи, а по форме и расположению зубьев – прямые (рис. 2.1, а, г, е, з), косые (рис. 2.1, б), шевронные (рис. 2.1, в) и круговые (рис. 2.1, д, ж).
В зависимости от относительного расположения зубчатых колес передачи могут быть с внешним (рис. 2.1, а) или внутренним (рис. 2.1, з) их зацеплением. Для преобразования вращательного движения в возвратно поступательное и наоборот служит реечная передача (рис. 2.1, е).
Зубчатые передачи эвольвентного профиля широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Они применяются в исключительно широком диапазоне условий работы. Мощности, передаваемые зубчатыми передачами, изменяются от ничтожно малых (приборы, часовые механизмы) до многих тысяч кВт (редукторы авиационных двигателей). Наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надежные и малогабаритные. Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.
Рис. 2.1. Зубчатые передачи
2.2. Планетарные передачи
Планетарными называются передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями (рис. 2.6). Передача состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.
При неподвижном колесе 3 движение может передаваться от 1 к Н или от Н к 1; при неподвижном водиле Н – от 1 к 3 или от 3 к 1. При всех свободных звеньях одно движение можно раскладывать на два (от 3 к 1 и Н) или два соединять в одно (от 1 и Н к 3). В этом случае передачу называют дифференциальной.
Рис. 2.6. Планетарный механизм
Планетарные передачи имеют существенные преимущества:
— нагрузка в планетарных передачах передается одновременно несколькими сателлитами, следовательно, силы, действующие на зубья колес, соответственно уменьшаются, что позволяет использовать колеса меньших габаритных размеров и массы;
— в планетарных передачах рационально используются колеса внутреннего зацепления, обладающие большой (по сравнению с колесами наружного зацепления) нагрузочной способностью;
— равномерное распределение сателлитов по окружности приводит к уравновешиванию радиальных сил, действующих на колеса, и, следовательно, к разгрузке подшипников центральных колес и водила;
— применение планетарного механизма позволяет легко осуществить компактную конструкцию соосного редуктора, т.е. такого редуктора, у которого оси ведущего и ведомого валов совпадают. Это имеет важное значение для поршневых и турбовинтовых авиационных двигателей. Например, при помощи так называемого дифференциального планетарного редуктора можно от одного двигателя приводить во вращение два соосных винта, скорости вращения которых будут изменяться в полете в соответствии с изменением шага винта.
К недостаткам планетарных передач относятся повышенные требования к точности изготовления и монтажа.
2.3. Червячные передачи
Червячная передача применяется для передачи вращения от одного вала к другому, когда оси валов перекрещиваются. Угол перекрещивания в большинстве случаев равен 90º. Наиболее распространенная червячная передача (рис. 2.10) состоит из так называемого архимедова червяка, т.е. винта, имеющего трапецеидальную резьбу с углом профиля в осевом сечении, равным двойному углу зацепления (2α = 40 ° ), и червячного колеса.
Рис. 2.10. Червячная передача
Геометрия червячных передач . В червячной передаче, так же как и в зубчатой, различают диаметры начальных и делительных цилиндров (рис. 2.11): dw 1 , dw 2 – начальные диаметры червяка и колеса; d 1 , d 2 – делительные диаметры червяка и колеса. В передачах без смещения dw 1 = d 1 , dw 2 = d 2 . Точка касания начальных цилиндров является полюсом зацепления.
Червяки различают по следующим признакам: по форме поверхности, на которой образуется резьба, – цилиндрические (рис. 2.12, а) и глобоидные (рис. 2.12, б); по форме профиля резьбы – архимедовы и эвольвентные цилиндрические червяки.
Архимедов червяк имеет трапецеидальный профиль резьбы в осевом сечении, в торцевом сечении витки резьбы очерчены архимедовой спиралью.
Рис. 2.11. Геометрия червячных передач
Рис. 2.12. Схемы червяков
Эвольвентный червяк представляет собой косозубое зубчатое колесо с малым числом зубьев и большим углом их наклона. Профиль витка в торцевом сечении очерчен эвольвентой.
Наибольшее применение в машиностроении находят архимедовы червяки, так как технология их производства проста и наиболее отработана. Архимедовы червяки обычно не шлифуют. Их используют, когда требуемая твердость материала червяка не превышает 350 НВ. При твердости 45 Н RC и малой шероховатости рабочих поверхностей витков червяки делают эвольвентными, так как после термообработки шлифование их рабочих поверхностей по сравнению с архимедовыми червяками проще.
Профиль зубьев червячных колес в передачах эвольвентный. Поэтому зацепление в червячной передаче представляет собой эвольвентное зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой. Угол наклона линии зуба червячного колеса β равен углу подъема γ линии витка червяка. Минимальное число зубьев колеса из условия отсутствия подрезания z 2 = 24. Число витков (заходов) червяка определяется количеством ниток нарезки, отстоящих друг от друга на расстояние, называемое шагом, и начинающихся на торцах нарезной части червяка. Направление витков может быть правым или левым. Чаще применяется правая нарезка с числом заходов z 1 = 1…4. Рекомендуют z 1 = 4 при передаточном отношении u = 8…15; z 1 = 2 при u = 15…30; z 1 = 1 при u > 30.
2.4. Волновые механические передачи
Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма. Впервые такая передача была запатентована в США инженером Массером. [3]
Волновые зубчатые передачи (рис. 2.14) являются разновидностью планетарных передач, у которых одно из колес гибкое.
Волновая передача включает в себя жесткое зубчатое колесо b с внутренними зубьями и вращающееся гибкое колесо g c наружными зубьями. Гибкое колесо входит в зацепление с жестким в двух зонах с помощью генератора волн (например, водила h с двумя роликами), который соединяют с корпусом передачи b .
Рис. 2.14. Волновая зубчатая передача
Гибкое зубчатое колесо представляет собой гибкий цилиндр, один конец которого соединен с валом и сохраняет цилиндрическую форму, а другой конец имеет зубья. Генератор волн служит для образования и движения волны деформации на гибком зубчатом колесе.
Генераторы волн бывают механические, пневматические, гидравлические, электромагнитные. Механические генераторы могут быть двухроликовыми, четырехроликовыми, дисковыми, кольцевыми и кулачковыми. Генератор волн может располагаться внутри гибкого колеса или вне его. Число волн – любое.
К основным достоинствам волновых передач по сравнению с зубчатыми передачами следует отнести:
— их меньшие массу и габариты;
— высокую демпфирующую способность;
— обеспечение больших передаточных отношений в одной ступени (50…300);
— возможность передачи движения в герметизированное пространство без применения уплотнений.
— ограничение скорости вращения ведущего вала генератора волн при больших диаметрах колес;
— повышенные потери мощности на трение и на деформацию гибкого колеса (КПД составляет 0,7-0,85 при U = 80-250).
Волновые передачи применяют в приводах для передачи движения в герметизированное пространство в химической, атомной и космической технике; в силовых и кинематических приводах общего назначения с большим передаточным отношением; в исполнительных малоинерционных быстродействующих механизмах систем автоматического регулирования и управления; в механизмах отсчетных устройств повышенной кинематической точности.
2.5. Фрикционные передачи
Передачи, работа которых основана на использовании сил трения, возникающих между рабочими поверхностями двух прижатых друг к другу тел вращения, называют фрикционными передачами.
Для нормальной работы передачи необходимо, чтобы сила трения F тр была больше окружной силы Ft , определяющей заданный вращающий момент:
где Fn – сила прижатия катков;
f – коэффициент трения.
Нарушение условия (2.42) приводит к буксованию и быстрому износу катков.
В зависимости от назначения фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи с нерегулируемым передаточным отношением (рис. 2.15, а); регулируемые передачи, называемые вариаторами, позволяющими плавно (бесступенчато) изменять передаточное отношение.
Рис. 2.15. Схемы фрикционных передач
Различают передачи с параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверхностью рабочих катков; с постоянным или автоматически регулируемым прижатием катков, с промежуточным фрикционным элементом или без него и т.д.
Схема простейшей нерегулируемой передачи изображена на рис. 2.15, а. Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверхностью, закрепленных на параллельных валах.
У лобового вариатора (рис. 2.15, б) ведущий каток А может перемещаться вдоль своей оси. При этом передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего диаметра d 2 ведомого диска Б. При переходе катка А на левую сторону направление вращения диска Б изменяется – вариатор обладает свойством реверсивности.
Область применения. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко. Их область ограничивается преимущественно кинематическими цепями приборов, от которых требуется плавность движения, бесшумность работы, безударное включение на ходу и т.п.
Фрикционные вариаторы применяют достаточно широко для обеспечения бесступенчатого регулирования скорости в станкостроении, текстильных, бумагоделательных и других машинах и приборах. В авиастроении фрикционные передачи не применяются. Диапазон передаваемых мощностей обычно находится в пределах до 10 кВт, так как при больших мощностях трудно обеспечить необходимое усилие прижатия катков.
Способы прижатия катков. Существует два вида прижатия катков: с постоянной силой, которую определяют по максимальной нагрузке передачи; с регулируемой силой, которая автоматически изменяется с изменением нагрузки. Лучшие показатели получают при саморегулируемом прижатии.
Способ прижатия катков оказывает большое влияние на качественные характеристики передачи: КПД, постоянство передаточного отношения, контактную прочность и износ катков.
Скольжение в передаче. Различают три вида скольжения: буксование, упругое скольжение и геометрическое скольжение.
Буксование наступает при перегрузках элементов передачи. При этом ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, что приводит к интенсивному местному изнашиванию или задиру на ведомом катке.
Упругое скольжение характерно для нормально работающей передачи. Участки поверхности ведущего катка подходят к площадке контакта сжатыми, а отходят растянутыми. На ведомом катке наблюдается обратная картина. Касание сжатых и растянутых волокон катков приводит к их упругому скольжению, что вызывает отставание ведомого катка от ведущего.
Геометрическое скольжение связано с тем, что окружные скорости вращения ведущего и ведомого катков на площадке их контакта различны. Например, в лобовом вариаторе (см. рис. 2.15, б) окружная скорость V2 меняется с изменением R, а скорость V1 на этой площадке постоянна. Геометрическое скольжение является основной причиной изнашивания рабочих поверхностей элементов фрикционных передач.
2.6. Ременные передачи
Ременная передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и охватывающего их ремня. Ремень надет на шкивы с определенным натяжением, обеспечивающим трение между ремнем и шкивами, достаточное для передачи мощности от ведущего шкива к ведомому.
В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную, клиноременную и круглоременную (рис. 2.16, а – в) передачи.
Рис. 2.16. Ременные передачи
Сравнивая ременную передачу с зубчатой можно отметить следующие преимущества:
— возможность передачи движения на значительное расстояние (до 15 м и более);
— плавность и бесшумность работы, обусловленные эластичностью ремня и позволяющие работать при высоких скоростях;
— способность выдерживать перегрузки (до 300 %) благодаря увеличению скольжения ремня;
— простота обслуживания и ремонта.
Основными недостатками ременной передачи являются:
— непостоянство передаточного отношения из-за скольжения ремня на шкивах;
— значительные габаритные размеры при больших мощностях (для одинаковых условий диаметры шкивов примерно в 5 раз больше диаметров зубчатых колес);
— большое давление на шкивы в результате натяжения ремня;
— низкая долговечность ремней (от 1000 до 5000 ч).
Ременные передачи применяют преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях. Мощность современных передач не превышает 50 кВт.
В многоступенчатых приводах ременную передачу применяют обычно в качестве быстроходной ступени, устанавливая ведущий шкив на валу двигателя. В таком случае габариты и масса передачи будут наименьшими.
Критерии работоспособности и расчета. Опыт эксплуатации передач в различных машинах и механизмах показал, что работоспособность передач ограничивается преимущественно тяговой способностью, определяемой силой трения между ремнем и шкивом, долговечностью ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости.
2.7. Цепные передачи
Цепная передача состоит из двух колес с зубьями (звездочек) и охватывающей их цепи. Наиболее распространены передачи с втулочно-роликовой цепью (рис. 2.19, а) и зубчатой цепью (рис. 2.19, б). Цепные передачи применяются для передачи средних мощностей (не более 150 кВт) между параллельными валами в случаях, когда межосевые расстояния велики для зубчатых передач.
Преимуществами цепных передач являются:
— достаточная быстроходность (20-30 м/с);
— сравнительно большое передаточное число (7 и более);
— возможность передачи движения от одной цепи нескольким звездочкам;
— небольшая нагрузка на валы, т.к. цепная передача не нуждается в предварительном натяжении цепи необходимом для ременной передачи.
Рис. 2.19. Цепные передачи
Рис. 2.20. Механизм управления
Pereosnastka.ru
Механизмы передачи вращательного движения
К атегория:
Ремонт промышленного оборудования
Механизмы передачи вращательного движения
Общее понятие о передачах между валами
Между валами двигателя и рабочей машины, а также между органами самой машины устанавливают механизмы для включения и выключения, изменения скорости и направления движения, носящие общее название — передачи. Передачи вращательного движения широко применяются в механизмах и машинах. Они служат для изменения частоты и направления вращения, обеспечивают непрерывное и равномерное движение.
Вращательное движение в машинах и механизмах передается посредством гибких передач — ременных, цепных и через жесткие передачи — фрикционные, зубчатые. В ременных и фрикционных передачах используются силы трения, а в зубчатых и цепных — непосредственное механическое зацепление элементов передачи. Каждая из передач имеет ведущее звено, сообщающее движение, и ведомые звенья, через которые движение передается от данного механизма к другому, связанному с ним.
Важнейшей характеристикой передач вращательного движения является передаточное отношение, или передаточное число.
Отношение угловой скорости, частоты вращения (числа оборотов в минуту) и диаметров одного из валов к соответствующим величинам другого вала, участвующего в совместном вращении с первым валом, называется передаточным отношением, которое принято обозначать буквой и. Отношение частоты вращения ведущего вала к частоте вращения ведомого называют передаточным числом, которое показывает, во сколько раз ускоряется или замедляется движение.
Ременные передачи
Этот вид гибкой передачи наиболее распространен. По сравнению с другими видами механических передач, они позволяют наиболее просто и бесшумно передать крутящий момент от двигателя или промежуточного вала к рабочему органу станка в достаточно широком диапазоне скоростей и мощностей. Ремень охватывает два шкива, насаженных на валы. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего. Эти передачи бывают с плоским ремнем, с клиновым ремнем и круглым ремнем.
Различают ременные передачи: открытую, перекрестную и полуперекрестную.
В открытой передаче валы параллельны друг другу и шкивы вращаются в одном направлении. В перекрестной передаче валы расположены параллельно, но при этом ведущий шкив вращается, например, по часовой стрелке, а ведомый — против часовой стрелки, т. е. в обратном направлении полуперекрестную передачу применяют между валами, оси которых расположены в разных плоскостях под углом друг к другу.
В приводах машин применяются плоские ремни — кожаные, хлопчатобумажные цельнотканые, хлопчатобумажные шитые, тканые прорезиненные и клиновидные. Используются также шерстяные тканые ремни. В станках применяются главным образом ремни кожаные, прорезиненные и клиновидные. Для уменьшения скольжения ремня вследствие недостаточного трения из-за небольшого угла обхвата применяют натяжные ролики. Натяжной ролик представляет собой промежуточный шкив на шарнирно укрепленном рычаге. Под действием груза на длинном плече рычага ролик нажимает на ремень, натягивая его и увеличивая угол обхвата ремнем большого шкива.
Рис. 1. Передачи с плоским ремнем:
а — открытая: б — перекрестная, в — полуперекрестная, с — с натяжным роликом
Диаметр натяжного ролика не должен быть меньше диаметра малого шкива. Натяжной ролик следует устанавливать у ведомой ветви не слишком близко к шкивам.
Передача клиновыми (текстропными) ремнями широко распространены в промышленности, они просты и надежны в эксплуатации. Основное преимущество клиновых ремней — лучшее сцепление их по шкивом и относительно малое скольжение. Причем габариты передачи получаются значительно меньше по сравнению с плоскими ремнями.
Для передачи больших крутящих усилий применяют многоручьевые клиноременные приводы со шкивами обода, которые оснащены рядом канавок.
Клиновидные ремни нельзя удлинять или укорачивать, их применяют определенной длины.
ГОСТ предусматривает для клиноременных приводов общего назначения семь сечений клиновых ремней, имеющих обозначения О, А, Б, В, Г, Д и Е (О — самое малое сечение).
Номинальная длина клиновых ремней (длина по их внутреннему периметру) от 500 до 1400 мм. Угол натяжения ремня равен 40°.
Клиновидные ремни подбирают по сечению в зависимости от передаваемой мощности и предусматриваемой скорости вращения.
Передачи с широким клиновидным ремнем получают все большее распространение. Эти передачи дают возможность бесступенчато регулировать скорость вращения рабочего органа на ходу под нагрузкой, что позволяет установить оптимальный режим работы Наличие такой передачи в станке позволяет механизировать и автоматизировать процесс обработки.
На рис. 2, б показана передача с широким клиновидным ремнем, которая состоит из двух обособленных раздвижных ведущего и ведомого шкивов. Ведущий шкив при помощи ступицы закреплен консольно на валу электродвигателя. На ступице закреплен неподвижно конус. Подвижной конус закреплен на стакане, соединенном при помощи шлицев со ступицей, и прижат пружиной. Ведомый шкив также состоит из подвижного стакана и неподвижного, конусов со ступицей, соединенной с валом привода. Управление передачей осуществляется специальным устройством (на рисунке не показано) путем перемещения стакана подвижного ведомого конуса. При приближении конусов ремень удаляется от оси вращения шкива, одновременно приближаясь к оси вала. Ведущий шкив, преодолевая сопротивление пружины, изменяет передаточное отношение и частоту вращения ведомого шкива,
Рис. 2. Передачи с клиновидным ремнем:
а — нормального сечения, б — шариком
Цепные передачи
Для передачи вращательного движения между удаленными друг от друга валами применяется помимо ременной цепная передача Как показано на рис. 3, а, она представляет собой замкнутую металлическую шарнирую цепь, охватывающую два зубчатых колеса (звездочки). Цепь в отличие от ремня не проскальзывает, кроме того, ее можно применять в передачах также при малом расстоянии между валами и в передачах со значительным передаточным числом.
Рис. 3. Цепные передачи:
а — общий вид, б — однорядная роликовая цепь, в — замок, г — пластинчатая цепь; а-межосевое расстояние, Р — шаг цепи
Цепные передачи передают мощность от долей лошадиных сил (велосипедные цепи) до тысячи лошадиных сил (многорядные цепи повышенной прочности).
Цепи работают с большими скоростями, доходящими до 30 м/с, и передаточным числом и — 15. Коэффициент полезного действия цепных передач составляет в отдельных случаях 0,98.
Цепная передача состоит из двух звездочек — ведущей и ведомой, сидящих на валах, и бесконечной цепи, надетой на эти звездочки.
Из различных видов цепей наибольшее распространение имеют Цепи однорядные и многорядные роликовые и пластинчатые.
Роликовые цепи допускают наибольшую скорость до м/с, пластинчатые — до 30 м/с.
Роликовая цепь состоит из шарнирно соединенных пластинок, между которыми помещаются ролики, свободно вращающиеся на втулке. Втулка, запрессованная в отверстия внутренних пластинок, может поворачиваться на валике. Расстояние между осями двух соседних валиков или, иначе, шаг цепи должен равняться шагу звездочки. Под шагом звездочки понимают длину дуги, описанной по верху ее зубьев и ограниченной вертикальными осями симметрии двух смежных зубьев.
Валики плотно запрессовываются в отверстиях наружных пластинок. На одном из звеньев цепи делают замок из двух валиков, соединительной пластинки, изогнутой пластинки и шплинтов для крепления пластинок. Чтобы снять или установить цепь, ее размыкают, для чего сначала разбирают замок.
Пластинчатая цепь состоит из нескольких рядов пластин с зубцами, соединенных между собой втулками и шарнирно укрепленных на общих валиках.
В цепных передачах сохраняется постоянным передаточное число: кроме того, они очень прочны, что позволяет передавать большие усилия. В связи с этим цепные передачи применяют, например, в таких грузоподъемных механизмах, как тали и лебедки. Цепи большой длины используются в эскалаторах метро, конвейерах.
Фрикционные передачи
Во фрикционных передачах вращательное движение передается от ведущего к ведомому валу посредством плотно прижатых друг к другу гладких колес (дисков) цилиндрической или конической формы. Фрикционная передача применяется в лебедках, винтовых прессах, станках и ряде других машин.
Рис. 4. Фрикционные передачи:
а — с цилиндрическими колесами, б — с коническими колесами
Рис. 5. Одинарный торцовый вариатор
Чтобы фрикционная передача работала без скольжения и таким образом обеспечивала необходимую величину силы трения (сцепления) Т, поверхность ведомого колеса покрывают кожей, резиной, прессованной бумагой, древесиной или другим материалом, который может создать надлежащее сцепление со стальным или чугунным ведущим колесом.
Во фрикционных передачах применяют цилиндрические колеса для передачи движения между валами, расположенными параллельно, а конические — между пересекающимися валами.
В оборудовании находят применение фрикционные передачи с регулируемым передаточным числом. Одна из простейших таких передач показана на рис. 5.
Для изменения передаточного числа они оснащены устройствами, перемещающими одно из колес (дисков) вдоль вала и в соответствующем месте его закрепляющими. Уменьшение таким устройством диаметра D ведомого колеса до рабочего диаметра D, обеспечивающее увеличение частоты вращения ведомого колеса. В результате уменьшается передаточное число По мере удаления ведущего колеса от оси ведомого передаточное число, наоборот, увеличивается. Такое плавное регулирование скорости называется беоступенчатым, а устройство, осуществляющее регулирование — ваумаюром скоростей.
Зубчатые передачи
Зубчатые передачи имеются почти во всех сборочных единицах промышленного оборудования. С их помощью изменяют по величине и направлению скорости движущихся частей станков, передают от одного вала к другому усилия и крутящие моменты, а также преобразуют их.
В зубчатой передаче движение передается с помощью пары зубчатых колес. В практике меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, а большее — колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так и к колесу.
В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов зубчатые передачи бывают: цилиндрические, конические и винтовые. Зубчатые колеса для промышленного оборудования изготовляют с прямыми, косыми и угловыми (шевронными) зубьями.
По профилю зубьев зубчатые передачи различают: эвольвентные, с зацеплением Новикова и циклоидальные. В машиностроении широко применяют эвольвентное зацепление. Принципиально новое зацепление М. А. Новикова возможно лишь в косых зубьях и благодаря высокой несущей способности является перспективным. Циклоидальное зацепление используется в приборах и часах.
Цилиндрические зубчатые колеса с прямым зубом служат в передачах с параллельно расположенными осями валов и монтируются на последних неподвижно или подвижно.
Косозубые колеса монтируют на валах только неподвижно. Работа косозубых колес сопровождается осевым давлением, а потому они пригодны для передачи лишь сравнительно небольших мощностей. Осевое давление можно устранить, соединив два косозубых колеса с одинаковыми, но направленными в разные стороны зубьями. Так получают шевронное колесо, которое монтируют, обращая вершину угла зубьев в сторону вращения колеса. На специальных станках шевронные колеса изготовляют целыми из одной заготовки.
Шевронные колеса отличаются большой прочностью, их применяют для передачи больших мощностей в условиях, когда зубчатое зацепление испытывает во время работы толчки и удары. Эти колеса также устанавливают на валах неподвижно.
Рис. 6. Зубчатые зацепления:
а — цилиндрическое с прямым зубом, б — то же, с косым зубом, е — с шевронными зубьями, г — коническое, д—колесо—рейка, е — червячное, ж —с круговым зубом
Конические зубчатые передачи различают по форме зубьев: прямозубые, косозубые и круговые.
На рис. 6, г показаны конические прямозубые, а на рис. 6, ж круговые зубчатые колеса. Их назначение — передача вращения между валами, оси которых пересекаются.
Конические зубчатые колеса с круговым зубом применяются в передачах, где требуется особая плавность и бесшумность движения.
На рис. 6, д изображены зубчатое колесо и рейка. В этой передаче вращательное движение колеса преобразуется в прямолинейное движение рейки.
Зубчатая передача с зацеплением Новикова. Эвольвентное зацепление является линейчатым, так как контакт зубьев практически происходит по узкой площадке, расположенной вдоль зуба, почему контактная прочность этого зацепления сравнительно невысока.
В зацеплении Новикова линия контакта зубьев обращается в точку и зубья касаются только в момент прохождения профилей через эту точку, а непрерывность передачи движения обеспечивается винтовой формой зубьев. Поэтому данное зацепление может быть только косозубым е углом наклона f = 10—30°. При взаимном перекатывании зубьев контактная площадка перемещается вдоль зуба о большой скоростью, что создает благоприятные условия для образования устойчивого масляного слоя между зубьями, благодаря чему трение в передаче уменьшается почти в два раза, соответственно повышается несущая способность зубьев.
Существенным недостатком рассмотренного зацепления является повышенная чувствительность к изменению межосевого расстояния и значительным колебаниям нагрузок.
Основные характеристики зубчатых колес. В каждом зубчатом колесе различают три окружности (делительную окружность, окружность выступов, окружность впадин) и, следовательно, три соответствующих им диаметра.
Делительная, или начальная, окружность делит зуб по высоте на две неравные части: верхнюю, называемую головкой зуба, и нижнюю, называемую ножкой зуба. Высоту головки зуба принято обозначать ha, высоту ножки— hf, а диаметр окружности — d.
Окружность выступов — это окружность, ограничивающая сверху профили зубьев колеса. Обозначают ее da.
Окружность впадин проходит по основанию впадин зубьев: диаметр этой окружности обозначают df.
Рис. 7. Схема движения контактной площадки и основные элементы зубчатого колеса:
а — эвольвентное зацепление, б — зацепление Новикова, в — основные злементы зубчатого колеса
Необходимо отметить, что в таблице не приведены характеристики широко применяемых корригированных зубчатых колес, у которых относительные размеры зуба и другие показатели иные, чем вытекающие из приведенных формул, а также колеса, в основе размеров элементов которых лежит двойной модуль.
Тихоходные зубчатые колеся изготовляют из чугуна или углеродистой стали, быстроходные — из легированной стали. После нарезания зубьев на зуборезных стенках зубчатые колеса подвергают термической обработке, чтобы увеличить их прочность и повысить стойкость против износа У колес из углеродистой стали поверхность зубьев улучшают химико-термическим способом — цементацией и потом закаливанием. Зубья быстроходных колес после термической обработки шлифуют или притирают. Применяется также поверхностная закалка токами высокой частоты.
Чтобы зацепление было плавным и бесшумным, одно из двух колес в зубчатых парах в отдельных случаях, когда это позволяет нагрузка, выполняют из текстолита, древеснослоистого пластика ДСП -Г или капрона.
Для облегчения зацепления зубчатых колес при включении посредством перемещения по валу, торцы зубьев со стороны включения закругляют.
Червячные передачи. Червячные передачи позволяют получить малые передаточные числа, что делает их применение целесообразным в случаях, когда требуются небольшие частоты вращения ведомого вала. Имеет существенное значение и то, что червячные пере-
Дачи занимают меньше места, чем зубчатые. Червячная передача состоит из червяка, насаживаемого на ведущий вал или изготовляемого заодно с ним, и червячного колеса, закрепляемого на ведомом валу. Червяк представляет собой винт с трапецеидальной резьбой Червячное колесо имеет вогнутые по длине винтовые зубья.
По числу зубьев различают червяки однозаходные, двухзаходные и т. д. Однозаходный червяк за один оборот поворачивает колесо на один зуб, двухзаходный червяк — на два и г. д.
Недостатком червячных передач являются большие потери передаваемой мощности на трение. Для уменьшения потерь червяк изготовляют из стали и его поверхность после закалки шлифуют, а червячное колесо изготовляют из бронзы. При таком сочетании материалов трение уменьшается, следовательно, меньше становятся потери мощности; кроме того, уменьшается износ детали.
Из бронзы в целях экономии обычно делают не все червячное колесо, а только обод, надеваемый затем на стальную ступицу.
Передачи, их виды: фрикционные, ременные, цепные, зубчатые, червячные
Механическая передача — механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. [1]
Типы механических передач:
- зубчатые (цилиндрические, конические);
- винтовые (винтовые, червячные, гипоидные);
- с гибкими элементами (ременные, цепные);
- фрикционные (за счёт трения, применяются при плохих условиях работы).
В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:
- редукторы (понижающие передачи) — от входного вала к выходному уменьшают частоту вращения и увеличивают крутящий момент;
- мультипликаторы (повышающие передачи) — от входного вала к выходному увеличивают частоту вращения и уменьшают крутящий момент.
Зубчатая передача — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. [2]
Зубчатые передачи предназначены для:
- передачи вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся или скрещивающиеся оси;
- преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (передача «рейка-шестерня»).
Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом.
Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов:
- с параллельными осями (цилиндрические с внутренним и внешним зацеплениями);
- с пересекающимися осями (конические);
- с перекрестными осями (рейка-шестерня).
Цилиндрические зубчатые передачи (рисунок 1) бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колёса. С увеличением угла повышается прочность косозубых передач (за счёт наклона увеличивается площадь контакта зубьев, уменьшаются габариты передачи). Однако в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы угол наклона ограничивают 8-20°. Этот недостаток исключён в шевронной передаче.
Рисунок 1 — Основные виды цилиндрических зубчатых передач
Конические зубчатые передачи (рисунок 2) применяют в тех случаях, когда оси валов пересекаются под некоторым углом, чаще всего 90°. Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические. Нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% цилиндрической. Для повышения нагрузочной способности конических колёс применяют колёса с непрямыми (тангенциальными, круговыми) зубьями.
Рисунок 2 — Конические зубчатые передачи
Достоинства зубчатых передач:
- компактность;
- возможность передавать большие мощности;
- большие скорости вращения;
- постоянство передаточного отношения;
- высокий КПД.
Недостатки зубчатых передач:
- сложность передачи движения на значительные расстояния;
- жёсткость передачи;
- шум во время работы;
- необходимость в смазке.
Червячные передачи (рисунок 3) применяют для передачи движения между перекрещивающимися осями, угол между которыми, как правило, составляет 90°. Движение в червячных передачах передается по принципу винтовой пары.
Рисунок 3 — Червячная передача
В отличие от большинства разновидностей зубчатых в червячной передаче окружные скорости на червяке и на колесе не совпадают. Они направлены под углом и отличаются по значению. При относительном движении начальные цилиндры скользят. Большое скольжение является причиной низкого КПД, повышенного износа и заедания. Для снижения износа применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк — сталь, венец червячного колеса — бронза (реже — латунь, чугун).
Достоинства червячных передач:
- большие передаточные отношения;
- плавность и бесшумность работы;
- высокая кинематическая точность;
- самоторможение.
Недостатки червячных передач:
- низкий КПД;
- высокий износ, заедание;
- использование дорогих материалов;
- высокие требования к точности сборки.
Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передаётся с помощью гибких звеньев. В качестве гибких звеньев применяются: ремни, шнуры, канаты разных профилей, провода, стальную ленту, цепи различных конструкций.
Передачи с гибкими звеньями могут обеспечивать постоянное и переменное передаточное отношения со ступенчатым или плавным изменением его величины.
Для сохранности постоянства натяжения гибких звеньев в механизмах применяются натяжные устройства: ролики, пружины, противовесы и т.п.
Различают следующие разновидности передач с гибкими звеньями:
- по способу соединения гибкого звена с остальными:
- фрикционные;
- с непосредственным соединением;
- с зацеплением;
- открытые;
- перекрёстные;
- полуперекрёстные;
Ременная передача (рисунок 4) состоит из двух шкивов, закреплённых на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счёт сил трения, возникающих между шкивами и ремнём вследствие натяжения последнего.
В зависимости от формы поперечного перереза ремня различают передачи:
- плоскоременную;
- клиноременную (получили наиболее широкое применение);
- круглоременную.
Рисунок 4 — Ременная передача
Наибольшие преимущества наблюдаются в передачах с зубчатыми (поликлиновыми) ремнями.
Достоинства ременных передач:
- возможность передачи движения на значительные расстояния;
- плавность и бесшумность работы;
- защита механизмов от колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
- защита механизмов от перегрузки за счёт возможного проскальзывания ремня;
- простота конструкции и эксплуатации (не требует смазки).
Недостатки ременных передач:
- повышенные габариты (при равных условиях диаметры шкивов в 5 раз больше диаметров зубчатых колёс);
- непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня;
- повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (в 2-3 раза больше, чем у зубчатых передач);
- низкая долговечность ремней (1000-5000 часов).
Цепная передача (рисунок 5) основана на принципе зацепления цепи и звёздочек. Цепная передача состоит из:
- ведущей звёздочки;
- ведомой звёздочки;
- цепи, которая охватывает звёздочки и зацепляется за них зубьями;
- натяжных устройств;
- смазывающих устройств;
- ограждения.
Рисунок 5 — Цепные передачи: а) с роликовой цепью; б) с зубчатой пластинчатой цепью
Область применения цепных передач:
- при значительных межосевых расстояниях;
- при передаче от одного ведущего вала нескольким ведомым;
- когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надёжны.
По типу применяемых цепей бывают:
- роликовые;
- втулочные (лёгкие, но большой износ);
- роликовтулочные (тяжёлые, но низкий износ);
- зубчатые пластинчатые (обеспечивают плавность работы).
Достоинства цепных передач (по сравнению с ременной передачей):
- большая нагрузочная способность;
- отсутствие скольжения и буксования, что обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при кратковременных перегрузках;
- принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи;
- могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях.
Недостатки цепных передач связаны с тем, что звенья располагаются на звёздочке не по окружности, а по многоугольнику, что влечёт:
- износ шарниров цепи;
- шум и дополнительные динамические нагрузки;
- необходимость обеспечения смазки.
Фрикционная передача — кинематическая пара, использующая силу трения для передачи механической энергии (рисунок 6). [3]
Рисунок 6 — Фрикционные передачи
Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.
Фрикционные передачи делятся:
- по расположению валов:
- с параллельными валами;
- с пересекающимися валами;
- с внешним контактом;
- с внутренним контактом;
- нерегулируемые;
- регулируемые (фрикционный вариатор);
- цилиндрические;
- конические;
- сферические;
- плоские.
Перечень ссылок
- Лекция 16. Механические передачи // Информационно-образовательный портал «Ореанда». — http://bcoreanda.com/ShowObject.aspx?ID=252.
- Зубчатая передача // Википедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/Зубчатая_передача.
- Фрикционная передача // Википедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/Фрикционная_передача.
Вопросы для контроля
- Что называют механической передачей, их основные разновидности?
- Что представляют собой зубчатые передачи: описание, назначение, классификация, достоинства и недостатки?
- Каков принцип работы червячных зубчатых передач, их основные достоинства и недостатки?
- Что представляют собой передачи с гибкими звеньями: описание, назначение, классификация?
- Какие основные достоинства и недостатки ременных передач в сравнении с цепными?
- Что представляют собой фрикционные передачи: описание, назначение, классификация?
Подобные посты
Трение, его виды. Трение скольжения и трение качения. Сила и коэффициент трения. Борьба с износом трущихся деталей
материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Трение (фрикционное взаимодействие) — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется трибология (механика фрикционного взаимодействия).
Виды деформаций деталей: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб
материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Деформация – изменение формы, размеров тела под действием приложенных к нему сил. Линейная деформация – изменение линейных размеров тела, его рёбер. Линейные размеры тела могут изменяться одновременно в одном, двух или трёх взаимно перпендикулярных направлениях, что соответствует линейной, плоской и объёмной деформации. Линейная деформация, как правило, сопровождается изменением объёма тела.
Механизмы преобразования движения: их назначение и устройство
материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механизм преобразования движения предназначен для преобразования вида движения или его характеристик от одного к другому. К механизмам преобразования движения относятся:
В какой передаче движение способно передаваться только в одном направлении
Рис. 1.1. Фрикционные передачи
Передаточное число фрикционной передачи без учета проскальзывания катков u~DilD\, где D\ и Di — диаметры катков. В силовых передачах м 2(Di + Di), для клиноременных передач я,™ = 0,55(Di + Di) + Н, где D\ и Di — диаметры шкивов; Н— высота сечения ремня.
Рис. 1.3. Зубчатые передачи
По расположению геометрических осей валов, на которых установлены зубчатые колеса, различают передачи: с параллельными осями — цилиндрические зубчатые колеса внешнего или внутреннего зацепления (рис. 1.3, а—г), с пересекающимися осями — конические зубчатые колеса (рис. 1.3, д, с), с перекрещивающимися осями — цилиндрические винтовые (рис. 1.3, з), конические гипоидные (рис. 1.3, ж) и червячные (см. рис. 1.6).
По расположению зубьев на колесах передачи бывают прямозубые (рис. 1.3, а, о, д), косозубые (рис. 1.3, в, е), с круговыми зубьями (рис. 1.3, ж) и шевронные (рис. 1.3, г).
В строительных машинах наиболее широко применяют цилиндрические зубчатые передачи. По сравнению с ременными зубчатые передачи способны передавать большие мощности, обеспечивают точность, постоянство и большие величины передаточного числа, имеют малые габариты, обладают более высокими КПД. долговечностью, надежностью и простотой в эксплуатации.
Рис. 1.4. Схема зацепления прямозубых цилиндрических колес
Рассмотрим геометрию зубчатого зацепления прямозубых цилиндрических колес (рис. 1.4). Боковые эвольвентные профили зубьев колес касаются в точке Р, называемой полюсом зацепления. Эта точка делит линию центров 0\Ог в отношении, равном передаточному числу и. Окружности диаметрами d\ и /za; водило Н — ведущее, иьНи = пн1па – 1 + zjzb. Если в такой передаче все зубчатые колеса и водила будут подвижными, то такую передачу называют дифференциальной или дифференциалом.
Планетарные передачи все шире применяют в конструкциях современных строительных машин благодаря компактности, малой массе и возможности использования их как редукторов с большими постоянным и переменным (коробки передач) передаточными числами. Они применяются в ходовых и поворотных устройствах стреловых самоходных и башенных кранов, одноковшовых экскаваторов, приводах ленточных конвейеров и ручных машин.
У косозубых цилиндрических колес (см. рис. 1.3, в) зубья наклонены к оси вращения под углом Р = 8… 15°. За счет наклона зубьев увеличивается их длина, что позволяет косозубым передачам передавать большие мощности при одинаковых габаритах с прямозубыми. В отличие от прямых косые зубья входят в зацепление и нагружаются не сразу, а постепенно, причем в зацеплении одновременно находятся как минимум две пары зубьев. Это способствует повышению плавности работы передачи, снижению динамических нагрузок, уменьшению шума. Косозубые колеса применяют в основном в быстроходных передачах.
Основным недостатком косозубых передач является возникновение осевой нагрузки, требующей установки специальных подшипников для ее воспринятия. В передачах с шевронными зубьями (см. рис. 1.3, г) осевые силы взаимно уничтожаются. Такие передачи характеризуются высокой нагрузочной способностью.
Конические зубчатые передачи (см. рис. 1.3, д, е, ж) применяют при необходимости расположения валов под углом (чаще всего 90°). Они сложнее цилиндрических и требуют высокой точности изготовления и монтажа. Валы таких передач нагружены значительными осевыми, усилиями. Конические передачи выполняют с прямыми, косыми и круговыми зубьями. Последние два типа зубьев обеспечивают повышенную плавность работы и нагрузочную способность передач.
Червячные передачи (рис. 1.6, а) передают вращение между близкорасположенными перекрещивающимися (чаще всего под углом 90°) валами. Движение в червячных передачах осуществляется по принципу винтовой пары. Винтом является червяк /, в зацеплении с которым находится червячное колесо 2, подобное сектору, вырезанному из длинной гайки и изогнутому по окружности. Резьба червяка может быть однозаходной и многозаходной, правой и левой. Наиболее распространена правая резьба с числом заходов п = 1, 2, 4. Число зубьев червячного колеса zi > 28. Передаточное число червячной пары u=zilz\. По форме поверхности, на которой образуется резьба, различают цилиндрические (рис. 1.6, б) и глобоидные (рис. 1.6, в) червяки. Форма профиля резьбы червяка может быть прямолинейной (трапецеидальной) и криволинейной (эвольвент-ной).
Червячную пару изготовляют из материалов, обладающих антифрикционными свойствами и износостойкостью: червяк — из углеродистых или легированных сталей, венец или червячное колесо — из бронзы или чугуна. Червячные передачи характеризуются высокой компактностью, плавностью и бесшумностью работы и позволяют получать большие передаточные числа (40… 100 и более). Так как вращение не может передаваться от колеса к червяку, а в этом заключается свойство самоторможения червячной передачи, то их широко применяют в стрелоподъем-ных, поворотных и ходовых механизмах строительных машин. К недостаткам относятся пониженный КПД, возможность заедания при работе и необходимость применения дорогих антифрикционных материалов.
Рис. 1.6. Червячная передача
Редуктором называется механизм, предназначенный для уменьшения частоты вращения выходного вала по сравнению с входным, увеличения крутящего момента и состоящий из одной или нескольких механических передач, помещенных в общем закрытом корпусе. Общее передаточное число редуктора м0бщ = иб/ит, где т и ит — соответственно частоты вращения быстроходного Б (входного) и тихоходного Г (выходного) валов, с.
По числу передач, входящих в редуктор, различают одно-, двух-и многоступенчатые редукторы. Одноступенчатые цилиндрические редукторы (рис. 1.7, а) позволяют получать передаточные числа м 60, одноступенчатые конические редукторы (рис. 1.7, е) — ы 30. Для получения больших передаточных чисел и передачи движения между пересекающимися быстроходным и тихоходным валами применяют комбинированные редукторы, включающие различные виды передач — коническо-цилиндрические (рис. 1.7, з), червячно-зубчатые (рис. 1.7, и), планетарные и др.
Рис. 1.7. Кинематические схемы редукторов
В механических трансмиссиях строительных машин широко используют зубчатые редукторы с переменным передаточным числом (коробки перемены передач), позволяющие ступенчато изменять скорость и крутящий момент выходного вала и направление его вращения.
Рис 1.8. Схема коробки передач
Простейшая коробка перемены передач показана на рис. 1.8. Изменение частоты вращения выходного (вторичного)вала осуществляется перемещением сдвоенных шестерен и вправо или влево, до зацепления их с шестернями или на входном (первичном) валу 7. Попеременное включение в работу двух пар шестерен с различным передаточным числом обеспечивает вращение выходного вала с двумя частотами т и /п.
Рис. 1.9. Цепные передачи
Цепные передачи (рис. 1.9, а) состоят из ведущей / и ведомой звездочек и охватывающей их цепи 2. По конструкции приводные цепи делятся на роликовые, втулочные и зубчатые. Роликовая цепь состоит из внутренних пластин (рис. 1.9, о), напресованных на втулки 7. свободно вращающихся на валиках 4. на которых напрессованы наружные пластины 6. Относительно валиков свободно поворачивается ролик 5. через который происходит зацепление цепи с зубом звездочки. Втулочная цепь не имеет роликов. Роликовые и втулочные цепи применяют при скоростях до 20 м/с. Зубчатая цепь (рис. 1.9, в) состоит из набора шарнирно соединенных между собой пластин двух видов с двумя зубообразными выступами 9. торцевые поверхности которых зацепляются с зубьями звездочки, и направляющих без зубьев. Зубчатые цепи отличаются плавностью работы и применяются при скоростях более 20 м/с. Многорядные цепи (рис. 1.9, г) позволяют передавать большие нагрузки. Каждая цепь характеризуется шагом р (мм), шириной В (мм) и разрушающей нагрузкой (Я). Оптимальное межцентровое расстояние цепной передачи (мм) составляет а – (30…50)/».
Со скоростью цепи связаны действующие на нес динамические нагрузки. Скорость цепных передач, применяемых в строительных машинах (грузовые, тяговые и приводные цепи), не превышает 10…15 м/с. По сравнению с ременными, цепные передачи способны передавать значительно большие нагрузки, обеспечивают постоянное передаточное число, надежно работают при малых межосевых расстояниях, уменьшают нагрузки на валы и опоры. Недостатки — высокая стоимость, шум при работе, небольшая долговечность.
Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот применяют реечный, винтовой, кривошип-но-ползунный, эксцентриковый и кулачковый механизмы.
Реечный механизм (рис. 1.10, а) состоит из цилиндрического зубчатого колеса и зубчатой рейки, находящихся в зацеплении друг с другом. Если ведущим элементом является колесо, то вращательное движение преобразуется в поступательное, если рейка — поступательное во вращательное. Этот механизм применяется в реечном домкрате, станках и др.
Винтовой механизм (рис. 1.10. б) состоит из сопряженных винта и гайки, каждый из которых может получать поступательное движение по трем различным схемам: – вращение неподвижной гайки позволяет поступательно перемещаться свободному винту в осевом направлении; – при вращении закрепленного винта внутри лишенной возможности вращения гайки последняя получит поступательное движение; – вращение винта относительно неподвижной гайки дает поступательное перемещение винту.
Применяется в винтовых домкратах, станках и др.
Рис. 1.10. Механизмы для преобразования движения
Кривошипно-ползунный механизм (рис. 1.10, г) состоит из кривошипа, шатуна, ползуна, неподвижной опоры и может преобразовывать вращательное движение кривошипа в возвратно-поступательное ползуна (поршневой компрессор), а возвратно-поступательное движение ползуна во вращательное движение кривошипа (двигатели внутреннего сгорания).
Эксцентриковый механизм (рис. 1.10, в) является разновидностью кривошипно-ползунного, но может преобразовывать только вращательное движение в возвратно-поступательное. Особенностью этого механизма является эксцентрик (диск), у которого ось вращения не совпадает с его геометрической осью, расстояние между этими осями называют эксцентриситетом. Во время работы эксцентрику сообщается вращение вокруг неподвижной оси 0\. При этом его геометрическая ось О описывает дугу окружности, радиус которой равен величине эксцентриситета е. Обойма перемещается относительно эксцентрика и через шатун сообщает ползуну возвратно-поступательное движение. Такой механизм применяется в камнедробилках, прессах и др.
Кулачковый механизм (рис. 1.10, д) в общем случае состоит из опоры, штанги с роликом на ее конце для перекатывания по вращающемуся (ведущему) кулачку. При вращении кулачка штанга совершает возвратно-поступательное движение и называется толкателем. В случае вращательного движения штангу называют коромыслом. Эти механизмы используют в двигателях, топливных насосах и др.
Оси, валы, подшипники, муфты. Оси и валы представляют собой стержни различных сечений, на которых устанавливаются вращающиеся детали. Их изготовляют из стального проката, поковок и штамповок, а в некоторых случаях из высокопрочного чугуна с дальнейшей обработкой на металлорежущих станках.
Рис. 1.11. Оси и валы
1. Оси предназначены для поддержания деталей и узлов, вращающихся вместе с ними или относительно их (ось блока, барабана, ходового колеса) (рис. 1.11, а).
2. Валы служат для передачи крутящего момента и вращаются вместе с закрепленными на них деталями (зубчатые колеса, шкивы, звездочки, маховики, барабаны и т.п.). Различают валы прямые (рис. 1.11, б), коленчатые (рис. 1.11, в) и гибкие (рис. 1.11, г). Наиболее распространены прямые валы, которые часто изготовляют заодно с червяком или зубчатой шестерней, если их диаметры примерно равны. Коленчатые валы служат в основном для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот (двигатели и насосы). Гибкие валы применяют для передачи вращения между узлами машин, меняющими свое относительное положение в процессе работы (вал вибратора, ручной машины и т.д.). Их изготовляют из нескольких слоев стальной проволоки разного диаметра, плотно намотанных на сердечник. При этом каждый слой имеет противоположное направление навивки, а направление навивки наружного слоя противоположно вращению вала при работе. Для предохранения вала от повреждений и удержания на нем смазки его закрывают специальным кожухом.Оси и валы выполняют в основном круглыми сплошного или кольцевого поперечного сечения. Прямые валы и оси бывают постоянного диаметра по всей длине или ступенчатыми с различными диаметрами на отдельных участках. Ступенчатые валы и оси удобны для установки на них различных деталей, каждая из которых должна свободно перемещаться на свое место. Для соединения с деталями на осях и валах нарезают шпоночные канавки, шлицы, резьбу, а иногда выполняют и профильные сечения (см. рис. 1.15).
Рис. 1.12. Элементы валов н осей
Участки осей и валов называют опорными (под подшипники), несущими и переходными. Опорные участки, воспринимающие радиальные нагрузки, называют цапфами, а осевые нагрузки — пятами (рис. 1.12, в). Концевые цапфы называют шипами (рис. 1.12, а), а промежуточные — шейками (рис. 1.12, б). По форме поверхности цапфы бывают цилиндрическими, коническими (рис. 1.12, г) и сферическими (рис. 1.12, д).
Детали, составляющие машину, связаны между собой подвижными и неподвижными связями. Наличие подвижных связей, к которым относятся различного рода шарниры, подшипники и зацепления, определяется кинематической схемой машины. Неподвижные связи позволяют разбирать машину на узлы и детали, уп-’ростить изготовление машины, ее сборку, разборку, ремонт, транспортировку и т.д. Неподвижные связи называют соединениями и делят на неразъемные и разъемные. Неразъемные соединения (заклепочные, сварные, клеевые и т.п.) при разборке частично или полностью разрушаются и становятся непригодными для повторного использования. Разъемные соединения (резьбовые, клеммо-вые, клиновые, штифтовые, шпоночные, шлицевые и профильные) разбираются без разрушения скрепляющих элементов. Благодаря этому соединяющие и соединяемые детали могут применяться неоднократно.
Рассмотрим основные виды разъемных соединений деталей машин.
Шпоночные и зубчатые (шлицевые) соединения служат для скрепления вращающихся деталей (шкивов, зубчатых колес, барабанов, муфт и т.п.) на осях и валах и для передачи крутящего момента. Основным элементом шпоночного соединения является призматическая, сегментная или клиновая шпонка. Клиновые шпонки удерживают деталь на валу или оси силами трения и могут быть врезными (рис. 1.13, а), тангенциальными и фрикционными (рис. 1.13, б). Широкие грани клиновых шпонок работают на смятие.
Рис. 1.13. Соединения с клиновыми шпоиками
Клиновые шпонки, так же как и пазы ступиц, выполняют с уклоном 1:100. Врезные шпонки размещают в пазу вала и ступицы, фрикционные — только в пазу ступицы. Клиновые шпонки вызывают дополнительные напряжения в соединяемых деталях и имеют ограниченное применение. Наиболее распространенные призматические врезные шпонки разделяют на обыкновенные и высокие (рис. 1.14, а) с плоскими или скругленными концами (предназначены для неподвижного соединения ступиц с валами), направляющие (крепятся к валу винтами, а ступицы могут перемещаться вдоль вала по шпонке) (рис. 1.14, б) и скользящие (соединяются со ступицей выступом и перемещаются вдоль вала вместе со ступицей) (рис. 1.14, в). По высоте эти шпонки расположены примерно поровну в пазу вала и ступицы. Разновидностью призматических шпонок являются сегментные шпонки (рис. 1.14, г). Рабочие боковые грани призматических и сегментных шпонок работают на срез и смятие.
Рис. 1.14. Соединения с призматическими шпоиками Если расчет показывает, что шпонка перенапряжена, то устанавливают две (под углом 180°) или три (под углом 120°) шпонки.
В зубчатых (шлицевых) соединениях (рис. 1.15) наружные зубья, выполненные заодно с валом, входят в пазы между внутренними зубьями отверстия ступицы. Форма зубьев может быть прямобочной (рис. 1.15, а), эвольвентной (рис. 1.15, б) и треугольной (рис. 1.15, в). Зубчатые соединения бывают неподвижными и подвижными, позволяющими установленной детали перемещаться вдоль оси вала. По сравнению со шпоночными эти соединения способны передавать больший крутящий момент и обеспечивают более точное центрирование ступицы детали на валу. Число шлиц и их размеры принимают в зависимости от диаметра вала по ГОСТу. Шлицевые соединения проверяютрасчетом шлиц на смятие (по типу шпоночных соединений). Профильные соединения обеспечивают соединение деталей посредством взаимного контакта по некруглой поверхности, которая может располагаться как параллельно ОСИ вала (квадрат, треугольник и т.п.), так и наклонно к ней (конусная поверхность).
Рис. 1.15. Зубчатые соединения
Эти соединения надежны, но сложны в изготовлении.
3. Подшипники являются опорами валов и вращающихся осей. По виду трения их делят на подшипники качения и скольжения.
Подшипники качения состоят из внутренних и наружных опорных колец с дорожками качения, по которым перекатываются шарики или ролики различной формы. Для обеспечения нормальной работы подшипников шарики или ролики равномерно перемещаются по дорожкам качения в сепараторах. В некоторых подшипниках сепаратор отсутствует. Подшипники качения характеризуются незначительными моментами сил трения, нагревом, расходом смазочных материалов, габаритами, а также удобством и простотой обслуживания.
По конструкции колец подшипники делят на закрытые (рис. 1.16, б) и открытые. Роликоподшипники изготовляют с цилиндрическими короткими (рис. 1.16, д, ж, з), длинными, витыми, бочкообразными (рис. 1.16, ж), коническими (рис. 1.16, е) и игольчатыми (длинными малого диаметра) роликами. По числу дорожек качения подшипники разделяют на однорядные, двухрядные (рис. 1.16, г, ж) и многорядные (рис. 1.16, з). В последних шарики или ролики располагаются в шахматном порядке со смещением их в рядах относительно друг друга.
Рис. 1.16. Подшипники качения
По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники делят на радиальные, радиально-упорные (рис. 1.16, б, е) и упорные (рис. 1.16, в). Наиболее распространены радиальные несамоуста-навливающиеся однорядные (рис. 1.16, а, д) и самоустанавливающиеся многорядные (рис. 1.16, г, ж, з) шариковые и роликовые подшипники, которые воспринимают радиальные и небольшие осевые нагрузки. Радиально-упорные и упорно-радиальные несамоустанавливающиеся (рис. 1.16, б, е) шариковые и роликовые однорядные подшипники воспринимают радиальную и одностороннюю осевую нагрузки. Упорные несамоустанавливающиеся подшипники (рис. 1.16, в) воспринимают только осевую нагрузку. Расчет этих подшипников ведется на долговечность по динамической грузоподъемности.
Подшипники скольжения (рис. 1.17) в общем случае состоят из корпуса и установленных в нем вкладышей /, на которые опираются цапфы осей или валов. Форма рабочих поверхностей подшипников соответствует форме цапф вала. Корпус подшипников выполняют из чугуна, реже из стали. Вкладыши изготовляют из антифрикционных материалов (баббитов, свинцовистых бронз, чу-гунов, металлокерамики, пластмасс и др.), которые заливают или наплавляют на стальную, чугунную или бронзовую основу.
По направлению действия нагрузок подшипники делят на радиальные, радиально-упорные и упорные. При вращении оси или вала в подшипнике цапфа скользит по его внутренней поверхности. Чтобы уменьшить трение, износ, нагрев и повысить КПД, трущиеся поверхности смазывают. По конструкции подшипники скольжения разделяют на неразъемные и разъемные. В первом случае вкладыши изготовляют в виде втулок (рис. 1.17, а), которые запрессовывают или крепят с помощью винтов к неразъемным корпусам. В разъемных подшипниках (рис. 1.17, б) устанавливают обычно два вкладыша.
Расчет подшипников скольжения ведется по среднему давлению, создаваемому между цапфой и вкладышем.
Подшипники скольжения применяют в быстроходных валах, валах большого диаметра и сложной конфигурации, при установке которых они должны разъединяться; при ударных и вибрационных нагрузках, в воде, агрессивных средах и при большом загрязнении.
Рис. 1.17. Подшипники скольжения
4. Муфты представляют собой устройства, соединяющие валы, оси, стержни, трубы, канаты и т.д. Рассмотрим муфты для соединения валов. Они различаются между собой по конструкции, назначению, принципу действия и управления.
По назначению муфты служат для: – соединения двух валов, расположенных на одной геометрической оси или под углом друг к другу; – соединения вала с зубчатым колесом, шкивом ременной передачи и другими деталями; – компенсации несоосности валов, что вызвано неточностью изготовления или монтажа; – включения и выключения одного из валов при постоянном вращении другого; – предохранения узла или машины от перегрузки; – уменьшения динамических нагрузок; – обеспечения возможности одному из валов перемещаться вдоль оси и т.д.
По принципу действия муфты делят на механические (основные муфты в строительных машинах), электрические и гидравлические.
По виду управления механические муфты подразделяют на неуправляемые (постоянно действующие), управляемые (сцепные), автоматические и специальные. Наиболее распространенные неуправляемые муфты делят на жесткие, компенсирующие самоустанавливающиеся и упругие.
Жесткие муфты предназначены для жесткого соединения соос-ных валов и выполняются неразъемными (втулочные) и разъемными (фланцевые с плоскостью разъема, расположенной параллельно или перпендикулярно оси вала). Втулочная муфта состоит из втулки, закрепляемой на концах валов с помощью штифтов (рис. 1.18, а), шпонок (рис. 1.18, б) и шлиц. Они просты в изготовлении, но требуют точного совмещения осей валов и осевого перемещения одного или обоих валов при сборке или разборке. Фланцевые муфты (рис. 1.18, в) состоят из двух полумуфт, соединенных болтами. В муфтах, где болты ставятся с зазором (вариант I), крутящий момент передается под воздействием момента трения, создаваемого затяжкой болтов, работающих на растяжение. Муфты, в которых болты ставятся без зазора и работают на срез (вариант И), способны передавать большие моменты и применяются для соединения валов диаметром до 200 мм.
Компенсирующие самоустанавливающиеся муфты применяют для соединения валов, имеющих некоторые неточности взаимного расположения геометрических осей, вызванные погрешностями изготовления, монтажа, а также упругими деформациями валов. К ним относят зубчатые муфты (рис. 1.18, г), состоящие из двух полумуфт с наружными зубьями и наружной обоймы с внутренними зубьями. Полумуфты устанавливают на концах валов, а их зубья сцепляют с зубьями обоймы. Зубчатые муфты за счет смещения сопряженных зубьев компенсируют осевые, радиальные и угловые смещения валов.
Рис. 1.18. Жесткие и компенсирующие муфты
Эти же функции выполняют и цепные муфты (рис. 1.18, ж), состоящие из двух полумуфт в виде одинаковых цепных звездочек, которые одновременно охватывает однорядная, двухрядная роликовая или зубчатая цепь. Широкое применение имеют кулачково-дисковые, крестовые муфты, состоящие из двух полумуфт с прямоугольными пазами и среднего (плавающего) диска с крестообразно расположенными выступами (рис. 1.18, д), а также муфты со скользящим вкладышем (рис. 1.18, е). К недостаткам крестовых муфт относятся ограниченная скорость вращения и быстрый износ пазов полумуфт. Для соединения валов, наклоненных друг к другу под углом 45°, служат шарнирные муфты. Они разделяются на одинарные, состоящие из двух полумуфт-вилок, соединенных с помощью двух взаимно перпендикулярных шарниров (рис. 1.18, з), и сдвоенные, позволяющие передавать вращение между параллельными и наклонными валами (рис. 1.18, и). При необходимости осевого смещения валов во время работы их соединяют шарнирной сдвоенной муфтой с телескопическим промежуточным валом.
Упругие муфты предназначены для уменьшения динамических нагрузок, передаваемых через соединяемые ими валы, а также для компенсации неточности расположения соединяемых валов.Рис. 1.19. Упругие муфты
Рис. 1.20. Сцепные муфты
Различают муфты с неметаллическими (резина) и металлическими (стальные витые и пластинчатые пружины, пакеты пластин и пружин) упругими элементами. К первым относятся втулочно-пальцевая муфта (подобна по конструкции жесткой фланцевой муфте с установкой на болтах одной из полумуфт резиновых втулок) (рис. 1.19, а), муфта с резиновой звездочкой (рис. 1.19, о), муфта с упругой торообразной оболочкой (рис. 1.19, в) и т.п. Муфты с металлическими упругими элементами применяют для передачи больших крутящих моментов, они имеют незначительные габариты, долговечны, но сложны и дороги в изготовлении.
Управляемые или сцепные муфты служат для соединения и разъединения валов в процессе работы машины с помощью механического, электрического, пневматического или гидравлического механизма управления. Различают муфты, в которых для передачи движения используется зацепление (кулачковые и зубчатые) и трение (фрикционные). Кулачковые и зубчатые муфты применяют для сцепления валов с практически равными угловыми скоростями. Кулачковая муфта (рис. 1.20, а) состоит из двух полумуфт — неподвижной, жестко закрепляемой на одном валу, и подвижной, имеющей возможность перемещаться по направляющим шпонкам или шлицам вдоль оси другого вала при включении или выключении. На торцовых поверхностях полумуфт расположены кулачки треугольного. трапецеидального или прямоугольного профиля, входящие в зацепление в рабочем положении. При несимметричном профиле кулачков муфта является нереверсивной. Зубчатая сцепная муфта подобна по конструкции зубчатой компенсирующей муфте, но у нее наружная обойма выполняется подвижной.Фрикционные муфты служат для осуществления плавного соединения и разъединения нагруженных валов, которые могут вращаться с различными угловыми скоростями. В зависимости от формы рабочих поверхностей эти муфты разделяют на дисковые (одно- и многодисковые) (рис. 1.20, б), конусные (с одинарным или двойным конусом, рис. 1.20, в) и цилиндрические (колодочные, ленточные, пневмокамерные и др.) (рис. 1.20, г). Соединение валов обеспечивается силой трения между рабочими поверхностями неподвижных / и подвижных полумуфт. При перегрузках между полумуфтами возможна пробуксовка, что позволяет использовать их как предохранительное устройство. Сцепляющиеся поверхности муфт изготовляют из закаленной стали, чугуна, текстолита и металлокерамики. Муфты могут работать со смазкой, которая уменьшает износ рабочих поверхностей и улучшает их разъединение под нагрузкой. При работе без смазки рабочую поверхность одной из полумуфт покрывают заменяемыми после изнашивания фрикционными накладками из металлокерамики или на асбестовой основе, имеющими высокий коэффициент трения (/=0,3…0,4). К фрикционным также относят электромагнитные дисковые и порошковые муфты с пневматическим и гидравлическим управлением.
Для включения различных механизмов строительных машин применяют специальные ленточные и пневмокамерные фрикционные муфты.
Ленточные муфты используют для включения барабанов лебедок. Основным элементом таких муфт является стальная лента с прикрепленными к ней фрикционными накладками. расположенными внутри или снаружи фрикционного шкива. В ленточной муфте наружного типа (рис. 1.21 У шкив 7. жестко соединенный с барабаном лебедки, охватывается снаружи лентой с фрикционными накладками.
Рис. 1.21. Ленточная муфта
Барабан свободно вращается на валу. получающим вращение от двигателя. Один конец ленты шарнирно соединен с крестовиной. жестко закрепленной на валу, а другой — с двуплечим рычагом, поворот которого относительно крестовины осуществляется гидравлическим или пневматическим цилиндром одностороннего действия. При подаче сжатого воздуха или масла по трубопроводу в цилиндр, поворачиваемый его штоком рычаг затягивает ленту относительно шкива, и под действием сил трения вместе с крестовиной начинает вращаться барабан лебедки. Муфта выключается при снятом давлении в цилиндре возвратной пружиной, возвращающей рычаг в исходное положение.
Пневмокамерные фрикционные муфты применяют для управления лебедками подъема ковша (груза), стрелы и механизмов реверса одноковшовых строительных экскаваторов и стреловых самоходных кранов, для включения привода рабочего органа траншейных экскаваторов и т.п. Основным элементом пневмокамернон муфты (рис. 1.22) является пневмокамера, выполненная из резины и упрочняющих тканевых прокладок. Пневмокамера помещена внутри желоба обоймы, ступица которой жестко закреплена на валу.
Рис. 1.22. Пневмокамерная муфта
На этом же валу свободно вращается барабан лебедки, с которым выполнен заодно шкив муфты. Пневмокамера связана с компрессором через воздуховод и вращающееся соединение, расположенное на валу. При подаче сжатого воздуха под давлением 0,5…0,7 МПа пневмокамера расширяется и прижимает колодки с фрикционными накладками к внутренней поверхности шкива, передавая крутящий момент барабану лебедки. При выключении муфты колодки возвращаются в исходное положение под воздействием пластинчатых пружин.
К достоинствам таких муфт относятся плавность включения и отсутствие необходимости их регулировки. Недостатком является недолговечность камер.
Автоматические самоуправляемые муфты делят на центробежные, обгонные и предохранительные.
Центробежные муфты используют для автоматического соединения или разъединения валов при достижении ведущим валом заданной частоты вращения. Они представляют собой фрикционные муфты, сцепляющиеся и расцепляющиеся под действием центробежных сил.
Обгонные муфты служат для передачи крутящего момента только в одном направлении и соединяют вал в том случае, когда скорость ведущего вала превысит скорость ведомого. Ведомый вал может свободно обгонять ведущий. Различают храповые и фрикционные обгонные муфты. Храповые муфты применяют редко в связи с резкими ударами при включении. Поэтому чаще используют бесшумные фрикционные шариковые или роликовые муфты. Такие муфты (рис. 1.23, а) состоят из звездочки специальной конструкции и обоймы (или шестерни), представляющих собой две полумуфты, и шариков или роликов, которые расположены в пазах звездочки. Шарики (ролики) удерживаются в постоянном контакте с обоймой пружиной с толкателем. Если ведущей является звездочка, соединение валов происходит только при вращении ее по часовой стрелке, а если ведущей является обойма (или шестерня), — против часовой стрелки. При обгоне звездочкой обоймы она сдвигается относительно обоймы по часовой стрелке, при этом шарики устремляются в сужающуюся часть паза и заклиниваются между полумуфтами. В случае противоположного вращения одной из ведущих полумуфт шарики перемещаются в широкую часть пазов и происходит разъединение валов.
Рис. 1.23. Автоматические муфты
Предохранительные муфты применяют для защиты машины от перегрузок. Различают муфты с разрушаемыми и неразрушаемыми элементами. Наиболее распространенной является муфта с одним или двумя срезными штифтами, передающими крутящий момент от одной полумуфты к другой. При перегрузке штифты срезаются, разъединяя полумуфты. Муфты с неразрушаемыми элементами подразделяют на кулачковые (рис. 1.23, о), шариковые и фрикционные (рис. 1.23, в). Одна полумуфта таких муфт соединена с валом жестко, а другая является подвижной и прижимается к первой пружинами. При перегрузках происходит разъединение полумуфт за счет сжатия пружин. Эти муфты не имеют механизма управления и применяются при небольших скоростях и моментах, но частых v( кратковременных перегрузках. Функции предохранительных муфт выполняют также управляемые фрикционные муфты, отрегулированные на передачу предельного момента.