Модуль 2. Передачи, применяемые в станках

Перед работой с теоретическими сведениями откройте таблицу "Анализ знаний". Во время изучения материала делайте соответствующие отметки в этой таблице.

Ременные передачи

Ременная передача осуществляется при помощи двух шкивов, закрепленных на валах, и надетого на эти шкивы с натяжением бесконечного ремня, имеющего прямоугольное, трапециевидное и реже круглое сечение (плоские, клиновые и круглые ремни).

Наибольшее распространение получили плоские ремни — кожаные, хлопчатобумажные, пропитанные резиной, или хлопчатобумажные тканые. В процессе работы плоские ремни растягиваются и происходит проскальзывание шкивов, а следовательно, число оборотов ведомого вала будет уменьшаться при неизменном числе оборотов ведущего вала. Проскальзывание приводит также к преждевременному износу ремня. Для создания и поддержания натяжения ремня в плоскоременной передаче применяют натяжной ролик, качающийся на рычаге около неподвижной оси и прижимаемый к ремню пружиной или грузом.

Клиноременные передачи обычно составляют из нескольких ремней.

Ременная передача имеет следующее преимущество по сравнению с зубчатой: а) может осуществлять вращение шкивов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга; б) эластичность привода, смягчающая колебания нагрузки и предохраняющая от значительных перегрузок вследствие скольжения; в) плавность хода и бесшумность работы передачи; г) незначительная стоимость, д) простота ухода и обслуживания.

Ременная передача имеет также и недостатки, к ним относятся: а) значительные размеры между осями при передаче особенно больших мощностей; б) непостоянство передаточного числа оборотов ведомому валу из-за скольжения ремня на шкивах; в) значительное давление на валы и опоры; г) низкий к. п. д.; д) малая долговечность ремней; е) невозможность использования во взрывоопасных помещениях ввиду электризации ремней.

Плоскоременные передачи могут быть использованы для передачи значительных мощностей от ~0,75 до 1500 квт, а клиноременные — от ~0,35 до 370 квт. Ременные передачи обычно работают при скорости v = 5 ÷ 60 м/сек, а скорость сверхбыстроходных плоских ременных передач достигает 100 м/сек. Большие скорости, передаваемые плоскоременной передачей, позволяют вращать шпиндели сверлильных, шлифовальных и других станков с числом оборотов п = 30 ООО об/мин и более. Размеры ремней регламентированы ГОСТом.

Цепная передача

Такая передача состоит из двух зубчатых колес-звездочек, сидящих на двух параллельных валах, связанных между собой бесконечной цепью, надетой на звездочки. Цепные передачи могут передавать большие мощности, чем ременные, при тех же габаритах. Они применяются для передачи больших крутящих моментов. Недостатком цепных передач является нестабильное передаточное отношение, ибо трудно изготовить очень точную цепь. В цепи имеются разные зазоры между отверстиями во втулках и роликами, что приводит к ударам и неустойчивым передаточным отношениям при резко изменяющихся нагрузках.

Применяемые в станках цепи по характеру выполняемой работы делятся на три основные группы: приводные, грузовые и тяговые. Приводные цепи в большинстве случаев осуществляют передачу от источника движения или какого-либо передаточного механизма к приемному узлу станка. Цепи могут работать с большими скоростями (до 30 м/сек), как при малых, так и при больших межцентровых расстояниях. Приводные цепи имеют ту особенность, что одной цепью можно соединить и приводить в движение одновременно несколько валов. К п. д. цепных передач η = 0,87 ÷ 0,98. Колеса в цепной передаче называются звездочками, зубья последних имеют форму, обеспечивающую плавное зацепление с цепью. Цепь состоит из наружных и внутренних звеньев.

Зубчатая передача

Зубчатой передачей называется меха­низм, служащий для передачи вращательного движения с одного вала на другой и изменения частоты вращения посредством зубчатых колес и реек.

Зубчатое колесо, сидящее на передающем вращение валу, называется веду­щим, а на получающем вращение — ведомым. Меньшее из двух колес со­пряженной пары называют шестерней; большее — колесом; тер­мин «зубчатое колесо» относится к обеим деталям передачи.

Зубчатые передачи представляют собой наиболее распространенный вид передач в современном машиностроении. Они очень надежны в работе, обеспечивают постоянство передаточного числа, компактны, имеют высо­кий КПД, просты в эксплуатации, долговечны и могут передавать любую мощность (до 36 тыс. кВт).

К недостаткам зубчатых передач следует отнести: необходимость высо­кой точности изготовления и монтажа, шум при работе со значительными скоростями, невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа.

В связи с разнообразием условий эксплуатации формы элементов зубча­тых зацеплений и конструкции передач весьма разнообразны.

Червячная передача

Червячная передача - это механизм для передачи вращения ме­жду валами посредством винта и сопряженного с ним червячного колеса.

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых случаях — до 1000

Реечная передача

Реечная передача состоит из рейки и зубчатого колеса или рейки и червяка. Эта передача преобразует вращение зубчатого колеса или червяка в поступательное движение рейки (или вала зубчатого колеса). Зубчатая рейка и зубчатое колесо могут выполнять роли как ведущего, так и ведомого элемента передачи. Реечная передача весьма проста в изготовлении и по своей конструкции, а поэтому надежна в эксплуатации. Кроме этого у реечной передачи достаточно высокий КПД (0,94 - 0,98). Составляющие реечной передачи изготавливаются из относительно недорогих углеродистых конструкционных или легированных сталей. К недостаткам реечной передачи можно отнести то, что ее передаточное число равно 1 и поэтому выигрыш в силе отсутствует.

Реечные передачи предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное движение или наоборот.

Винтовая передача

Винтовая передача состоит из винта и гайки. Она преобразует вращательное движение винта в поступательное движение гайки.

Винтовые передачи делятся на:передачи скольжения;передачи качения.

Фрикционная передача

Фрикционные передачи нашли применение в приводах главного движения и приводах подачи универсальных станков. Фрикционные передачи обладают следующими достоинствами: а) простотой конструкций; б) равномерностью передачи движения и бесшумностью работы; в) удобством применения при необходимости регулирования передаточного отношения. Изменение скорости главного движения и подачи при использовании фрикционных передач можно производить во время работы станка без остановки его для переключения.

Недостатками фрикционной передачи являются: а) большие нагрузки на валы и подшипники; б) повреждение дисков при буксовании, что приводит к неравномерному их износу. На рисунке показаны наиболее широко используемые в станках схемы фрикционных вариаторов.

Планетарная передача

Планетарным зубчатым механизмом называется механизм, имеющий зубчатые колеса с движущимися геометрическими осями. Такие колеса называются планетарными или сателлитами. Система, которая несет оси сателлитов, называется водилом. Колеса с неподвижными осями, по которым обкатываются сателлиты, называются центральными. Неподвижные центральные колеса называются опорными. Эпициклические механизмы применяются для получения больших передаточных отношений и для цепей суммирования двух независимых движений в механизмах затыловочных, расточных, зуборезных, автоматических станков и в делительных головках фрезерных станков.

На рисунке показан планетарный механизм, носящий название дифференциала. Рассматриваемый дифференциал имеет две степени свободы, позволяющие суммировать на ведомом звене движения, получаемые от двух независимых источников. Дифференциал состоит из сателлитов z₂ и z₃ центральных колес z₁ и z₄ и водила 3. Зубчатое колесо z₁ вращается с основной скоростью, передаваемой вращающим валом 1, зубчатое колесо z₄ вращается с дополнительной скоростью, передаваемой валом 2 и червяком k₁ и червячным колесом z₅. Кинематический расчет рассматриваемой эпициклической передачи заключается в том, что по заданному числу оборотов ведущего звена определяют число оборотов ведомого звена.