Детали передач


У часового механизма, токарного станка и многих других машин передача вращательного движения от одного вала к другому осуществляется с помощью зубчатых колес, насаженных на валы. Здесь одно колесо ведущее, а другое ведомое. Малое зубчатое колесо, называемое шестерней, бывает обычно ведущим. При этом большое колесо вращается во столько раз медленнее малого, во сколько число его зубьев больше числа зубьев шестерни. Отношение числа оборотов ведущего колеса к числу оборотов ведомого называется передаточным числом. Так, если ведущее колесо делает 1500 об/мин, а ведомое — 500, то передаточное число равно 3.

В тех случаях, когда нужно увеличить число оборотов ведомого вала по сравнению с числом оборотов ведущего, на ведущем валу ставят большое колесо, а на ведомом — малое.

Зубчатые колеса, передающие движение между параллельными валами, имеют цилиндрическую форму. Зубчатые колеса, оси которых перпендикулярны, имеют форму усеченного конуса и называются поэтому коническими.

Когда оси валов в машине скрещиваются, применяется червячная передача. Здесь ведущий вал с винтовой нарезкой — червяк, а ведомое — зубчатое колесо с косо поставленными зубьями.

Самые употребительные детали и узлы машин
Самые употребительные детали и узлы машин
1 — муфты для соединения валов; 2 — муфты фрикционные: конусная и дисковая; 3 — элементы зубчатого зацепления, профиль зуба, схемы наружного, внутреннего и реечного зубчатого зацепления; 4 — зубчатые цилиндрические колеса с прямыми, косыми и елочными (шевронными) зубьями; 5 — коническая передача со спиральными зубьями, схема соединения конических шестерен; 6 — редуктор с червячной передачей; 7 — гибкие передачи с плоским ремнем, клиновым ремнем, втулочно-роликовой и «бесшумной» (зубчатой) цепью; 8 — канатная передача, состоящая из барабана, каната, блоков и крюковой подвески; 9 — карданная передача; полумуфта кардана имеет шлицевое соединение с валом; 10 — шатунно-кривошипная и кулачковая передачи; 11 — колодочные тормоза кранового и автомобильного типа; 12 — элементы ходового оборудования: крановое колесо с двумя бортиками (ребордами); железнодорожное колесо с одним бортиком; автомобильное колесо с пневматической шиной; тракторная гусеница.

Червячные передачи отличаются плавностью хода и могут иметь большое передаточное число. Это очень удобно в тех случаях, когда быстроходный двигатель приводит в движение тихоходную машину. Однако при работе они потребляют значительно больше энергии, чем зубчатые. Поэтому коэффициент полезного действия червячных передач много ниже.

Для зубчатых и червячных передач нужна большая точность изготовления, надежная, исключающая перекос валов установка подшипников, обильная и своевременная смазка. Чтобы сделать высококачественные зубчатые передачи, нужны дорогие зуборезные станки и хорошая технологическая подготовка производства. Поэтому в настоящее время специализированные заводы или цехи выпускают уже готовые, собранные и испытанные зубчатые передачи в виде комплектного узла (механизма). Такой комплектный механизм, состоящий из набора зубчатых колес, валов, подшипников и деталей для смазки, заключенный в герметически закрытый корпус, называется зубчатым (червячным) редуктором.

Вращательное движение может быть передано от одного вала к другому и с помощью гладких — цилиндрических или конических — колес, не имеющих зубьев. Необходимо только, чтобы они были с достаточной силой прижаты друг к другу. Тогда ведущее колесо силой трения будет увлекать ведомое. Такая передача вращательного движения называется фрикционной. Однако в машинах фрикционные передачи не получили широкого применения, так как не обеспечивают надежной передачи движения.

Если расстояние между параллельными валами в машине велико, то для передачи вращательного движения от одного вала к другому применяют гибкую передачу — ременную или цепную. Вентилятор автомобильного двигателя, например, приводится в движение клиновым ремнем, который работает быстро и бесшумно, без толчков и ударов. Цепная передача на велосипеде состоит из бесконечной цепи и двух звездочек — ведущей и ведомой. Гусеницы трактора или экскаватора— тоже цепи. У ленты эскалатора метро — две бесконечные цепи. К их звеньям прикреплены ступеньки, на которых стоят пассажиры. В быстроходных передачах применяют бесшумные цепи.

Современные автомобили снабжены карданной передачей. Она состоит из двух шарнирных муфт и промежуточного вала. Муфты соединены с валами посредством шлицев. Карданная передача позволяет смещать на небольшой угол ведомый вал относительно ведущего.

С помощью канатно-блочной передачи вращательное движение вала преобразуется в поступательное. Такая передача состоит из барабана, стального каната (троса) и блоков (роликов), на которых канат изменяет свое направление.

Многим из вас, наверное, приходилось наблюдать работу строительных кранов или экскаваторов. Гибкий стальной канат, наматываемый на барабан лебедки, передает усилие крюку, поднимающему груз, или ковшу экскаватора, копающего грунт. Канат свит из множества очень тонких и прочных стальных проволочек.

Если нужно увеличить усилие за счет уменьшения скорости, в канатной передаче применяют полиспаст, состоящий из системы блоков.

Преобразование вращательного движения в поступательное осуществляется также с помощью винтовой передачи. Рабочими деталями ее служат винт и гайка. С их помощью домкратом поднимают на небольшую высоту груз, зажимают обрабатываемую деталь в слесарных тисках, передвигают суппорт токарновинторезного станка. В отличие от крепежных винтов, имеющих резьбу треугольного профиля, винт с гайкой, применяемые в винтовой передаче, имеют прямоугольную или трапецевидную резьбу.

Цепочка различных передач.
Цепочка различных передач.

В некоторых машинах вращательное движение преобразуется в поступательное с помощью реечной передачи, которая состоит из шестерни и зубчатой рейки.

Шатунно-кривошипная передача применяется в поршневых двигателях внутреннего сгорания, в паровых машинах, в насосах, перекачивающих жидкости, и в компрессорных установках, сжимающих и нагнетающих газы под большим давлением. У двигателей внутреннего сгорания шатунно-кривошипная передача преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. У насосов и компрессоров происходит обратное преобразование. Шатун соединен с кривошипом коленчатого вала шатунным подшипником. Верхняя головка шатуна соединена с поршнем при помощи пальца. Коленчатый вал двигателя опирается на коренные подшипники.

В поршневом двигателе есть еще один механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное. Это — кулачковый вал, толкатели и пружины кулачкового механизма, управляющего работой клапанов. Кулачок и толкатель поднимают клапан, а пружина опускает его и прижимает к седлу.