Подумайте, почему вал мотора автомобиля вращается с большой скоростью, даже когда колёса вращаются медленно.
Для передачи
механической энергии от двигателя к рабочему органу в технических системах
устанавливается передаточное устройство, называемое трансмиссией. Термин
«трансмиссия» происходит от латинского слова, которое переводится на русский
язык как «передача», «переход». Трансмиссия позволяет изменять скорость и
направление движения рабочего органа, форму движения, а также величину
передаваемого на него усилия от двигателя.
Передача энергии от мотора к рабочему органу может осуществляться
механическим, электрическим или гидравлическим устройством. Механическое
передаточное устройство называют передаточным механизмом.
Передаточный механизм — это устройство, позволяющее изменять
скорость вращения валов, шкивов, деталей, устройств, направление вращения,
устанавливать наиболее удобное расположение вращающихся валов, деталей и узлов
механизмов (рис. 4.8). Устройство, которое передаёт движение, называется
ведущим. То устройство, которое принимает движение и усилие, называется
приёмным.
Некоторые механизмы передачи движения дают возможность изменить
форму движения. Например, преобразовать возвратно-поступательное движение во
вращательное и, наоборот, вращательное в возвратно-поступательное. Такое
преобразование движения происходит в кривошипно-шатунном механизме двигателя
внутреннего сгорания, в механизмах швейных машин, насосах и других технических
системах (рис. 4.9, а). Вращательное движение преобразуется в
возвратно-поступательное с помощью кулачкового механизма (рис. 4.9, б) или
реечной передачи (рис. 4.9, в).
Кулисный механизм позволяет получить вместо вращательного движения
колебательное (рис. 4.10, а). Храповой механизм преобразует
возвратно-поступательное движение рычага в прерывистое вращение храпового
колеса (рис. 4.10, б).
Передача движения в передаточном механизме может осуществляться
посредством сцепления движущихся деталей друг с другом за счёт силы трения.
Такая передача называется фрикционной, а соприкасающиеся детали — катками.
В этой передаче вращающиеся детали могут при недостаточном
соприкосновении проскальзывать друг относительно друга. Часть энергии,
передаваемой от двигателя, при этом теряется. Однако в этом есть и
определённый плюс. В автомобиле есть механизм сцепления. Он представляет собой
два прижатых друг к другу диска, образующих фрикционную передачу. Этот механизм
предназначен для кратковременного отсоединения трансмиссии (коробки передач) от
двигателя при передаче механической энергии. Происходит плавное переключение
передачи для движения с разной скоростью.
Для того чтобы сцепление было более надёжным, соприкасающиеся
поверхности контактирующих деталей покрывают специальной прессованной
фрикционной пластмассой или асбестопроволочной тканью — ферродо (рис. 4.11).
Фрикционная передача может осуществляться и с помощью ремней. Она
называется «ремённая передача». Ремённые передачи распространены больше, чем
фрик ционные передачи на основе непосредственного контакта вращающихся
деталей.
Если на передающих и принимающих катках сделать зубья, соединить
зубья деталей, связать их зубчатым ремнём или цепью, то проскальзывания уже не
будет. Получим зубчатую передачу, а именно цепную передачу или ремённо-зубчатую
(рис. 4.12). При такой передаче нет потери энергии за счёт проскальзывания
соединённых деталей.
Зубчатые, цепные и ремённо-зубчатые передачи могут передавать
больше усилия на рабочий орган, чем фрикционные передачи.
Зубчатые передаточные механизмы позволяют изменять скорость и
направление вращения валов и деталей. Например, червячная передача позволяет
уменьшить скорость вращения ведомого вала в десятки раз. Зубчатые колёса и валы
вращаются с заданной частотой вращения — числом оборотов в минуту или секунду
(об/мин, об/с). При расчёте параметров передачи вращательного движения можно
определить нужные частоты вращения зубчатых колёс с помощью передаточного
отношения: Авх 2вых U~ <Ьых “ 2ах ’ где /?ах — частота вращения вала на
входе передаточного механизма, об/мин; г^ых — частота вращения на выходе из
механизма, об/мин; zax и zBblx — число зубьев зубчатых колёс на входном и
выходном валах механизма.
Передаточное отношение — это отношение числа зубьев на колесе
ведомого вала к числу зубьев ведущего колеса вала. Чем больше зубьев на
зубчатом колесе ведомого вала, тем медленнее оно будет вращаться по сравнению с
частотой вращения зубчатого колеса (шестерни) ведущего вала (рис. 4.13, а).
Пример. Если частота вращения ведущего колеса составляет 2000
об/мин, а частота вращения ведомого колеса должна составлять 1000 об/мин, то
передаточное отношение U — 2000 : 1000 = 2. Известно, что число зубьев у
ведущего колеса (шестерни) равно 30.
Для того чтобы получить нужную частоту вращения ведомого колеса,
нужно рассчитать число его зубьев. ■2вых = 2ВХ X U = 20 X 2 = 40 (зубьев). Для
того чтобы обеспечить необходимую частоту вращения ведомого вала, используют
специальные устройства, редукторы, состоящие из нескольких валов и зубчатых
колёс (рис. 4.13, б).
Примером такого устройства является редуктор, установленный в
механических часах. Часовой редуктор обеспечивает частоту вращения секундной,
минутной и ча совой стрелок: секундная стрелка делает один оборот в
минуту, минутная стрелка — об/мин, а часовая стрелка — об/мин.
ПРОФЕССИИ И ПРОИЗВОДСТВО. Проектированием, конструированием и
эксплуатацией механического оборудования, машин и аппаратов в различных сферах
производства занимается инженер-механик. Механики, создававшие различные
механизмы и машины, работа которых основана на физических законах механики,
были первыми инженерами.
Профессия инженера-механика считается универсальной. Её
представители участвуют в производстве от бытовых товаров и продуктов питания
до электронной техники и космических ракет. Благодаря своему образованию
инженер-механик может легко ориентироваться в постоянно обновляющемся мире
техники и технологии.
Инженер-механик может выбрать специализацию в разных направлениях
и быть конструктором, технологом или испытателем. Конструктор занимается
проектированием и конструированием машин и механизмов, а также систем
комплексной механизации производства. Технолог организует процессы монтажа и
наладки механизмов и активно участвует в этом. Испытатель выполняет
непосредственное испытание и обслуживание механизмов, анализируя условия и
оптимальный режим их работы.
СЛОВАРЬ: трансмиссия; передаточный механизм; передаточное
отношение; редуктор.
ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ:
1.
Для чего предназначен передаточный механизм?
2.
Какие передачи позволяют преобразовать
возвратно-поступательное движение во вращательное?
3.
Какой механизм преобразует вращательное движение в
колебательное?
4.
Где применяется храповой механизм?
5.
Почему для значительного изменения числа оборотов вместо
пары зубчатых колёс применяют редукторы?
6.
Что такое передаточное число и как его рассчитать?
НАЙДИТЕ в справочниках или Интернете информацию о применении
цевочной зубчатой передачи в одной старинной машине, используемой в сельском
хозяйстве в эпоху Средневековья.
Комментариев нет:
Отправить комментарий