Механічною передачею називають пристрій для передачі механічного руху від двигуна до виконавчих органів машини. Може здійснюватися зі зміною значення і напряму швидкості руху, з перетворенням виду руху. Необхідність застосування таких пристроїв обумовлена недоцільністю, а іноді і неможливістю безпосереднього з'єднання робочого органу машини з валом двигуна. Механізми обертового руху дозволяють здійснити безперервне і рівномірне рух з найменшими втратами енергії на подолання тертя і найменшими інерційними навантаженнями.
Механічні передачі обертального руху діляться:
За способом передачі руху від провідної ланки до веденого на передачі тертям (фрикційні, ремінні) і зачепленням (ланцюгові, зубчасті, черв'ячні);
За співвідношенням швидкостей ведучого і веденого ланок на уповільнюють (редуктори) і прискорюють (мультиплікатори);
По взаємному розташуванню осей ведучого і веденого валів на передачі з паралельними, припиняти і перехресними осями валів.
зубчасті передачі
Зубчастої передачею називається триланковий механізм, в якому два рухомих ланки є зубчастими колесами, або колесо і рейка з зубцями, які утворюють з нерухомим ланкою (корпусом) обертальну або поступальну пару.
Зубчаста передача складається з двох коліс, за допомогою яких вони зчіплюються між собою. Зубчасте колесо з меншим числом зубів називають шестернею, з великим числом зубів - колесом.
планетарні передачі
Планетарними називаються передачі, що містять зубчасті колеса з переміщаються осями. Передача складається з центрального колеса з зовнішніми зубами, центрального колеса з внутрішніми зубами , Водила і сателітів. Сателіти обертаються навколо своїх осей і разом з віссю навколо центрального колеса, тобто здійснюють рух, подібне руху планет.
черв'ячні передачі
Черв'ячна передача застосовується для передачі обертання від одного вала до іншого, коли осі валів перехрещуються. Кут перехрещення в більшості випадків дорівнює 90º. Найбільш поширена черв'ячна передача складається з так званого архимедова черв'яка, тобто гвинта, що має трапецеидальную різьблення з кутом профілю в осьовому перерізі, що дорівнює подвійному кутку зачеплення (2 α = 40), і черв'ячного колеса .
Хвильові механічні передачі
Хвильова передача заснована на принципі перетворення параметрів руху за рахунок хвильового деформування гнучкого ланки механізму.
Хвильові зубчасті передачі є різновидом планетарних передач , У яких одне з коліс гнучке.
фрикційні передачі
Передачі, робота яких заснована на використанні сил тертя, що виникають між робітниками поверхнями двох притиснутих один до одного тіл обертання, називають фрикційними передачами.
Ремінні передачі
Ремінна передача складається з двох шківів, закріплених на валах, і охоплює їх ременя. Ремінь надітий на шківи з певним натягом, що забезпечує тертя між ременем і шківами, достатню для передачі потужності від ведучого шківа до веденого.
Залежно від форми поперечного перерізу ременя розрізняють: плоскопасової, клиноременную і круглоременную
ланцюгові передачі
Ланцюгова передача складається з двох коліс із зубами (зірочок) і охоплює їх ланцюга. Найбільш поширені передачі з втулочно-роликового ланцюгом і зубчастої ланцюгом Ланцюгові передачі застосовуються для передачі середніх потужностей (не більше 150 кВт) між паралельними валами у випадках, коли міжосьові відстані великі для зубчастих передач.
Передача гвинт-гайка
Передача гвинт-гайка служить для перетворення обертального руху в поступальний. Широке застосування таких передач визначається тим, що при простій і компактної конструкції вдається здійснити повільні і точні переміщення.
В авіабудуванні передача гвинт-гайка використовується в механізмах керування літаком: для переміщення злітно-посадкових закрилків, для управління триммерами, поворотними стабілізаторами та ін.
До переваг передачі відносяться простота і компактність конструкції, великий виграш в силі, точність рухів.
Недоліком передачі є велика втрата на тертя і пов'язаний з цим малий ККД.
кулачкові механізми
Кулачкові механізми (рис. 2.26) за широтою застосування поступаються тільки зубчастих передач. Їх використовують в верстатах і пресах, двигунах внутрішнього згоряння, машинах текстильної, харчової та поліграфічної промисловості. У цих машинах вони виконують функції підведення і відведення інструменту, подачі і затиску матеріалу в верстатах, виштовхування, повороту, переміщення виробів і ін.
Передача - це пристрій, призначений для передачі руху на відстань і для перетворення параметрів руху.
Існує три основних види передач - механічні, гідравлічні і пневматичні.
це передача, в якій рух передається за допомогою твердих тіл.
Механічна передача - механізм, службовець для передачі і перетворення механічної енергії від енергетичної машини до виконавчого механізму (органу) одного або більше, як правило зі зміною характеру руху (зміни напрямку, сил, моментів і швидкостей). Як правило, використовується передача обертального руху. Привід робочих органів, ходової частини та інших вузлів машин здійснюється за допомогою силових передач, які не тільки передають рух, але і змінюють швидкість, а іноді і характер і напрям руху.
Передачі бувають:
механічні;
гідравлічні;
електричні;
Змішані.
У кожній передачі елемент, який передає потужність, називається ведучим, а елемент, якому передається ця потужність, веденим.
Передачі в основному застосовуються знижуючі.
Передача характеризується: вхідними, вихідними і внутрішніми параметрами:
- швидкість: лінійні; кутові.
- силові фактори: зусилля (при поступальному русі); крутний момент (при обертальному русі).
Потужність: передавальне відношення; ККД.
механічні передачі за конструктивним виконанням розрізняють:
Фрикційні передачі - передачі тертям з безпосереднім контактів тіл кочення, в основному застосовуються в допоміжних механізмах. Переваги: проста, плавна, безшумна робота. Недоліки: потрібні спеціальні притискні пристрої, знос, підвищення навантаження.
Ремінні передачі - гнучка зв'язок в основному застосовуються в допоміжних механізмах. Переваги: простота конструкції і безударность роботи, можливість використання при значних відстанях між валами, безшумні. Недоліки: прослизання, великі габарити, мала довговічність, витягування.
Зубчасті передачі - передача зачепленням з безпосереднім контактом, найбільшого поширення. Гідність: малі габаіти; високий ККД; велика довговічність і надійність; можливість застосування в широкому діапазоні. Недоліки: шум в роботі; передача великих осьових зусиль на вали; складна технологія виготовлення.
Черв'ячні передачі - передача зачепленням з безпосереднім контактом. Переваги: безшумність і плавність роботи; висока точність переміщень; забезпечення можливості самоторможіння. Недоліки: низький ККД; невеликі передаються потужності; підвищений знос.
Ланцюгові призначаються для передачі руху між двома паралельними валами при досить великій відстані між ними. Переваги: можливість передачі руху на значні відстані; менші ніж у ремінних передач, габарити; Відсутність ковзання; досить високий ККД, можливість легкої заміни ланцюга. Недоліки: порівняно швидкий знос шарнірів, які працюють в умовах попадання абразиву; вимагає більш важкий догляд - мастила, регулювання в порівнянні з кліноременним передачами; значні вібрації і шум при досить високих швидкостях і невисокої точності елементів конструкції.
Види механічних передач та передавальних міханізмов
Обертальний рух в машинах передається за допомогою фрикційної, зубчастої, пасової, ланцюгової і черв'ячної передач. Будемо умовно називати пару, яка здійснює обертальний рух, колесами. Колесо, від якого передається обертання, прийнято називати ведучим, а колесо, яке отримує рух - веденим.
Будь-яке обертальний рух можна виміряти оборотами в хвилину. Знаючи число оборотів в хвилину ведучого колеса, ми можемо визначити число обертів веденого колеса. Число оборотів веденого колеса залежить від співвідношення діаметрів з'єднаних коліс. Якщо діаметри обох коліс будуть однакові, то і колеса будуть крутитися з однаковою швидкістю. Якщо діаметр веденого колеса буде більше ведучого, то ведене колесо стане крутитися повільніше, і навпаки, якщо його діаметр буде менше, воно буде робити більше оборотів. Число оборотів веденого колеса в стільки разів менше числа оборотів провідного, у скільки разів його діаметр більше діаметру ведучого колеса.
Залежність числа оборотів від діаметрів коліс.
У техніці при конструюванні машин часто доводиться визначати діаметри коліс і число їх оборотів. Ці розрахунки можна робити на основі простих арифметичних пропорцій. Наприклад, якщо ми умовно позначимо діаметр ведучого колеса через Д 1, діаметр веденого через Д 2, число оборотів провідного колеса через n 1, число обертів веденого колеса через n 2, то всі ці величини виражаються простим співвідношенням:
Д 2 / Д 1 = n 1 / n 2
Якщо нам відомі три величини, то, підставивши їх у формулу, ми легко знайдемо четверту, невідому величину.
У техніці часто доводиться вживати вирази: " передавальне число "І" передавальне відношення ". Передавальним числом називають відношення числа обертів ведучого колеса (вала) до числа оборотів веденого, а передавальним відношенням - відношення між числами оборотів коліс незалежно від того, яке з них провідне. Математично передавальне число пишеться так:
n 1 / n 2 = i або Д 2 / Д 1 = i
де i - передавальне число. Передавальне число - величина абстрактна і розмірності не має. Передавальне число може бути будь-яким - як цілим, так і дробовим.
фрикційна передача
При фрикційної передачі обертання від одного колеса до іншого передається за допомогою сили тертя. Обидва колеса притискаються один до одного з деякою силою і внаслідок виникає між ними тертя обертають одна одну. Недолік фрикційної передачі: велика сила, що давить на колеса, що викликає додаткове тертя, а отже, вимагає і додаткову силу для обертання. Крім того, колеса при обертанні, як би вони не були притиснуті один до одного дають прослизання. Тому там, де потрібне точне співвідношення чисел обертів коліс, фрикційна передача себе не виправдовує.
Переваги фрикційної передачі:
Простота виготовлення тіл кочення;
Рівномірність обертання і безшумність роботи;
Можливість безступінчатого регулювання частоти обертання і включення / вимикання передачі на ходу;
За рахунок можливостей прослизання передача має запобіжними властивостями.
Недоліки фрикційної передачі:
Прослизання, що веде до непостійності передавального числа і втрати енергії;
Необхідність забезпечення притиску.
Застосування фрикційної передачі:
У машинобудуванні найчастіше застосовують безступінчаті фрикційні передачі для бесступенчатого регулювання швидкості.
Фрикційні передачі:
а - лобова передача, б - кутова передача, в - циліндрична передача.
У саморобних пристроях фрикційна передача може бути широко використана. Особливо прийнятні передачі циліндрична і лобова. Колеса для передач можна робити дерев'яні. Для кращого зчеплення, робочі поверхні коліс слід "обшити" шаром м'якої гуми товщиною в 2-3 мм. Гуму можна або прибити дрібними гвоздиками, або приклеїти клеєм.
Зубчата передача
У зубчастих передачах обертання від одного колеса до іншого передається за допомогою зубів. зубчасті колеса обертаються набагато легше фрикційних. Пояснюється це тим, що тут натиску колеса на колесо зовсім не потрібно. Для правильного зачеплення і легкої роботи коліс профіль зубця роблять за певною кривою, званої евольвентою.
Діаметр початкової окружності є основним розрахунковим діаметром зубчастих коліс . Відстань, узяте по початковій окружності між осями сусідніх зубців, між осями западин або від початку одного зубця до початку іншого, називається кроком зачеплення. Зрозуміло, що кроки у зачіпляються шестерень повинні бути рівні.
Передавальне число в зубчастих колесах може виражатися і через число зубців:
i = z 2 / z 1
де z 2 - число зубців веденого колеса, z 1 - число зубців ведучого колеса.
Є в шестернях ще одна дуже важлива величина, яку називають модулем. Модулем називають відношення кроку до величини? (3,14) або відношення діаметра початкової окружності до числа зубців на колесі. Модуль, крок і інші величини шестерень вимірюються в міліметрах. Колеса з однаковим модулем, з будь-якою кількістю зубців дають нормальне зачеплення. Модулі зубчастих коліс беруться не довільно. Величини їх стандартизовані.
Передавальне число шестеренчатой передачі береться зазвичай в певних межах. Воно коливається до 1:10. При збільшенні передавального числа одна з шестерень робиться дуже великий, механізм виходить громіздким. Але іноді буває потрібно отримати дуже велике передавальне число, яке однією парою шестерень створити важко. У цьому випадку ставиться кілька пар і передавальне число розподіляється між ними.
Іноді в передачах малу шестерню потрібно зробити особливо зменшеною, наприклад в годиннику, в приладах. У цих випадках шестерню з валом роблять з одного шматка. Таку цілісну шестерню прийнято називати трібком (трібок).
Часто в машинах застосовують циліндричні шестерні , У яких зубець йде не по осі обертання, а під деяким кутом (г). Такі шестерні працюють на великих швидкостях дуже плавно, і підпори його виносять велике навантаження. Колеса з косими зубцями звуться косозубих циліндричних коліс . Ще більш плавний хід при великій міцності зубців дають так звані шевронні колеса (д). Зубці у цих коліс скошені в обидві сторони, розташовані "в ялинку".
Шестерна передача застосовується не тільки з паралельними валами, коли використовуються так звані циліндричні шестерні, а й тоді, коли вали йдуть під будь-яким кутом. Така передача під кутом називається конічною зубчастою передачею, а шестерні - конічними (ж).
Конічні шестерні, так само як і циліндричні, бувають зі спіральним косим зубцем (з). Такі шестерні зазвичай застосовуються в автомобілях (для плавності роботи). У зубчастих передачах можна застосувати шестерні з рейкою. Для періодичного обертання може застосовуватися шестерна пара, у якій провідна шестерня має неповну число зубців.
Рейкове зачеплення:
а - шестерня з рейкою, б - різновиди рейкових зачеплень.
Провідні шестерні зустрічаються і з одним зубцем. Такі передачі дуже часто застосовувалися в рахункових механізмах. Провідна шестерня має один зубець, а ведена - десять, і, таким чином, за один оборот провідної шестерні ведена повернеться всього на одну десяту обороту. Щоб повернути ведену шестерню на один оборот, ведуча повинна зробити десять обертів.
Механізми для періодичного обертання:
а - шестерня з одним зубом, б - мальтійський хрест.
переваги зубчастої передачі :
Значно менші габарити, ніж у інших передач;
Високий ККД (втрати в точних, добре змащуваних передачах 1-2%);
Велика довговічність і надійність.
Недоліки зубчастої передачі:
Шум при роботі;
Необхідність точного виготовлення.
Застосування зубчастої передачі:
Найбільш поширений вид механічних передач. Їх застосовують для передачі потужностей - від нікчемно малих до десятків тисяч кВт.
До розібраному типу передач можна віднести і так зване мальтійський зачеплення, або мальтійський хрест (б). Механізм мальтійського хреста застосовується для періодичного обертання.
ремінна передача
Ремінна передача, як і шестерна, зустрічається дуже часто. Ремінь, натягнутий на шківи, охоплює якусь їх частину. Ця облягає частину (дуга) носить, назва кута обхвату. Чим більше буде кут обхвату, тим краще утворюється зчеплення, краще і надійніше буде обертання шківів. При малому куті обхвату може вийти так, що ремінь на малому шківі стане прослизати, обертання буде передаватися погано або його зовсім не буде. Кут обхвату залежить від співвідношення розмірів шківів і їх відстані один від одного. На малюнках (а, б) показано, як змінюються кути обхвату. Там, де необхідно збільшити кут обхвату, у передачі ставлять нажімной шків-ролик (в).
Ремінна передача:
а, б - залежність кутів обхвату від розміру і розташування шківів; в - передача з натяжним роликом; г - відкрита передача; д - перехресна передача; е - полуперекрёстная передача; ж - кутова передача; з - спарена передача; і - ступінчаста передача; до - плоский ремінь; л - круглий ремінь; м - трапецоідальний ремінь; н - розташування ременів на шківах.
Залежно від розташування валів і ременя ремінна передача буває різних видів.
Відкрита передача (г). Обидва шківа при такій передачі обертаються в одну сторону.
Перехресна передача (д). Таку передачу застосовують, коли потрібно змінити обертання веденого шківа. Шківи обертаються назустріч один одному.
Полуперекрестная передача (е) застосовується, коли вали лежать не паралельно, а під кутом.
Кутова передача (ж) утворюється, коли вали йдуть під кутом, але лежать як би в одній площині. При цій передачі для отримання належного спрямування ременя обов'язково встановлюють ролики.
Спарена передача (з). При цій передачі з одного ведучого шківа можуть йти ремені на кілька ведених шківів.
Крім перерахованих передач, буває ще й ступінчаста передача (і). Вона застосовується тоді, коли потрібно змінювати число обертів веденого вала. Обидва шківа в цій передачі робляться ступінчастими. Переставляючи ремінь на ту чи іншу пару ступенів, змінюють число оборотів веденого вала. При цьому довжина ременя залишається незмінною.
За своїм профілем ремені бувають плоскі, круглі і трапецеїдальні (до, л, м).
Передавальне число ремінних передач береться в межах 1: 4, 1: 5 і тільки у винятковому випадку - до 1: 8.
При розрахунку пасової передачі враховується ковзання ременя по шківах. Це прослизання виражається в межах 2-3%. Щоб отримати потрібні обороти, діаметр веденого шківа зменшують в цих же межах.
Шківи можна Зробити з фанери або легких металів.
Переваги пасової передачі:
Простота конструкції;
Можливість розташування ведучого і веденого шківів на великих відстанях (більше 15 метрів);
Запобігання механізмів від перевантаження за рахунок пружних властивостей ременя і його здатності прослизати по шківах;
Можливість роботи з великими кутовими швидкостями.
Недоліки пасової передачі:
Поступове витягування ременів, їх недовговічність (при великих швидкостях працює від 1000 до 5000 годин);
мінливість передавального відносини (Через неминуче прослизання ременя);
Відносно великі розміри.
Застосування пасової передачі:
Використовується дуже часто, від побутової електроніки до промислових механізмів потужністю до 50 кВт.
черв'ячна передача
Черв'ячна передача служить для отримання обертання між валами, пересічними в одній площині. Передача складається з гвинта (черв'яка) і гвинтового колеса, які знаходяться в зачепленні. При обертанні черв'яка витки ведуть зубці колеса і змушують його обертатися. Зазвичай обертання від черв'яка передається колесу. Зворотній передача майже не зустрічається через самоторможения.
черв'ячна передача
Черв'ячна передача застосовується найчастіше при великих передавальних числах в межах від 5 до 300. Завдяки великому передавальному числу черв'ячна передача широко застосовується в якості механізму для зниження числа оборотів - редуктора.
Зазвичай черв'як з'єднується за допомогою муфти з електромотором, а вал черв'ячного колеса з'єднується з машинами (верстатом, лебідкою, транспортером і ін.), Яким він і передає необхідне обертання. конструктивно черв'ячний редуктор оформляють в самостійний механізм, поміщений в закритий корпус.
Передавальне число черв'ячної передачі (I), залежить від числа заходів черв'яка і кількості зубців на колесі. Його можна легко обчислити по формулі:
де Z - число зубців гвинтового колеса, а K - число заходів черв'яка. Вирішимо приклад: мотор робить n 1 = 1500 об / хв, на валу черв'ячної шестерні потрібно отримати n 2 = 50 об / хв. Черв'як двухзаходная, тобто K = 2. Необхідно визначити передавальне число і кількість зубців на гвинтовий шестірні. Передавальне число визначиться з формули:
i = n 1 / n 2 = 1500/50 = 30
Число зубців на шестерні Z = i * K = 30 * 2 = 60 зубців.
Редуктори можна зробити по-різному. У одних черв'як робиться з звичайного кріпильного гвинта, у інших він виготовляється навивкой на стрижень у вигляді пружини дроту або вузької мідної смужки (на ребро). Для міцності витки до стрижня слід припаювати. черв'ячні шестерні підбирають від непотрібного годинникового механізму. Але їх можна зробити і самим: нарізати напилком з латунного або алюмінієвого диска.
При виготовленні редукторів потрібно стежити за тим, щоб гвинт і шестерня при обертанні не мали б осьового зсуву. У швидкохідних редукторах його вали слід встановлювати на підшипниках.
Переваги черв'ячної передачі:
Плавність і безшумність роботи;
Велике передавальне число.
Недоліки черв'ячної передачі:
Посилене тепловиділення;
Підвищений знос;
Схильність до заїдання;
Порівняно низький коефіцієнт корисної дії.
Застосування черв'ячної передачі:
Переважно використовується, коли потрібна велика передавальне число.
ланцюгова передача
Ланцюгова передача в порівнянні з пасової зручна тим, що не дає прослизання і дозволяє дотримуватися правильність передавального числа. Ланцюгова передача здійснюється тільки при паралельних валах.
а - пластинчаста роликовий ланцюг, б - безшумна ланцюг.
основною величиною ланцюгової передачі є крок. Кроком вважається відстань між осями роликів у ланцюзі або відстань між зубцями зірочки.
Крім роликових ланцюгів, в машинах широко застосовуються ще зубчасті, так звані безшумні ланцюга. Кожна ланка їх пов'язано з кількох зубчастих пластин в ряд. Ширина цього ланцюга набагато більше, ніж роликовий. Зірочка такої передачі схожа на шестерню. Зубчасті ланцюга можуть працювати на великих швидкостях.
Допустиме передавальне число ланцюгових передач може бути до 1:15. Найменше число зубців у зірочок беруть: у роликових ланцюгів - 9, а у зубчастих - 13-15. Відстань між осями зірочок приймають не менше полуторної діаметра великої зірочки.
Ланцюг надаватися на зірочки не туго, як ремені, а з деяким провисанням. Для регулювання натягу застосовується натяжна ролик. Число оборотів веденої зірочки залежить від співвідношення зубців на обох зірочках.
Переваги ланцюгової передачі:
Менша чутливість до неточностей розташування валів;
Можливість передачі руху одним ланцюгом декільком зірочкам;
Можливість передачі обертального руху на великі відстані.
Недоліки ланцюгової передачі:
Підвищений шум і знос ланцюга при неправильному виборі конструкції, недбалому монтажі і поганому догляді.
храпові механізми
Крім безперервного обертального руху, в машинах дуже часто застосовується переривистий обертальний рух. Такий рух здійснюється за допомогою так званого храпового механізму. Основними частинами храпового механізму є: храповик (диск з зубцями), важіль і собачка. Зубці храповика мають особливу форму. Одна сторона у них зроблена пологої, а інша прямовисній або кілька поднутреніем. Храповик насаджений на вал нерухомо. Важіль ж, що сидить поруч з храповиком, може вільно гойдатися. На важелі є собачка, яка одним кінцем лежить на храповик. За допомогою шатуна або тяги від того чи іншого ведучого механізму важіль приходить в рух, що гойдає. При відхиленні важеля вліво собачка ковзає вільно по пологому схилі зубців, не повертаючи храповик. При відході вправо собачка впирається в уступ зубця і повертає храповик на деякий кут. Так, безперервно качаючи в ту і іншу сторону, важіль з собачкою призводить храповик з валом в періодичне обертальний рух. Для надійного прилягання собачки до храповиків собачка забезпечується нажімной пружиною.
Але частіше буває інше призначення храпового механізму - запобігання вала з храповиком від провертання. Так, у лебідки при підйомі вантажу храповик з собачкою не дають барабану провертивается назад.
Храпові механізми:
а - з одностороннім собачкою; б - з перекидний собачкою.
Іноді потрібно отримати обертання храповика не тільки в одну сторону, а й в іншу. В цьому випадку зубці у храповика роблять прямокутними, а собачку - перекидний (б). Перекинувши собачку вправо або вліво, можна змінити і обертання храповика.
Число зубців на храповик залежить від необхідного кута повороту. На яку частину окружності повертається храповик, стільки роблять і зубців. Наприклад, якщо на 60 ° - одну шосту частку окружності, то беруть 6 зубців; на 30 ° - одну дванадцяту частку - роблять 12 зубців і т.д. Менше шести зубців на храповик зазвичай не буває.
Храповик повинен бути невеликим. Великий храповик вимагатиме збільшення розмаху важеля і великого ходу кривошипа, що качає важіль. Висоту зубця храповика слід брати в межах 0,35-0,4 від кроку. Профіль зубця роблять гострокутним, пологу сторону зубця - прямий, але її можна і окреслювати по радіусу. Важелів краще брати два, поміщаючи їх по обидва боки храповика. При двох важелях собачка і поводок від кривошипа встануть між ними і зменшать перекіс при роботі. Натиск собачки можна здійснювати не тільки пружиною, а й гумкою. Кінець собачки слід добре скошувати, щоб вона надійніше впиралася в зубець.
Перетворення обертального руху в прямолінійний
Кривошипно-шатунні механізми
Кривошипно-шатунні механізми служать для перетворення обертального руху в зворотно-поступальний і навпаки. Основними деталями кривошипно-шатунного механізму є: кривошипний вал, шатун і повзун, пов'язані між собою шарнірно (а). Довжину ходу повзуна можна отримати будь-яку, залежить вона від довжини кривошипа (радіусу). Якщо довжину кривошипа ми позначимо через букву А, а хід повзуна через Б, то можемо написати просту формулу: 2А = Б, або А = Б / 2. За цією формулою легко знайти і довжину ходу повзуна і довжину кривошипа. Наприклад: хід повзуна Б = 50 мм, потрібно знайти довжину кривошипа А. Підставляючи в формулу числову величину, отримаємо: А = 50/2 = 25 мм, тобто довжина кривошипа дорівнює 25 мм.
а - принцип дії кривошипно-шатунного механізму,
б - одно-колінчастий вал, в - багато-колінчастий вал,
г - механізм з ексцентриком.
У кривошипно-шатунного механізму замість кривошипного вала часто застосовують колінчастий вал. Від цього сутність дії механізму не змінюється. Колінчастий вал може бути як з одним коліном, так і з декількома (б, в).
Видозміною кривошипно-шатунного механізму може бути також ексцентриковий механізм (г). У ексцентрикового механізму немає ні кривошипа, ні колін. Замість них на вал насаджений диск. Насаджений ж він не по центру, а зміщене, тобто ексцентрично, звідси і назва цього механізму - ексцентриковий.
У деяких кривошипно-шатунних механізмах доводиться міняти і довжину ходу повзуна. У кривошипного вала це робиться зазвичай так. Замість незбираного вигнутого кривошипа на кінець вала насаджується диск (планшайба). Шип (поводок, на що надівається шатун) вставляється в проріз, зроблений по радіусу планшайби. Переміщаючи шип по прорізи, тобто видаляючи його від центру або наближаючи до нього, ми змінюємо розмір ходу повзуна.
Хід повзуна в кривошипно-шатунних механізмах відбувається нерівномірно. У місцях "мертвого ходу" він самий повільний.
Кривошипно-шатунні механізми застосовуються в двигунах, пресах, насосах, в багатьох сільськогосподарських та інших машинах.
кулісні механізми
Зворотно-поступальний рух в кривошипних механізмах можна передавати і без шатуна. У повзунку, яка в даному випадку називається кулісою, робиться проріз поперек руху куліси. У цей проріз вставляється палець кривошипа. При обертанні вала кривошип, рухаючись вліво і вправо, водить за собою і кулісу.
Кулісні механізми:
а - примусова куліса, б - ексцентрик з пружинним роликом, в - качательние куліса.
Замість лаштунки можна застосувати стрижень, укладений в направляючу втулку. Для прилягання до диску ексцентрика стрижень забезпечується нажімной пружиною. Якщо стрижень працює вертикально, його прилягання іноді здійснюється власною вагою.
Для кращого руху по диску на кінці стрижня встановлюється ролик.
кулачкові механізми
Кулачкові механізми служать для перетворення обертального руху (кулачка) в зворотно-поступальний або інший заданий вид руху. Механізм складається з кулачка - криволинейного диска, насадженого на вал, і стрижня, який одним кінцем спирається на криволінійну поверхню диска. Стрижень вставлений в направляючу втулку. Для кращого прилягання до кулачку, стрижень забезпечується нажімной пружиною. Щоб стрижень легко ковзав по кулачку, на його кінці встановлюється ролик.
Кулачкові механізми:
а - плоский кулачок, б - кулачок з пазом, в - кулачок барабанного типу, г - серцевідний кулачок, д - найпростіший кулачок.
Але бувають дискові кулачки іншої конструкції. Тоді ролик ковзає не по контуру диска, а по криволінійному пазу, вийняти збоку диска (б). В цьому випадку натискний пружини не потрібно. Рух ролика зі стрижнем в сторону здійснюється самим пазом.
Крім розглянутих нами плоских кулачків (а), можна зустріти кулачки барабанного типу (в). Такі кулачки являють собою циліндр з криволінійним пазом по колу. У пазу встановлений ролик зі стрижнем. Кулачок, обертаючись, водить криволінійним пазом ролик і цим повідомляє стрижня потрібне рух. Циліндричні кулачки бувають не тільки з пазом, а й односторонні - з торця профілем. У цьому випадку тиск ролика до профілю кулачка виробляється пружиною.
У кулачкових механізмах замість стрижня дуже часто застосовуються хитні важелі (в). Такі важелі дозволяють змінювати довжину ходу і його напрямок.
Довжину ходу стрижня або важеля кулачкового механізму можна легко розрахувати. Вона буде дорівнює різниці між малим радіусом кулачка і великим. Наприклад, якщо великий радіус дорівнює 30 мм, а малий 15, то хід буде 30-15 = 15 мм. У механізмі з циліндричним кулачком довжина ходу дорівнює величині зміщення паза уздовж осі циліндра.
Завдяки тому, що кулачкові механізми дають можливість отримати найрізноманітніші руху, їх часто застосовують в багатьох машинах. Рівномірний зворотно-поступальний рух в машинах досягається одним з характерних кулачків, який носить назву серцеподібного. За допомогою такого кулачка відбувається рівномірна намотування човникової котушки у швейної машини.
Шарнірно-важільні механізми
Часто в машинах потрібно змінити напрямок руху будь-якої частини. Припустимо, рух відбувається горизонтально, а його треба направити вертикально, вправо, вліво або під будь-яким кутом. Крім того, іноді довжину ходу робочого важеля потрібно збільшити або зменшити. У всіх цих випадках застосовують шарнірно-важільні механізми.
Важелі і їх застосування в шарнірно-важільних механізмів.
На малюнку показань шарнірно-важільній Механізм, пов'язаний з іншімі механізмамі. Важільний механізм отримує гойдає рух від кривошипно-шатунного і передає його повзуна. Довжину ходу при шарнірно-важільному механізмі можна збільшити за рахунок зміни довжини плеча важеля. Чим довше плече, тим більше буде його розмах, а отже, і подача пов'язаної з ним частини, і навпаки, чим менше плече, тим коротше хід.
© "Енциклопедія Технологій і Методик" Патлах В.В. 1993-2007 рр.
Модулем називають відношення кроку до величини?