Лабораторна робота № 1

Вивчення МЕХАНІЧНИХ ПРИВОДІВ, ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ

 

МЕТА РОБОТИ: Визначити місце, призначення і область застосування механічних передач в приводах машин і механізмів. Дати класифікацію найбільш поширених у техніці передач. Закріпити знання та навички по правилам виконання схем і умовним графічним позначенням елементів кінематики в схемах. Скласти кінематичні схеми за їх текстовим описом.

 

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область використання механічних силових передач, їх місце у приводах сучасних машин і механізмів, ознайомитись з класифікацією передач по їх основним ознакам. Вивчити основні правила побудови кінематичних схем, умовні позначення елементів механічних передач та деталей, що їх обслуговують на схемах.

 

1.2 Питання для самопідготовки

1 Поняття про механічний привод, призначення, область застосування.

2 Основні складові частини механічного приводу.

3 Роль і призначення передач в механічному приводі.

4 Загальна класифікація механічних передач.

5 Порівняльна характеристика механічних передач обертального руху.

6 Основні кінематичні та силові параметри приводів.

7 Коефіцієнт корисної дії механічної передачі, порівняльна характеристика ККД різних передач, загальний ККД приводу.

8 Співвідношення між потужністю, кутовою швидкістю (частотою обертання) і обертаючим моментом на валах приводу.

9 Передаточне відношення, діапазон значень передаточних відношень для різних типів механічних передач.

10 Призначення і основні принципи складання кінематичних схем механічних приводів.

 

1.3 Рекомендована література

1.    Деталі машин: підручник : затверджено МОН України/ А. В. Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.

2.    ДСТУ EN ISO 3952-2018 (ГОСТ 2.770-68 (2000).

 

2 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

1 Основні поняття з курсу деталей машин

Механічний привод – пристрій для приведення в дію різних технологічних машин за допомогою: двигуна, стисненого повітря, рідини або пружин.

Механічна передача – механізм для передавання механічної енергії від двигуна до робочого органу машини з перетворюванням параметрів руху (швидкостей, крутних моментів, видів і законів руху).

Механізмом називають систему твердих тіл, призначену для перетворення руху одного або кількох тіл у необхідний рух інших тіл.

Машиною називають механізм або пристрій, що виконує механічний рух і застосовується для перетворення енергії, матеріалів або інформації з метою полегшення або заміни фізичної чи розумової праці людини і підвищення її продуктивності.

У загальному випадку в машині можна виділити три складові частини: двигун, передачу і виконавчий елемент (знаряддя).

Механізми – знаряддя виконують специфічні для даної машини функції, які обумовлені технологічним процесом по призначенню машини (ріжуть, пресують, транспортують, тощо). Двигун перетворює енергію (електричну, теплову, гідравлічну та ін.) в механічний рух і для досягнення необхідних на виконавчому елементі за умовами роботи силових і кінематичних параметрів застосовують передачі.

Передача – механізм, що служить для передачі механічної енергії на деяку відстань, як правило зі зміненням силових та швидкісних параметрів, інколи з перетворенням видів і законів руху.

Тобто приводом машини можна назвати сукупність двигуна і передачі, основне завдання якого одержання і передача до пристрою знаряддя певного виду механічного руху.

Слід зауважити, що не зважаючи на широке різноманіття існуючих на даний час передач, кількість їх основних типів, тих, що вивчаються у курсі “Інженерна механіка (ДМ)” досить невелика. В загальній класифікації механічні передачі поділяють на передачі обертального і поступального руху.

Передачі обертального руху в свою чергу  поділяють на: зачепленням, таких, що передають енергію за рахунок взаємного зачеплення зубів (зубчасті, зубчасто-гвинтові, черв’ячні, ланцюгові), передачі тертям – за рахунок зусиль тертя між поверхнями елементів передачі (фрикційні і пасові). Передачі ланцюгова і пасова утворюють окрему групу класифікації – передачі гнучким зв’язком.

До передач поступального руху відносять гвинтові передачі і передачі зубчасте колесо – рейка.

Вивчення основних закономірностей функціонування, розрахунку і проектування даних передач має дуже важливе значення і створює вагоме підґрунтя для опанування іншими видами передач.

 

2 Зображення умовних позначень елементів кінематичних схем

Всі деталі (ланки) на кінематичних схемах зображають умовно у вигляді графічних символів (ДСТУ EN ISO 3952-2018 (ГОСТ 2.770-68 (2000))), що лише розкривають принцип їх роботи (табл. 1).

Умовні позначення на кінематичних схемах виконують суцільними товстими основними лініями. Контур виробу, в який вписують схему, обводять суцільною тонкою лінією. Всім елементам кінематичних схем надають порядкові номери, починаючи від джерела руху. Вали і осі нумерують римськими цифрами, решту елементів – арабськими.

Вали нумерують римськими цифрами в порядку передачі руху, починаючи від двигуна. Для зубчастих коліс задають модуль і число зубців, для шківів – діаметр і ширину тощо. Біля електродвигуна зазначають його потужність і кількість обертів за хвилину.

  

Таблиця 1 – умовні графічні позначення елементів кінематичних схем

Продовження табл. 1

Продовження табл. 1

 

                      

Рисунок 1 – Кінематична схема багатоступінчастого циліндричного редуктора

 

3 Функції механічних передач

При передачі механічної енергії передачі можуть одночасно виконувати одну чи кілька таких функцій:

а) Зниження (або ж підвищення) частоти обертання (кутової швидкості) від вала двигуна до вала виконавчого елемента.

                         

Рисунок 2 – Основні параметри передачі

 

Важливою характеристикою механічної передачі є її передаточне відношення U, обумовлене як відношення частот обертання n₁ ведучого і n₂ веденого валів або (без урахування ковзання в контакті), або, дуже часто, як відношення діаметрів d₂, веденого і d₁ ведучого елементів передачі:

U = n₁/n₂ = d₂/d₁

При цьому U > 1. Отже, частота обертання веденого вала менша частоти обертання ведучого вала в передаточне число разів: n₂= n₁/U.

б) Зміна напрямку потоку потужності. Прикладом може служити зубчаста передача заднього моста автомобіля (рис. 3). Вісь обертання вала двигуна більшості автомобілів складає з віссю обертання коліс кут 90°. Для передачі механічної енергії між валами з осями, що пересікаються, застосовують конічну передачу, за допомогою якої крім зміни напрямку потоку потужності звичайно реалізують і зменшення частоти обертання с підвищенням моменту частоти обертання с підвищенням моменту.

                

Рисунок 3 – Схема роботи конічного симетричного диференціалу

 

в) Регулювання частоти веденого вала. Зі зміною частоти обертання змінюють і значення обертаючого моменту: меншій частоті відповідає більший момент. Для регулювання частоти обертання веденого вала застосовують коробки передач і варіатори (рис. 4). Коробки передач забезпечують ступінчасту зміну частоти обертання веденого вала в залежності від числа ступіней і включеній ступіні. Варіатори забезпечують безступінчасту в деякому діапазоні зміну частоти обертання веденого вала.

                    

Рисунок 4 – 4-ступінчаста коробка передач

Рисунок 4 – Механізми перетворення руху: а – рейковий;

б – гвинтовий; в – кривошипно-шатунний

 

Рейковий механізм перетворює обертальний рух колеса на поступальний рух рейки, і навпаки.

Гвинтовий механізм перетворює обертальний рух гвинта на поступальний рух гайки, і навпаки.

Кривошипно-шатунний механізм перетворює зворот­но-поступальний рух на обертальний, і навпаки.

д) Реверсування руху (прямий й зворотний хід) – зміна напряму основного руху робочих частин машини (або самої машини) на зворотний. Механічний реверс здійснюється за допомогою перемикання шестерних зв'язків, що з'єднують ведучий вал з веденим, домагаються обертання останнього у зворотний бік. За таким принципом працюють всі коробки передач (рис. 6).

Рисунок 6 – Коробка передач

 

е) Розподіл енергії двигуна між кількома виконавчими елементами машини (рис. 7).

Прикладом є роздавач кормів. У кузов роздавача завантажувальними засобами завантажують попередньо підготовлені корми, грубі корми завчасно подрібнюють. Після доставки до місця годівлі тварин тракторист включає ВВП трактора і роздавач, рухаючись вздовж годівниць, видає корм на один або два боки.

При цьому поздовжній транспортер переміщує корм, що знаходиться на ньому, до бітерів. Останні зчісують, розпушують і скидають корм на поперечні транспортери, які подають його до годівниць.

 

Рисунок 7 – Кормороздавач