Ременные передачи

Ременные передачи

Ременной передачей называется кинематический механизм передающий энергию с помощью гибкой связи использующей трение между ремнем и шкивом.

Составными частями ременной передачи являются расположенные на некотором расстоянии друг от друга ведущий и ведомый шкивы, которые огибаются специальным приводным ремнем.

Уровень передаваемой нагрузки при ременной передаче зависит от таких факторов, как напряжение натяжения ремня, коэффициент трения и угол обхвата шкива.

Ременные передачи бывают различных типов и классифицируются в зависимости о того, какую форму имеет поперечное сечение ремня. По этому критерию специалисты различают передачи круглоременные, клиноременные и плоскоременные. При этом в технике наиболее распространены клиновидные и плоские ремни.

Главным преимуществом плоских ремней является то, что их напряжение в местах соприкосновения со шкивами минимально, а клиновидных – то, что, благодаря своему профилю, они характеризуются повышенной тяговой способностью. Что касается круглых ремней, то их чаще всего можно встретить в машинах и механизмах, имеющих относительно небольшие размеры, к примеру, приборах, настольных станках, оборудовании пищевой и швейной промышленности.

Передачи можно классифицировать по:

— принципу действия — на передачи зацеплением, передачи трением, с одновременным использованием зацепления и трения (зубчато — ременные). Передачи зацеплением могут осуществляться непосредственным контактов тел качения (фрикционные) и гибкой связью ременные.

— изменению угловой скорости — на передачи, увеличивающие скорость движения звеньев (мультипликаторы) и передачи, уменьшающие скорость движения звеньев (редукторы);

— изменению передаточного отношения — на передачи с постоянным передаточным отношением, передачи со ступенчатым передаточным отношением (коробки скоростей) и передачи с плавным изменением передаточного отношения (вариаторы),

— направлению вращения — на передачи с постоянным направлением вращения и передачи с изменяющимся направлением вращения.

— время действия — на передачи одноразового использования, передачи кратковременного периодического действия и передачи с большими сроками службы.

— числу потоков передаваемой мощности — напередачи одно и многоступенчатые.

— числу ступеней в которых происходит изменение передаточного отношения,
на передачи одно и многоступенчатые.

Передачи для преобразования видов движения можно подразделить на передачи для преобразования:

• вращательного движение в поступательное прямолинейное (винтовые и другие механизмы);
• вращательного движения в качательное (рычажные и другие механизмы);
• вращательного движения одновременно в качательное и возвратно-поступательное (передачи типа качалка-тяга и крипошипно-шатунные механизмы);
• возвратно — поступательного движения во вращательное (шатунно-кривошипные и другие механизмы)

Среди передач, предназначенных для преобразования вращательного движения в поступательное наиболее распространены передачи типа винт-гайка.

Для осуществления движения по заданному закону изменения скорости или по сложной траектории наиболее широко применяют кулачковые, рычажные и клапанные механизмы.

Передачи с зубчатым зацеплением, можно классифицировать по:

1. величине окружной скорости — на тихоходные передачи, если окружная скорость в точке зацепления не превышает 3 м/с, среднескоростные передачи , если окружная скорость не превышает 4-15 м/с, и быстроходные передачи, если окружная скорость больше 15 м/с.

Величину окружной скорости необходимо учитывать при проектировании. Так, для высокоскоростных передач требуется повышенная точность изготовления деталей, применение узких зубчатых колес, учет дополнительных динамических нагрузок, возникающих от удара зубьев и т.п.

2. назначению — на силовые и кинематические зубчатые передачи,

3. взаимному расположению валов — на зубчатые передачи с параллельными, с пересекающимися и перекрещивающимися осями.

4. виду зуба — на передачи с прямыми, косыми, шевронными и винтовыми зубьями.

5. форме кривой, образующей рабочий участок профиля зуба — на передачи с эвольвентным профилем зуба, с профилем зуба, образованным дугами окружностей, с треугольным профилем зуба (часовые, цевочные и т.д.).

6. виду зацепления — на передачи внешнего зацепления, внутреннего зацепления и передачи, состоящие из зубчатого колеса с внешними зубьями и рейки.

7. характеру относительного движения зубчатых колес — на простые и планетарные передачи.

Планетарные, передачи, имеющие зубчатые колеса с перемещающимися геометрическими осями могут иметь одну или две степени свободы. В последнем случае их называют дифференциальными.

Волновые передачи по принципу действия можно разделить на фрикционные, зубчатые и винтовые.

Тенденция к повышению частоты вращения электродвигателей приводит к тому, что что общее передаточное отношение в некоторых механизмах может возрастать. ОДнако передаточные отношения в одноступенчатых передачах не превышают 8. 10. При больших передаточных отношениях между двигателями и передаточными механизмами применяют многоступечатые зубчатые передачи. В соответствии с кинематической и конструктивной схемами различают следующие многоступенчатые передачи:

• многоступенчатые зубчатые передачи соосной системы,
• многоступенчатые зубчатые передачи развернутой схемы,
• редукторы с раздвоеной быстроходной ступенью,
• комбинированные многоступенчатые передачи, включающие различные виды зубчатых передач, в том числе винтовые или червячные передачи.

Какие виды трансмиссии бывают?

По типу привода

По данному критерию различают три вида узлов: с передним, задним, полным приводом.

Передний привод

В переднеприводной компоновке все составляющие трансмиссии помещаются под капотом авто, образуя большую систему механизмов. Мотор имеет повышенный КПД, что достигается за счет малого расстояния между силовым агрегатом и ведущими колесами. Небольшие размеры деталей и отсутствие карданного вала обеспечивают дополнительное пространство в салоне. Плюс автомобили с ведущей передней осью легче, более чувствительные в управлении.

Недостатки переднего привода:

• Ощутимые вибрации от двигателя, независимо от его типа;
• При резком трогании с места передние колеса начинают буксовать;
• Большой радиус разворота за счет совмещения рулевого управления и шарнира равных угловых скоростей.

Задний привод

Энергия передается от двигателя на заднюю ось и задние колеса. Данный тип трансмиссии обеспечивает хорошую динамическую нагрузку, что улучшает проходимость автомобиля на низкокачественных дорогах, повышает управляемость авто на заносах и позволяет быстро ускоряться без лишней блокировки руля. Заднеприводная компоновка заняла нишу в спорткарах, автомобилях для экстремальных гонок и соревнований по дрифту.

Карданный вал в задней части добавляет веса машине, но не сказывается на динамике разгона. Плюс работа двигателя не сопровождается вибрациями, что обусловлено продольным расположением и установкой двигателя непосредственно на смягчающие компоненты.

Основным недостатком заднего привода является сокращение полезного пространства в салоне из-за применения тоннелей, необходимых для установки карданного вала. Также по отзывам водителей, на автомобиле с ведущим задним мостом сложно ездить по бездорожью.

Полный привод

В полноприводных автомобилях крутящий момент одновременно подается на переднюю и заднюю ось, что делает все колеса ведущими. Это придает следующие преимущества:

• Повышенная проходимость машины за счет равномерного распределения нагрузок между всеми колесами;
• Высокая курсовая устойчивость;
• Минимальный риск пробуксовки;
• Опция переключения на передний или задний привод для экономии топлива при нормальных условиях езды.

Компоновка обычно используется во внедорожниках, кроссоверах или других кузовах автомобилей, рассчитанных на езду по бездорожью или регулярное движение по плохим дорогам.

Минусы полного привода носят только финансовый характер. Данный вид трансмиссии имеет повышенный расход топлива и дорогой в ремонте, что обусловлено сложностью устройства.

По типу коробки передач

Механическая

Механическая трансмиссия – это тип узла, предполагающий смену режима езды путем ручного перемещения рычага с выжимом педали сцепления. Для передачи крутящего момента используются зубчатые шестерни и фрикционные элементы. Количество ступеней варьируется от 4 до 6 и более (наиболее распространенная 5-ступенчатая конфигурация). Несмотря на то, что это первый вид КПП, он остается востребованным до сих пор.

К преимуществам механической коробки относятся:

• Высокий КПД;
• Рациональный расход топлива и масла;
• Ремонтопригодность;
• Дешевизна обслуживания;
• Возможен запуск накатом, буксировка (особенно важно для сурового российского климата).

• Невозможность плавной смены скорости;
• Сложность управления для новичков;
• Неудобная смена режима на загруженных дорогах (например, в мегаполисах);
• Преждевременная усталость водителя из-за постоянных переключений рычага и нажатия педали сцепления.

Роботизированная

Коробка-робот – это механическая КПП с автоматическим переключением передач. Как и в обычной механике, конструкция включает в себя валы, диск сцепления и корзину, при этом педаль сцепления отсутствует. Смена режима езды происходит за счет встроенных серво или электронных приводов.

• Водителю не нужно перемещать рычаг и выжимать педаль сцепления;
• Роботизированная коробка стоит дешевле классического автомата;
• Топливная экономичность;
• Возможность езды накатом, буксировки.

В сравнении с классическим автоматом, роботизированная КПП имеет следующие недостатки:

• Переключение передач происходит с опозданием (производители уже решают эту проблему при помощи преселективной коробки с двумя сцеплениями);
• Смена режима езды сопровождается толчками;
• Незначительный откат назад при старте с места;
• Склонность блока управления (сервомеханизмов) к поломкам.

Гидромеханическая (классическая)

Это обычная в нашем представлении коробка-автомат, предполагающая самостоятельную смену скоростей при минимальном участии водителя. От автовладельца требуется только нажимать на педаль газа под определенным усилием и переводить рычаг в другое положение при смене режима (задний ход, парковка, нейтралка и др.).

В АКПП вместо привычного сцепления используется гидротрансформатор, установленный отдельно от КПП. Данное устройство передает давление трансмиссионной жидкости из одной крыльчатки на другую, обеспечивая плавную смену скоростей во время движения.

Преимущества коробки автомат:

• Простота вождения для новичков;
• Отсутствие рывков, толчков при смене режима езды (при исправном техническом состоянии);
• Исключен отказ назад при старте с места на горке;
• Продление срока службы силового агрегата, трансмиссии;
• Водителю не приходится отвлекаться на ручное переключение передач, что делает езду безопасной и комфортной;
• Непрерывная передача крутящего момента, упрощающая управление автомобилем.

Вариатор (бесступенчатая КПП)

Крутящий момент передается на мост автомобиля при помощи ремня (цепи). Передаточное отношение регулируется по мере изменения диаметра шкива, величина которого определяется усилием при нажатии педали акселератора.

• Плавная смена скоростного режима;
• Отсутствие толчков или рывков при переключении передачи;
• Возможность использования на малолитражных двигателях.
• Минимальный расход топлива.

Из минусов можно отметить только дорогостоящее обслуживание и медленный разгон автомобиля. Также стоит помнить о мерах предосторожности:

• Старт с места должен быть плавным, без резких нажатий педали газа (для предупреждения буксировки);
• Буксировка тяжелых прицепов приводит к сокращению ресурса ремня;
• Не совместим с моторами большой мощности из-за ограничений крутящего момента.

Гидростатическая

Конструкция данных трансмиссий позволяет передавать мощность мотора к рабочим устройствам, находящимся на дальних расстояниях. Разновидность нашла широкое применение в дорожно-строительных машинах, металлорежущих станках, плавсредствах, а также других видах техники, для которой требуется большое передаточное число.

Оборудование имеет повышенные требования к качеству трансмиссионной жидкости.

Гидравлическая

За каждую передачу отвечает отдельная гидромуфта, что позволяет передавать крутящий момент наибольшей величины без вибраций и рывков. Трансмиссия в основном используется на железнодорожной технике.

Электромеханические

Этот вид трансмиссии работает в паре с электрическим двигателем. Основными компонентами являются: генератор тока, система управления, электропроводка для соединения рабочих узлов. Отдельные модели применяются в с/х, морской технике, общественном транспорте и др.

Все виды трансмиссий в разной степени склонны к поломкам. При выявлении признаков некорректной работы КПП обращайтесь в компанию Avir Group. Мы специализируемся на ремонте трансмиссий грузовых автомобилей, пассажирского транспорта и различных видов спецтехники.
Вас может заинтересовать:

Виды передач для различной техники и механизмов

Механизмом называется система связаных твердых тел, предназначеных для передачи и преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел.

Элементы механической системы :

Деталь — элемент конструкции не имеющий в своем составе внутренних связей.

Звено — твердое тело или система жестко связанных твердых тел входящая в состав механизма.

Структурная группа — кинематическая цепь, состоящая из подвижных звеньев, связанных между собой кинематическими парами, и удовлетворяющая некоторым заданным условиям.

Типовой механизм — простой механизм, для которого разработаны методы решения.

Под отношениями механической системы понимаются соединения двух типов: Подвижные(кинематические пары) и неподвижные.

Кинематическая пара (КП) — подвижное соединение двух звеньев, допускающее их вполне определенное относительное движение.

Классификация кинематических пар.

1. по виду места контакта поверхностей звеньев:
   • низшие;
   • высшие.
2. по способу замыканию пар:
   • силовое;
   • геометрическое.
3. по относительному движению звеньев, образующих пару:
   • вращательные;
   • поступательные;
   • винтовые;
   • плоские;
   • сферические.
4. по числу подвижностей в относительном движении звеньев (5. 1).
5. по числу условий связи, накладываемых на относительное движение звеньев (1. 5).

Основные понятия структурного синтеза и анализа.

Подвижность механизма — число независимых обобщенных координат однозначно определяющих положение звеньев механизма в пространстве.
Связь — ограничение, наложенное на перемещение тела по данной координате.
Избыточные связи — это связи число которых в механизме определяется разностью между суммарным числом связей, наложенных кинематическими парами, и суммой степеней подвижности всех звеньев, местных подвижностей и заданной подвижностью механизма в целом.
Местные подвижности — подвижности механизма, которые не оказывают влияния на его функцию положения.

Основные структурные формулы.

W = H * n — S (H-i) * p_i

где : H — число степеней подвижностей твердого тела(в пространстве H = 6, на плоскости H = 3);
n — число подвижных звеньев в механизме;
i — число подвижностей в КП;
p_i — число КП с i подвижностями.

Для расчета избыточных связей :

где : q — число избыточных связей в механизме;
W — заданная или требуемая подвижность механизма;
W_м — число местных подвижностей в механизме;
W — расчетная подвижность механизма;

Структурная схема механизма — графическое изображение механизма, выполненное с использованием условных обозначений, рекомендованных ГОСТ или принятых в специальной литературе, содержащее информацию о числе и расположении элементов (звеньев, групп), а так же о виде и классе кинематических пар, соединяющих эти элементы.

На рис 1.1 изображена структурная схема механизма привода шасси самолета. На ней изображаются звенья механизма, их взаимное расположение, а также кинематические пары. На схеме звенья обозначаются цифрами, а кинематические пары — заглавными латинскими буквами. Цифры в индексах обозначений КП указывают относительную пеодвижность звеньев в паре, буквы — на вид пары, который определяется видом относительного движения звеньев ( в — вращательное, п — поступательное, ц — цилиндрическое, вп — высшая пара ).
Проведем структурный анализ данного механизма.

Общее число звеньев механизма : k = 7
Число подвижных звеньев механизма : n = k — 1 = 6
Число КП p_i = 8 (вращательных p_1в = 7, поступательных p_1п = 1);
Подвижность механизма на плоскости : W пл = 3 * 6 — 2 * 8 = 2 = 1 + 1 = W + W_м;
Число избыточных связей : q пл =W + W_м — W пл = 1 + 1 — 2 = 0;
Если считать механизм пространственным, то :
W пр = 6 * 6 — 5 * 8 = — 4;
q пр = W + W_м — W пр = 1 + 1 — (-4) = 6;

Структурная классификация механизмов по Ассуру Л.В.

По этой классификации механизмы не имеющие избыточных связей и местных подвижностей состоят из первичных механизмов и структурных групп Ассура (см. рис.1.2).

Под первичным механизмом понимают механизм, состоящий из двух звеньев (одно из которых неподвижное) образующих кинематическую пару с одной W_пм = 1 или несколькими W_пм > 1 подвижностями.
Структурной группой Ассура (или группой нулевой подвижности) называется кинематическая цепь, образованная только подвижными звеньями механизма, подвижность которой (на плоскости и в пространстве) равна нулю (W_гр = 0).
Конечные звенья групп Ассура, входящие в две кинематические пары, из которых одна имеет свободный элемент звена, называются поводками. Группы могут быть различной степени сложности. Структурные группы Ассура делятся на классы в зависимости от числа звеньев, образующих группу, числа поводков в группе, числа замкнутых контуров внутри группы. В пределах класса (по Ассуру) группы подразделяются по числу поводков на порядки (порядок группы равен числу ее поводков). Механизмы классифицируются по степени сложности групп входящих в их состав. Класс и порядок механизма определяются классом и порядком наиболее сложной из входящих в него групп. Особенность структурных групп Ассура-их статическая определимость. Если группу Ассура свободными элементами звеньев присоеденить к стойке, то образуется статически определимая ферма. Используя группы Ассура удобно проводить структурный, кинематический и силовой анализ механизмов.

Проведем структурный анализ плоского механизма, схема которого приведена на рис.1.1 и представим его в виде совокупности первичного механизма и структурных групп Ассура. Результаты структурного анализа изображены на рис.1.3. Для рассматриваемого механизма структурный анализ можно проводить только для плоской модели, так как она не содержит избыточных связей. Механизм состоит из двух рычажных двухповодковых групп (1-й класс 2-ой порядок). Если рассмотреть полученные структурные группы как пространственные, то они не будут группами нулевой подвижности ибо обладают избыточными связями. Чтобы преобразить их в группы с нулевой подвижностью снизим классы кинематических пар, не допуская при этом возникновения местных подвижностей. По группам звеньев классы пар изменяются так :

группа звеньев 2 — 3

группа звеньев 4 — 5

После таких изменений классов КП подвижность механизма :

W пр = 6 * 6 — (5 * 3 + 4 * 4 + 3 * 1) = 2 ,

где одна подвижность — основная, а вторая — местная.
Число избыточных связей :

q пр = W + W_м — W пр = 1 + 1 — 2 = 0

В данном случае для устранения избыточных связей мы воспользовались способом снижения классов КП. В заключение необходимо отметить, что устранять избыточные связи нужно не всегда. Многоподвижные КП сложнее и дороже в изготовлении, механизмы с такими парами часто обладают меньшей жесткостью и точностью, чем механизмы с одноподвижными КП.