Механічна передача

Механі́чна переда́ча — механізм для передавання механічної енергії від двигуна до робочого органу машини з перетворюванням параметрів руху (швидкостей, крутних моментів, видів і законів руху). У деяких випадках й виду самого руху. Передавальні механізми входять до складу приводів.

Призначення

Основне призначення механічних передач — це узгодження параметрів руху робочих органів машини з параметрами руху вала двигуна.

Потреба встановлення механічної передачі між двигуном та робочим органом машини як складової частини привода диктується такими завданнями:

• для вибору оптимальної швидкості руху;
• для регулювання швидкості руху (збільшення або зменшення);
• для перетворення виду руху: обертального на поступальний (передачі рейкові і гвинт–гайка) і навпаки (кривошипно-хитний механізм);
• для зміни напрямку руху (реверсування);
• для зміни обертальних моментів і зусиль при русі;
• для передачі потужності на відстань.

Класифікація

Передачі обертового руху, у свою чергу, поділяють за принципом роботи на:

• передачі зачепленням, що працюють без проковзування (зубчасті передачі, черв'ячні передачі і ланцюгові передачі);
• передачі тертям (пасові та фрикційні передачі).

За наявністю проміжної гнучкої ланки, що забезпечує можливість розміщувати вали на значних відстанях один від одного, розрізняють:

• передачі із гнучкою проміжною ланкою (пасові і ланцюгові передачі);
• передачі безпосереднім контактом (зубчасті, черв'ячні, фрикційні передачі та ін.).

За взаємним розташуванням валів механічні передачі бувають:

• з паралельними осями валів (циліндричні зубчасті, ланцюгові, пасові передачі);
• з осями, що перетинаються (конічні зубчасті);
• з мимобіжними осями, що перехрещуються (черв'ячні, гіпоїдні).

За основною кінематичною характеристикою — передатним відношенням — розрізняють передачі:

• з постійним передатним відношенням (редуктор);
• із змінним передатним відношенням (ступінчасті — коробки передач і безступінчасті — варіатори).

Передачі, що перетворюють обертовий рух в безперервний поступний або навпаки, поділяють на передачі:

• гвинт — гайка (ковзання і кочення);
• рейка — рейкова шестерня;
• рейка — черв'як;
• довга напівгайка — черв'як.

Основні характеристики

Основний кінематичний параметр механічної передачі — передавальне відношення ${\displaystyle i={\frac {\omega _{1}}{\omega _{2}}}={\frac {n_{1}}{n_{2}}}}$, яке дорівнює відношенню кутової швидкості ω₁ тягової ланки до кутової швидкості ω₂ веденої ланки передачі.

Енергетичними параметрами механічної передачі є передавані потужності на тяговій ланці N₁ і на веденій ланці N₂, а також коефіцієнт корисної дії (ККД), що визначається за співвідношенням η = N₂/N₁. ККД характеризує ступінь досконалості механічної передачі і за ним можна оцінити втрати потужності ∆N у передачі:

∆N = N₁–N₂ = N₁(1–η).

Параметри ω₁ і ω₂, а також N₁ і N₂ є мінімально необхідними для розрахунку будь–якої механічної передачі.

Передавані потужності (Вт), та кутові швидкості (рад/с), визначають крутні моменти, H·м, на валах передачі:

• на тяговому валу

M₁ = N₁/ω₁;

• на веденому валу

M₂ = N₂/ω₂.

Співвідношення між крутними моментами на валах механічної передачі можна встановити за цими виразами і записати у такому вигляді:

M₂/M₁ = i·η або M₂ = M₁·i·η

Інколи швидкості обертання ланок механічної передачі задаються у вигляді частоти обертання n (хв^–1). Зв'язок між кутовою швидкістю ω (рад/с), та частотою обертання n (хв^–1), виражається співвідношенням

ω = π·n/30.

У приводах машин можуть застосовуватись кілька послідовно сполучених механічних передач. У цьому випадку загальне передавальне відношення i привода та його ККД визначаються за наведеними нижче формулами: ω₂ = ω₁/i₁; ω₃ = ω₂/i₂ = ω₁/(i₁·i₂); ω₄ = ω₃/i₃ = ω₁/(i₁·i₂·i₃).

Загальне передавальне відношення привода

i = ω₁/ω₄ = i₁·i₂·i₃.

Отже, загальне передавальне відношення привода, що складається з кількох механічних передач, дорівнює добутку передавальних відношень його складових передач, тобто

i = i₁·i₂·…·i_n.

Зв'язок між потужностями на окремих валах привода запишемо у вигляді

N₂ = N₁·η₁; N₃ = N₂·η₂ = N₁·η₁·η₂; N₄ = N₃·η₃ = N₁·η₁·η₂·η₃.

Відповідно, ККД всього приводного механізму:

η = N₄/N₁ = η₁·η₂·η₃

ККД приводу, що складається з декількох послідовно сполучених механічних передач, дорівнює добутку ККД всіх його складових передач, тобто

η = η₁·η₂·…·η_n.

Ілюстрації

• Зубчаста циліндрична передача.
• Зубчаста конічна передача.
• Зубчасто-рейкова передача.
• Гіпоїдна передача.

• Черв'ячна передача.
• Клинопасова передача.
• Ланцюгова передача.
• Кульковогвинтова передача.

Див. також

• Передача

Література

• Павлище В. Основи конструювання та розрахунок деталей машин: Підручник. Львів: Афіша, 2003. — 560 с.
• Корець М. С. Основи машинознавства: навч. посібник / М. С. Корець, А. М. Тарара, І. Г. Трегуб. — К., 2001. — 144   с.
• Гнітько С. М., Бучинський М. Я., Попов С. В., Чернявський Ю. А. Технологічні машини: підручник для студентів спеціальностей механічної інженерії закладів вищої освіти. Харків: НТМТ, 2020. 258 с.