Устройство для передачи и преобразования движения: ОШИБКА 404! Страница не найдена!:

alexxlab | 05.05.1995 | 0 | Разное

Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное

Авторы патента:

Карпова Ирина Михайловна (RU)

Ким Константин Константинович (RU)

F16h29/04 – с зубчатой рейкой

Владельцы патента RU 2743489:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I” (RU)

Изобретение относится к устройствам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное содержит корпус с направляющими, внутри которого расположен вал, а на направляющих корпуса расположен ползун. На нижнем торце ползуна жестко закреплен постоянный магнит, направляющие своими нижними концами упираются на фиксирующую пластину из немагнитного электропроводящего материала, а ниже направляющих на валу жестко закреплен цилиндр из немагнитного электропроводящего материала, на боковой поверхности которого выполнены продольные канавки.

Обеспечивается увеличение срока эксплуатации. 1 ил.

 

Изобретение относится к области преобразования движения одного вида в движение другого вида, а конкретнее, к устройствам преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

Известно устройство, использующее передачу винт-гайка для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (Д.Н. Решетов. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1974. – 400 с.).

Механический контакт пары винт-гайка обуславливает малый срок эксплуатации данного устройства

Известен механизм преобразования движения (RU 2568694, F16H 19/04, F16H 37/00, 20.11.2015), выбранный в качестве прототипа и содержащий корпус с направляющими, ползун с внутренней расточкой, имеющей двухстороннюю зубчатую рейку и вал с зубчатым колесом, входящим в зацепление с расточкой в ползуне. Часть зубчатого колеса имеет уменьшающийся радиус, а зубья расположены по всему периметру как зубчатого колеса, так и расточки в ползуне. Вал снабжен кулачком, а ползун снабжен упорами, образующими с кулачком кинематические пары.

Использование для получения возвратно-поступательного движения механической пары, состоящей из зубчатой рейки и зубчатого колеса, приводит к появлению трения и износа последней, что, в свою очередь, вызывает уменьшение срока эксплуатации прототипа.

Задача настоящего изобретения – увеличение срока службы устройства для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное за счет использования электромагнитных сил, возникающих в результате взаимодействия магнитного поля и вихревых токов, индуцированных им.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, содержащем корпус с направляющими, внутри которого расположен вал, а на направляющих корпуса расположен ползун, на нижнем торце ползуна жестко закреплен постоянный магнит, направляющие своими нижними концами упираются на фиксирующую пластину из немагнитного электропроводящего материала, а ниже направляющих на валу жестко закреплен цилиндр из немагнитного электропроводящего материала, на боковой поверхности которого выполнены продольные канавки.

Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное поясняется чертежом, на котором показан его общий вид.

Устройство состоит из корпуса 1, на внутренних стенках которого жестко закреплены направляющие 2, типа скольжения или типа качения (Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение. 1974. С. 632-641). На направляющих 2 расположен ползун 3 с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль направляющих 2, изготовленных из фторопласта или наполненного фторопласта с бронзовым наполнителем, или композиционного материала на основе эпоксидной смолы с присадками дисульфида молибдена, графита и неметаллических наполнителей. На нижней поверхности торца ползуна 2 жестко закреплен постоянный магнит 4, направление намагниченности которого совпадает с направлением возвратно-поступательного движения ползуна 2. Нижние концы направляющих 2 упираются в фиксирующую пластину 5, которая может осуществлять движение в направлении, перпендикулярном направлению возвратно-поступательного движения ползуна 3, например, с помощью управляемого электромагнита.

Ниже корпуса 1 расположен вращающийся вал 6, на котором жестко закреплен цилиндр 7, выполненный из немагнитного электропроводящего материала, например, из меди или алюминия. На боковой поверхности цилиндра 7 выполнены продольные канавки 8.

Работа устройства происходит следующим образом. В начале работы фиксирующая пластина 5 перекрывает промежуток между нижними концами направляющих 2. Вал 6 и цилиндр 7 приводятся во вращение приводным двигателем, который на чертеже не показан. Когда частота вращения цилиндра 7 достигнет номинального значения, которое зависит от массы ползуна 3, диаметра цилиндра 7 и геометрических размеров канавок 8, фиксирующая пластина 5 отодвигается в поперечном направлении, освобождая промежуток между нижними концами направляющих 2. В результате этого магнитное поле постоянного магнита 4 начинает воздействовать на вращающийся цилиндр 7, индуцирует в нем вихревые токи. Когда продольная канавка 8 приближается к постоянному магниту 4, плотность вихревых токов на краях продольной канавки 8 становится больше, чем на участке цилиндра 7 между продольными канавками 8, что приводит к скачку электромагнитной силы, возникающей в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита 4 и вихревых токов, индуцированных во вращающимся цилиндре 7.

Данная сила воздействует на постоянный магнит 4, который начинает двигаться вверх по направляющим 2. После выхода продольной канавки 8 и зоны действия магнитного поля постоянного магнита 4 плотность вихревых токов и электромагнитная сила, действующая на постоянный магнит 4, уменьшаются, и постоянный магнит 4 начинает двигаться в обратном направлении под действием силы тяжести.

Как можно видеть, процесс преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное происходит бесконтактно – без использования механической передачи, что обуславливает увеличение срока эксплуатации.

Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, содержащее корпус с направляющими, внутри которого расположен вал, а на направляющих корпуса расположен ползун, отличающееся тем, что на нижнем торце ползуна жестко закреплен постоянный магнит, направляющие своими нижними концами упираются на фиксирующую пластину из немагнитного электропроводящего материала, а ниже направляющих на валу жестко закреплен цилиндр из немагнитного электропроводящего материала, на боковой поверхности которого выполнены продольные канавки.

 

Похожие патенты:

Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот и цилиндровое устройство // 2733000

Группа изобретений относится к области машиностроения. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот содержит главный вал, направляющий механизм поступательного движения, зубчатый сектор и реечную раму, выполненную с возможностью поступательного движения по направляющему механизму поступательного движения; при этом зубчатый сектор жестко соединен с главным валом.

Способ производства электрической энергии электромобилем для его движения // 2731591

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Способ производства электрической энергии электромобилем для его движения заключается в том, что механическая система электромобиля производит электрическую энергию при движении электромобиля.

Реечный механизм // 2724376

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам передачи движения, используемым в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС), в частности к механизму преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и наоборот.

Дверная или оконная петля // 2714630

Изобретение относится к дверной или оконной петле с монтажным корпусом 1 и шарнирной скобой 2, установленной внутри монтажного корпуса 1 с возможностью вращательного движения вокруг оси 3 шарнира, причем ось 3 шарнира проходит с возможностью смещения в монтажном корпусе 1 вдоль направляющей 4, а шарнирная скоба 2 включает присоединительный конец с зубчатым венцом 5, прокатывающимся по расположенной на внутренней стороне монтажного корпуса 1 зубчатой рабочей поверхности 6 при совершении шарнирной скобой 2 поворотного движения вокруг оси 3 шарнира между закрытым положением петли и открытым положением петли.

Шариковинтовой гидроусилитель рулевого управления транспортного средства. // 2711092

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к рулевым механизмам со встроенным гидравлическим усилителем. Шариковинтовой гидроусилитель рулевого управления транспортного средства содержит корпус, в котором установлена рейка-поршень с шариковинтовой передачей, размещённой в её осевом отверстии, взаимодействующая своими зубьями с зубьями секторного вала и делящая корпус на две рабочие камеры, сообщающиеся с источником подачи рабочей жидкости через гидравлический распределитель, созданный взаимодействием комплекта продольных канавок винта шариковинтовой передачи и ротором, расположенным в его осевом отверстии.

Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное // 2705441

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное содержит корпус, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен ведомый элемент, кинематически связанный с ведущим элементом, имеющим возможность вращения и выполненным в виде приводного вала с закрепленным на нем ведущим зубчатым колесом.

Маятниковый двигатель // 2691888

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики и может быть использовано для преобразования механической энергии колебаний и энергии двигателей внутреннего сгорания в энергию вращения вала транспортного средства или генератора электрической энергии.

Маятниковый двигатель // 2691888

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики и может быть использовано для преобразования механической энергии колебаний и энергии двигателей внутреннего сгорания в энергию вращения вала транспортного средства или генератора электрической энергии.

Засовное устройство // 2673624

Изобретение относится к замковым механизмам, в частности к дверным засовным устройствам. Предлагаемое засовное устройство предназначено для использования в депозитно-выдачной дверце денежного аппарата самообслуживания.

Устройство для линейного перемещения опорной поверхности для пациента с помощью гидравлического цилиндра и зубчатой системы // 2667578

Изобретение относится к устройству для линейного перемещения узла опорной поверхности под опорную поверхность для пациента и направлено на упрощение конструкции с уменьшением ее габаритных размеров.

Устройство для преобразования движения

 

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в гидронасосах, компрессорах, двигателях внутреннего сгорания, гидротурбинах, электрогенераторах. Техническим результатом полезной модели является создание нового устройства для преобразования движения, обладающего простой конструкцией и широкой областью практического применения. Технический результат достигается при создании устройства для преобразования движения, включающего входное звено, рабочий орган и механизм преобразования движения, в котором, согласно полезной модели, входное звено выполнено в виде расположенной на валу 1 торцевой планшайбы 2, на которой установлен рабочий орган в виде свободно вращающихся рабочих пластин 3, расположенных с равным эксцентриситетом относительно оси планшайбы 2 и связанных с механизмом преобразования движения, представляющим собой направляющий цилиндр 4, установленный с возможностью вращения и эксцентрично относительно оси планшайбы 2, при этом на направляющем цилиндре 4 имеются торцевые диаметральные пазы 5, выполненные сквозными со стороны планшайбы 2 и предназначенные для свободного перемещения в них рабочих пластин 3 и придания им

движения по эпициклоиде при вращении планшайбы 2, причем эксцентриситет оси вращения рабочих пластин 3 равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра 4 относительно оси планшайбы 2. В таком устройстве для преобразования движения диаметр направляющего цилиндра 4 может составлять , где e – эксцентриситет оси направляющего цилиндра 2 при длине рабочей пластины , где N – число рабочих пластин 3.

2 п.ф., 2 илл.

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в гидронасосах, компрессорах, двигателях внутреннего сгорания, гидротурбинах, электрогенераторах.

Известен зубчато-рычажный планетарный механизм с периодически изменяемой скоростью выходного звена (И.И.Артоболевский. Механизмы в современной технике. М. Наука, 1980 г., т.4, с.153, рис.2316 – прототип).

В данном устройстве входным звеном является водило, вращающееся вокруг неподвижной оси и входящее во вращательные пары с механизмом преобразования движения, включающим сателлиты, которые движутся по неподвижному зубчатому колесу и на осях которых по другую сторону водила жестко укреплены рычаги, на

концах которых вращаются ролики, центры которых описывают траекторию в виде эпициклоиды при скольжении роликов в пазах рабочего органа, выполненного в виде диска, который они вращают со скоростью, периодически изменяющейся от нуля (когда центры роликов находятся на уровне зацепления сателлитов с центральным неподвижным колесом) до некоторого максимума (когда центры роликов находятся в точках, соответствующих максимальному расстоянию до неподвижной оси). Описанное устройство обеспечивает преобразовательного движения входного звена (водила) в возвратно-поступательное движение рабочего органа (диска) и не дает обратного хода, т.е. преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.

Известное устройство принято за прототип заявляемого объекта, так как наиболее близко по принципу действия, когда передача движения к рабочему органу осуществляется по соответствующему закону путем преобразования вращательного движения входного звена в движение рабочего органа по эпициклоиде требуемого вида.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и узкая область практического применения.

Техническим результатом полезной модели является создание нового устройства для преобразования движения, обладающего простой конструкцией и широкой областью практического применения.

Технический результат достигается при создании устройства для преобразования движения, включающего входное звено, рабочий орган и механизм преобразования движения, в котором, согласно полезной модели, входное звено выполнено в виде расположенной на валу торцевой планшайбы, на которой установлен рабочий орган в виде свободно вращающихся рабочих пластин, расположенных с равным эксцентриситетом относительно оси планшайбы и связанных с механизмом преобразования движения, представляющим собой направляющий цилиндр, установленный с возможностью вращения и эксцентрично относительно оси планшайбы, при этом на направляющем цилиндре имеются торцевые диаметральные пазы, выполненные сквозными со стороны планшайбы и предназначенные для свободного перемещения в них рабочих пластин и придания им движения по эпициклоиде при вращении планшайбы, причем эксцентриситет оси вращения рабочих пластин равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра относительно оси планшайбы.

В таком устройстве для преобразования движения диаметр направляющего цилиндра может составлять , где e –

эксцентриситет оси направляющего цилиндра при длине рабочей пластины , где N-число рабочих пластин.

Выполнение входного звена в виде расположенной на валу торцевой планшайбы, на которой установлен рабочий орган в виде свободно вращающихся рабочих пластин, расположенных с равным эксцентриситетом относительно оси планшайбы и связанных с механизмом преобразования движения, представляющим собой направляющий цилиндр, установленный с возможностью вращения и эксцентрично относительно оси планшайбы, наличие на направляющем цилиндре торцевых диаметральных пазов, выполненных сквозными со стороны планшайбы и предназначенных для свободного перемещения в них рабочих пластин и придания им движения по эпициклоиде при вращении планшайбы с эксцентриситетом оси вращения рабочих пластин равным эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра относительно оси планшайбы, а также возможное выполнение диаметра направляющего цилиндра , где e – эксцентриситет оси направляющего цилиндра при длине рабочей пластины , где N – число рабочих пластин, обеспечивает устройству для преобразования движения простоту конструкции и

широкую область практического применения по сравнению с прототипом.

Вал планшайбы, являющейся входным звеном устройства, выполняет также роль выходного вала в случае, когда вращение по эпициклоиде рабочих пластин преобразуется во вращательное движение вала планшайбы, что обеспечивает дополнительное расширение области практического применения заявляемого устройства по сравнению с прототипом.

Указанные выше преимущества выгодно отличают заявляемую полезную модель от прототипа.

Заявляемая полезная модель изображена на чертеже, на котором на фиг.1 показан общий вид устройства для преобразования движения в поперечном разрезе, на фиг.2 – показан общий вид устройства для преобразования движения в продольном разрезе.

Устройство для преобразования движения содержит входное звено, рабочий орган и механизм преобразования движения, при этом входное звено выполнено в виде расположенной на валу 1 торцевой планшайбы 2, на которой установлен рабочий орган в виде свободно вращающихся рабочих пластин 3, расположенных с равным эксцентриситетом относительно оси планшайбы 2 и связанных с механизмом преобразования движения, представляющим собой направляющий

цилиндр 4, установленный с возможностью вращения и эксцентрично относительно оси планшайбы 2, при этом на направляющем цилиндре 4 имеются торцевые диаметральные пазы 5, выполненные сквозными со стороны планшайбы 2 и предназначенные для свободного перемещения в них рабочих пластин 3 и придания им движения по эпициклоиде при вращении планшайбы 2, причем эксцентриситет оси вращения рабочих пластин 3 равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра 4 относительно оси планшайбы 2.

В таком устройстве для преобразования движения диаметр направляющего цилиндра 4 может составлять , где e – эксцентриситет оси направляющего цилиндра 2 при длине рабочей пластины , где N – число рабочих пластин 3.

Устройство для преобразования движения работает следующим образом.

От внешнего привода (на чертеже не показан) вращение передается на вал 1 с планшайбой 2 и закрепленные на ней с возможностью вращения рабочие пластины 3, которые, перемещаясь в торцевых диаметральных пазах 5 направляющего цилиндра 4, совершают движение по эпициклоиде, обеспечивающего максимальный рабочих ход и минимальный холостой ход рабочих пластин 3.

При преобразовании движения по эпициклоиде во вращательное движение съем мощности происходит в обратном направлении, т.е. от рабочих пластин 3, закрепленных на планшайбе 2, на вал 1.

Сопоставительный анализ заявляемой конструкции и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства для преобразования движения по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового устройства для преобразования движения, обладающего простой конструкцией и широкой областью практического применения.

Использование устройства для преобразования движения по заявляемой полезной модели в машиностроении, в частности, в гидронасосах, компрессорах, двигателях внутреннего сгорания обеспечивает ей соответствие критерию «промышленная применимость».

1. Устройство для преобразования движения, включающее входное звено, рабочий орган и механизм преобразования движения, отличающееся тем, что входное звено выполнено в виде расположенной на валу торцевой планшайбы, на которой установлен рабочий орган в виде свободно вращающихся рабочих пластин, расположенных с равным эксцентриситетом относительно оси планшайбы и связанных с механизмом преобразования движения, представляющим собой направляющий цилиндр, установленный с возможностью вращения и эксцентрично относительно оси планшайбы, при этом на направляющем цилиндре имеются торцевые диаметральные пазы, выполненные сквозными со стороны планшайбы и предназначенные для свободного перемещения в них рабочих пластин и придания им движения по эпициклоиде при вращении планшайбы, причем эксцентриситет оси вращения рабочих пластин равен эксцентриситету оси вращения направляющего цилиндра относительно оси планшайбы.

2. Устройство для преобразования движения по п.1, отличающееся тем, что диаметр направляющего цилиндра составляет , где e – эксцентриситет оси направляющего цилиндра при длине рабочей пластины , где N – число рабочих пластин.

Изделия, передающие энергию для создания движения

Элементы машин имеют уникальные функции. Некоторые используются для удержания компонентов, некоторые используются для передачи энергии, а третьи используются для поддержки дополнительных компонентов, включая подшипники, оси, кронштейны и т. д.

Изделия для передачи энергии передают энергию для создания движения. Процесс передачи мощности передает движение от одного вала к другому с помощью связи между ними, такой как ремень, цепь или шестерня. Продукты для передачи энергии обычно используются в промышленной автоматизации, строительной технике и системах обработки материалов.

Bearing & Drive Systems стремится быть ведущим поставщиком подшипников и продуктов для передачи мощности на мировой рынок сбыта. Мы предлагаем растущий портфель продуктов для передачи энергии, предназначенный для повышения надежности и эффективности промышленного оборудования и машин.

В этой статье мы обсуждаем типы методов и устройств передачи энергии.

Метод передачи — это метод, который соответствует «силовой машине и рабочей части машины с точки зрения конфигурации энергии, скорости движения и формы движения».

Мы рассматриваем четыре метода передачи энергии с упором на механическую передачу энергии.

1. Механическая передача энергии

«Механическая передача энергии — это передача энергии от места ее выработки к месту, где она используется для выполнения работы с помощью машин, механических соединений и элементов механической передачи энергии».

Преимущества заключаются в эффективной передаче мощности, изменении скорости вращения и преобразовании вращательного движения в линейное возвратно-поступательное движение.

Типы элементов механической передачи мощности включают широкий спектр:

• Тормоза и муфты – используются для включения и отключения передаваемой мощности.

• Цепи и звездочки – используются для передачи мощности, когда требуется точное соотношение скоростей.

• Зубчатые передачи и зубчатые передачи – «Зубчатая передача представляет собой механическую систему передачи энергии, в которой шестерни установлены на валах, так что зубья сопрягаемых шестерен входят в зацепление, и каждая из них катится друг по другу на своем диаметре делительной окружности». (источник) Шестерни считаются жесткими соединителями.

• Силовые винты – используются в качестве тягового элемента силовой передачи

• Валы – применяются во всех типах конструкции механического оборудования. Такие компоненты, как муфты, шестерни, шкивы и другие, устанавливаются на вал для передачи мощности или вращения.

2. Электропривод

Электропривод относится к электродвигателям для привода производственных машин, транспортных средств и прочего.

Преобразует электрическую энергию в механическую.

3. Пневматическая трансмиссия

Машина MFG цитирует…

«Пневматическая трансмиссия использует в качестве рабочего тела сжатый газ, а гидравлическая передача мощности за счет давления газа».

У этого метода есть свои плюсы и минусы. Основное преимущество заключается в том, что в качестве рабочего тела используется сжатый газ, его легко получить, а стоимость низкая.

Однако

Из-за сжимаемости воздуха рабочая скорость менее стабильна, а давление воздуха может быть низким и может потребоваться подача воздуха. (источник)

4. Гидравлическая трансмиссия

Гидравлическая трансмиссия – это передача энергии и управления с использованием жидкости в качестве рабочей среды.

“Жидкость обычно используется для минеральных масел. Ее функция аналогична функции элементов трансмиссии, таких как ремни, цепь и шестерня в механической трансмиссии. ” (источник)

Рынок промышленных трансмиссий

Рынок промышленных трансмиссий работает с базовыми продуктами с открытым приводом, такими как ременные передачи, цепные передачи, зубчатые передачи, и каждая из них имеет свой собственный набор преимуществ и недостатков.

Устройства передачи мощности

1. Технология ременной передачи – передача движения от одного вала к другому с помощью ленты, проходящей через два шкива.

2. Технология цепного привода – передача мощности от одного компонента к другому через связанную цепь и звездочки.

3. Технология зубчатого привода – передает мощность на короткое расстояние с постоянным передаточным числом.

Ресурс:

Взгляд на технологии ременных, цепных и зубчатых приводов

Заключение

Энергия необходима для привода машин и оборудования различного назначения. В разных отраслях промышленности используются разные продукты для передачи энергии, а иногда и их комбинация в соответствии с их индивидуальными потребностями.

Существуют устройства линейного перемещения, которые передают энергию и поддерживают движение по прямой. К ним относятся приводы и линейные подшипники.

Устройства вращательного движения передают мощность между вращающимися частями машины. К ним относятся цепи, ремни, шкивы, шкивы и шестерни. Кроме того, у нас есть подшипники, которые продлевают срок службы колес, шкивов и других вращающихся частей за счет снижения трения и обеспечения плавного движения деталей.

BDS имеет самый большой запас избыточных запасов подшипников и трансмиссии. Мы здесь для вас, если вы не можете получить то, что вам нужно на складе, а производители указывают длительные сроки поставки.

Избранное изображение предоставлено: Зубчатые колеса с Pixabay

Механическая передача мощности | Fractory

Передача энергии — это процесс, необходимый почти для каждого механизма. От крошечных двигателей во всплывающих селфи-камерах до инновационных линий передачи Большого адронного коллайдера — приложения для передачи энергии окружают нас повсюду. Мы используем методы передачи мощности для передачи мощности от первичного двигателя к ведомому оборудованию для его работы.

Существует четыре основных типа передачи энергии: механическая, электрическая, гидравлическая и пневматическая. В этой статье мы узнаем о механической передаче энергии, ее типах, плюсах и минусах каждого типа.

я Что такое механическая передача энергии?

II Типы механической передачи энергии

III Выбор правильного метода передачи энергии

IV Вывод

Что такое механическая передача энергии?

Механическая передача энергии относится к передаче механической энергии (физического движения) от одного компонента к другому в машинах. Большинству машин требуется какая-либо форма механической передачи энергии. Общие примеры включают электробритвы, водяные насосы, турбины и автомобили.

В большинстве случаев вращательное движение первичного двигателя преобразуется во вращательное движение приводимого механизма. Однако скорость, крутящий момент и направление могут измениться.

Иногда они могут преобразовывать вращательное движение в поступательное движение (движение вперед и назад) в зависимости от функциональных требований приложения. Такое изменение может быть выполнено с помощью рычажных механизмов или других элементов машины.

Типы механической передачи мощности

Различные элементы машин могут передавать мощность между валами машин. Наиболее распространенными методами передачи механической энергии, используемыми сегодня в машиностроении, являются:

• Муфты валов
• Цепные приводы
• Зубчатые передачи
• Ременные передачи
• Силовые винты (ходовые винты)

Муфты валов

Муфты валов соединяют два вала и передают крутящий момент между ними. Валы могут быть на одной линии, пересекающимися, но не параллельными, или непересекающимися и непараллельными. Для удовлетворения потребностей различных областей применения и сред производится множество различных типов и размеров муфт.

В целом существует два типа муфт валов: жесткие и гибкие. Жесткие муфты не допускают относительного движения между валами, тогда как гибкие муфты позволяют. Следовательно, гибкие муфты могут справиться с некоторым смещением вала.

Некоторые муфты, такие как разъемные муфты, могут быть закреплены на валах без их перемещения. Напротив, для большинства других требуется перемещение вала для установки/снятия.

Преимущества

• Муфты валов не требуют особого ухода
• Они могут поглощать удары и вибрации
• Они могут компенсировать радиальное и осевое смещение
• Обеспечивают теплоизоляцию
• Доступны конструкции, не требующие обслуживания и постоянно смазываемые

Недостатки

• Муфты нельзя использовать для непересекающихся параллельных валов
• Жесткие муфты могут повредить вал, если несоосность ползет в
• В течение срока службы может развиться люфт, что приведет к дополнительной нагрузке на муфты, подшипники и компоненты привода
• Некоторые муфты со временем могут ослабнуть, что приведет к повреждению компонентов привода

Ременные передачи

Типы ремней, используемых в ременных передачах: плоский, клиновой, зубчатый

Ременные приводы довольно часто встречаются в промышленности. Система ременного привода состоит из двух шкивов и ремня (или троса). Ремень прочно захватывает оба шкива и передает мощность от ведущего вала к ведомому за счет трения. Ременная передача одинаково хорошо работает как на низких, так и на очень высоких скоростях, и поэтому находит применение в высокоскоростных устройствах, таких как воздушные компрессоры.

Как и другие приводы, существует множество конструкций ременных приводов, которые отлично подходят для конкретных применений. Ремни могут приводить в действие несколько параллельных шкивов и изменять скорость по мере необходимости. Они также могут в определенной степени поглощать ударные нагрузки, защищая другие части привода. Оба шкива вращаются в одном направлении, если это не поперечный ременный привод . В ременных передачах используются три основных типа ремней: плоские, клиновые и зубчатые.

Анимация поперечного ременного привода

Плоские ремни отлично подходят для универсальных применений с требованиями к крутящему моменту от низкого до среднего. Типичные области применения включают измельчители, сепараторы, роликовые конвейеры, вентиляторы, водяные турбины и т. д. Плоские ремни являются реверсивными и могут передавать мощность с обеих сторон. В плоских ремнях отсутствует эффект заклинивания. Это делает потери энергии незначительными, а механический КПД может превышать 98%. Он может достаточно хорошо справляться с пылью и грязью и, следовательно, имеет более длительный срок службы по сравнению с другими альтернативами.

Клиновые ремни лучше подходят для средних и высоких требований к крутящему моменту. Клиновой ремень имеет канавки на внутренней поверхности, которые входят в клинья на шкивах. Ведущий вал натягивает ремень за канавки, которые на другой конец натягивают ведомый шкив. Такая операция вызывает потери на расклинивание, что, в свою очередь, снижает эффективность клинового ремня. Клиновые ремни не справляются с пылью и грязью так же, как плоские ремни.

Зубчатый ремень , также известный как зубчатый ремень, имеет зубья на внутренней поверхности ремня, которые подходят к зубчатым шкивам или звездочкам. Этот ременный привод используется для трансмиссии высокой мощности и синхронизаторов. Зубчатые ремни используются в автомобильных и мотоциклетных двигателях для привода распределительных валов.

Преимущества

• Ременные приводы более доступны по цене, чем другие приводы, благодаря низкой стоимости компонентов и высокой эффективности
• Они могут передавать энергию на большие расстояния
• Более плавная и тихая работа по сравнению с цепными приводами
• Могут поглощать удары и вибрации
• Ременный привод обеспечивает некоторую степень защиты от перегрузок за счет проскальзывания ремня
• Легкий и относительно прочный
• Низкие затраты на обслуживание

Недостатки

• Проскальзывание ремня может изменить отношение скоростей
• Короткий срок службы при ненадлежащем обслуживании
• Конечный диапазон скоростей
• Они оказывают большую нагрузку на подшипники и валы
• Для компенсации износа и растяжения им нужен натяжной ролик или некоторая регулировка межосевого расстояния

Цепные приводы

Цепные приводы используются для передачи мощности между двумя компонентами, находящимися на большем расстоянии. Эти приводы состоят из роликовой цепи и двух или более звездочек. Зубья ведущей звездочки входят в зацепление с роликовой цепью и передают крутящий момент на ведомую звездочку. Цепи обычно можно увидеть в трансмиссии велосипедов и мотоциклов, но они также довольно распространены в промышленных машинах.

Они могут поместиться в труднодоступных местах с помощью промежуточных звездочек. Цепные приводы также используются в приложениях, где время имеет решающее значение, и любая задержка, вызванная проскальзыванием, может привести к проблемам. Вот почему они используются в судовых дизельных двигателях в качестве зубчатых цепей для передачи мощности от коленчатого вала к распределительному валу. Распределительный вал управляет выпускным клапаном и синхронизацией впрыска топлива. Если синхронизация выключена, двигатель будет страдать.

Преимущества

• Цепной привод более компактен, чем ременный, и может устанавливаться в относительно ограниченном пространстве
• Может передавать крутящий момент на большие расстояния
• В отличие от ременных передач, цепные передачи не проскальзывают
• Один цепной привод может одновременно приводить в движение несколько валов
• Обладает высоким механическим КПД благодаря малому трению
• Цепной привод может работать во всех средах (сухая, влажная, абразивная, коррозионная и т. д.) и при высоких температурах

Недостатки

• Они шумные и могут вызывать вибрации
• Цепной привод не может работать с непараллельными валами
• Некоторые конструкции требуют постоянной смазки
• Несоосность может привести к соскальзыванию цепи
• Для цепного привода обычно требуется корпус
• Требуется приспособление для натяжения цепи в виде натяжной промежуточной звездочки

Зубчатые передачи

Зубчатые передачи используют шестерни для передачи движения и мощности от одного вала к другому. Они состоят из ведущей шестерни (на входном валу) и ведомой шестерни (на выходном валу). Передача мощности от источника питания к нагрузке происходит посредством зацепления зубьев шестерни. Благодаря множеству доступных конструкций они могут работать в различных направлениях и приложениях.

Зубчатая передача может выдерживать более высокие нагрузки по сравнению с цепной передачей, но подходит только для коротких расстояний, так как шестерни должны находиться в непосредственном контакте друг с другом. Использование нескольких шестерен в зубчатой ​​передаче позволяет изменять передаточное число, скорость вращения, крутящий момент и направление по мере необходимости. Однако слишком большое количество передач в одной системе снизит механический КПД.

Зубчатые передачи не проскальзывают, но со временем могут возникать люфты. Люфт – это зазор между двумя зацепляющимися зубьями шестерни на делительной окружности. При более низких выходных значениях это может привести лишь к незначительным ошибкам в расчетах. Но при более высокой выходной мощности люфт вызовет удар по всей зубчатой ​​передаче. В некоторых случаях это может даже привести к повреждению зубьев шестерни.

Преимущества

• Подходит для передачи высокой механической мощности
• Шестерни прочные и долговечные
• Компактная установка
• Шестерни имеют высокий КПД и не скользят

Недостатки

• Не подходит для больших расстояний между валами, требуется прямое соединение
• Склонен к вибрации и шуму
• Металлические шестерни тяжелые и увеличивают вес машины
• Они не обеспечивают никакой гибкости
• Требуют смазки
• Ударные нагрузки могут повредить шестерни
• Дороже, чем другие приводы (цепные, ременные и т. д.)
• Зацепляющиеся шестерни требуют точного выравнивания

Силовые винты

Тиски используют силовые винты для преобразования вращательного движения в поступательное

Силовые винты, также известные как ходовые винты (ходовые винты) или поступательные винты, представляют собой винты, которые либо передают, либо принимают энергию. Они отличаются от винтовых креплений, которые используются для создания временных соединений в машинах. Силовой винт состоит из винта и гайки, которые зацепляются друг с другом для передачи усилия.

В некоторых случаях гайка неподвижна, а винт движется для передачи усилия (винтовой домкрат и тиски). В других случаях источником силы является гайка, а винт неподвижен (ходовой винт токарного станка).

Силовые винты при работе подвергаются значительным осевым, горизонтальным и вертикальным нагрузкам. Они должны иметь достаточную прочность и опорную поверхность, чтобы выдержать их.

Ходовые винты можно увидеть в действии в винтовых домкратах, токарных станках, тисках, механических прессах и т. д. В них используется тот же принцип, что и в винтовых креплениях: преобразование вращательного движения в поступательное для уменьшения усилия, необходимого для выполнения работы. Чем ниже шаг, тем легче поднимать, перемещать или затягивать объекты с помощью силовых винтов. Наиболее распространенным профилем резьбы для силовых винтов является квадратная резьба, за которой следуют трапецеидальная и контрфорсная резьбы.

Преимущества

• Силовые винты дешевы и надежны, так как состоят из нескольких частей
• Некоторые ходовые винты обладают свойством самоблокировки
• Практически не требует обслуживания
• Возможность подъема тяжелых грузов
• Плавная и тихая работа
• Винты с малым шагом позволяют проводить очень точные измерения, что очень важно для станков (микрометр работает по тому же принципу)

Недостатки

• Высокая скорость износа по сравнению с другими методами механической передачи энергии
• Силовые винты имеют низкую эффективность
• Не подходит для механических трансмиссий с очень высоким крутящим моментом

Выбор правильного метода передачи мощности

Выбор правильного метода передачи энергии может быть непростым делом. Из приведенных выше данных видно, что у каждого типа есть свои плюсы и минусы по сравнению с другим. В одних областях различия могут быть очень очевидными, а в других едва заметными.

Иногда подкатегории внутри определенного типа помогают повысить производительность в некоторых аспектах. Но если инженеры будут работать в обратном направлении от своих ожиданий от привода, это сузит число жизнеспособных вариантов и даже поможет с окончательным выбором.

В этом разделе мы рассмотрим пять важных факторов передачи мощности, которые помогут вам выбрать правильный метод для вашего применения:

• Угол между валами
• Расстояние между первичным двигателем и грузом
• Крутящий момент
• Температура
• Вопросы технического обслуживания

Угол между валами

Валы могут быть параллельными, пересекающимися, непараллельными, но пересекающимися или непараллельными непересекающимися. Некоторые механические силовые передачи требуют, чтобы между валами не было относительного движения (например, зубчатые, цепные и ременные передачи). Напротив, другие могут справиться с незначительным смещением (например, гибкие муфты вала).

Расстояние между первичным двигателем и грузом

Расстояние между источником питания и нагрузкой может еще больше сузить выбор. При значительном расстоянии между валами можно использовать ременную или цепную передачу. Для коротких расстояний больше подходят муфты валов и зубчатые передачи.

Крутящий момент

Для приложений с высоким крутящим моментом можно использовать цепные передачи, поскольку ременные передачи могут проскальзывать. С другой стороны, для низкого крутящего момента лучше подходят плоские ременные передачи и силовые винты.

Температура

Такие материалы, как резина и синтетические соединения, несовместимы с высокотемпературной средой. Если такие материалы использовать для изготовления ремней в ременных передачах, то они скоро начнут изнашиваться.

Альтернативы, такие как цепные и зубчатые передачи, лучше подходят для высоких температур, поскольку они могут быстро адаптироваться к таким условиям и работать эффективно. Такие системы могут работать и с масляным охлаждением. То же масло, которое охлаждает двигатель, можно использовать для смазки привода. С другой стороны, масляное охлаждение невозможно с резиной, так как это приведет к ухудшению качества материала.

Вопросы технического обслуживания

Вопросы технического обслуживания, такие как натяжение, степень износа, центровка и смазка, могут помочь инженеру определить подходящий метод передачи механической энергии для применения.

Заключение

Механические методы передачи мощности гарантируют, что нагрузка получает необходимую мощность безопасно и эффективно. В разных отраслях промышленности используются разные продукты механической передачи энергии, а иногда и их комбинация для удовлетворения соответствующих потребностей.

Иногда для одного и того же приложения может подходить несколько методов. Все сводится к сравнению плюсов и минусов каждого варианта, чтобы определить наиболее подходящий вариант механической передачи мощности для вашей конструкции.