Содержание страницы
В ряде случаев для осуществления заданного технологического процесса необходимо регулировать угловую скорость рабочей машины. Эта задача легко решается в приводах от электродвигателя постоянного тока. Если применяют в машине привод с электродвигателем на переменном токе, то для изменения частоты вращения вала двигателя применяют сложную электрическую схему или же проектируют для этой цели механические устройства. В простейшем случае это ступенчатые ременные шкивы, сменные зубчатые колеса или звездочки, более сложные – коробки передач с механизмом переключения скоростей. Это позволяет производить ступенчатое регулирование скорости вращения выходного вала со стабильной передачей крутящего момента.
1. Особенности зубчатого зацепления
Угловую скорость валов в коробках передач с зубчатыми колесами устанавливают изменением передаточного отношения привода за счет введения в зацепление пар зубчатых колес с требуемым передаточным числом зубьев. Выбор зацепляющихся пар зубчатых колес производят переключением связанных с ними кулачковых, зубчатых или электромагнитных муфт (рис. 1, а) или перемещением блока шестерен с разным числом зубьев (рис. 1, б) или совместным применением этих средств (рис. 2, а).
Рис. 1. Схемы коробок передач: а – с переключением зубчатых колес муфтами; б – перемещением блока шестерен
В коробке передач ширину b шестерен принимают одинаковой. Для облегчения ввода зубьев в зацепление предусматривают боковые скосы на всю высоту зуба (рис. 2, б) и округление кромок профиля на торцах зубьев шестерни со скосами.
Рис. 2. Конструкция коробки передач с блоком шестерен и кулачковой муфты
Если блок зубьев изготовляется за одно целое, то между венцом шестерни и диском соседней шестерни делают проточку на глубину, которая на 1-2 мм больше высоты зуба, и шириной, обеспечивающей выход инструмента.
2. Переключение зубчатых пар
При компоновке зубчатых передач необходимо учитывать нейтральные положения муфт или блока шестерен при их переключении. Между выступами кулаков незамкнутых муфт, а также между торцами шестерен подвижного блока и неподвижно закрепленных шестерен (рис. 2, а) должен быть зазор Δ ≈ 1 ÷ 3 мм.
В распространенных устройствах коробок передач предусмотрено ручное переключение. Наиболее распространены рычажные механизмы переключения.
На рис. 3; а, б представлена распространенная несложная конструкция рычажного механизма, которым производят перемещение блока шестерен 6 по шлицевому валу. Переключение выполняется рычагом 2, который через вал 3 связан с рукояткой 4.
Рис. 3. Конструкция рычажного механизма, применяемого для переключения муфт или шестерен: 1 – переводной камень; 2 – рычаг; 3 – валик; 4 – рукоятка; 5 – ступица рукоятки; 6 – блок шестерен; 7 – шариковый фиксатор
Рычаг 2 связан с блоком шестерен переводным камнем 1, который входит в кольцевой паз блока шестерен 6.
У рукоятки 4 на валу 3 имеется ступица 5 с фиксатором, который состоит из шарика 7 с пружиной. Фиксатор ограничивает угол поворота рукоятки 4 и фиксирует ее крайние положения для удержания блока в зацеплении. На рис. 3, в представлено более надежное устройство фиксации положения рукоятки 4 коническим фиксатором с пружиной.
У этого механизма переключения имеется особенность, которую необходимо учитывать. Она состоит в том, что при относительно большом перемещении блока или муфты, особенно при малом радиусе рычага R (рис. 4; а, б), имеет место значительное радиальное перемещение Δr переводного камня, и он может выйти из кольцевого паза муфты или блока шестерен. Поэтому при использовании этого положения рычага при двух- (а) и трехступенчатых передачах (б) механизма допускается Δr≤0,3H, где H – высота переводного камня.
Рис. 4. Схемы переключения рычажным механизмом:
Муфта или подвижные шестерни имеют кольцевые пазы шириной В для соединения с рычагом (рис. 5, а).
Переводные камни в основном изготовляют из серого или антифрикционного чугуна, а также из текстолита и бронзы. Конструкции камней представлены на рис. 5; б, в.
На рис. 5, г показаны переводные вилки. Применение их целесообразно при небольших диаметрах шестерен, так как возможно заклинивание под действием момента:
где РВ – усилие включения.
Размеры поперечного сечения рукоятки механизма управления переключением (рис. 5; а, в) назначают конструктивно. В момент включения рукоятка подвергается действию изгибающего момента от усилия, прилагаемого рабочим на ее конце. Это усилие становится наибольшим в момент ввода в зацепление зубьев шестерен или кулачков муфты. Усилие рабочего ориентировочно может быть принято равным 100-150 Н. Допускаемое напряжение изгиба принимают пониженным – [σ]н ≈ 20…30 Н/мм2, чтобы обеспечить жесткость рычага.
Рис. 5. Конструкции для перемещения блока шестерен: а – варианты расположения кольцевого паза под переводной камень; б, в – конструкции переводных камней; г – конструкции переводных вилок