Конспект бинарного урока по теме " Механические передачи, применяемые в тяговом подвижном составе"
план-конспект занятия по теме

Конспект  бинарного урока
по дисциплинам «Техническая механика» и

МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (тепловозы и дизель-поезда)

Раздел 1. Выполнение технического обслуживания и ремонта тепловозов и   дизель –поездов.
Тема: «Механические передачи, применяемые
в тяговом подвижном составе»

Цель:

- oзнакомление студентов с механическими передачами, применяемыми на подвижном составе

Задачи:

Учебная:

— расчет различных механических передач с тяговыми характеристиками тепловоза;

— сравнительная характеристика рассчитанных механических передач и анализ возможности применения их в конструкции привода тепловоза.

Развивающая:

—развитие способностей к конструкторской технологической деятельности;
— развитие технического мышления, пространственных представлений, творческих  способностей, графических навыков.

Воспитательная:

— формирование сознательного отношения к изучаемому материалу;
— воспитание культуры труда, формирование навыков самостоятельной работы.

Тип занятия: комбинированный

Методы обучения:
1. Объяснительно - иллюстративный

2. Репродуктивный

3. Частично-поисковый

Средства обучения: Оборудование лаборатории, детали для демонстрации,  раздаточный материал ( карточки — задания); видеопроектор, персональный компьютер.

Межпредметные связи: инженерная графика,информатика, материаловедение, МДК.01.01. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт

Ход занятия

  I.Организационный момент

  1.1 Проверка готовности студентов к уроку

 1.2 Объявление студентам темы урока и целей занятия:

II. Тема урока:

 Механические передачи, применяемые на подвижном составе

 Работа в группах.

Группа 1.

 Группа 1. Ременная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — приводного ремня, за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор),валы которого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.

Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня (одного или нескольких).

Достоинства:

-плавность работы;

-бесшумность;

-компенсация неточности установки шкивов редуктора, особенно по углу скрещивания между валами, вплоть до применения передачи между перемещаемыми валами;

-компенсация перегрузок (за счёт проскальзывания);

-сглаживание пульсаций как от двигателя (особенно ДВС), так и от нагрузки, поэтому упругая муфта в приводе может быть необязательна;

отсутствие необходимости в смазке;

-низкая стоимость деталей (ремня и шкивов);

-лёгкий монтаж;

-возможность использования в качестве муфты сцепления (например, на мотоблоках)

достоинства в сравнении с цепной передачей:

 — возможность работы на высоких окружных скоростях;

 — при обрыве ремня прочие элементы привода не повреждаются, и шкивы вращаются свободно (а при обрыве цепи она часто складывается, повреждая кожух и блокируя приводной вал)

достоинства в сравнении с зубчатой передачей:

возможность передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга;

Недостатки:

-большие размеры (для одинаковых условий нагружения диаметры шкивов почти в 5 раз большие, чем диаметры зубчатых колёс);;

малая несущая способность;

-малый срок службы (в пределах 1000—5000 часов);

-скольжение (не относится к зубчатым ремням), из-за чего непостоянство -передаточного числа;

-повышенная нагрузка на валы и их опоры, что связано с необходимостью -достаточно высокого предварительного натяжения ремня;

-наличие дополнительных элементов (всегда — для натяжения ремня и иногда — для гашения колебаний длинной ветви и удержания ремня на шкивах).

Группа 2.Цепная передача- это передача механической энергии при помощи гибкого элемента — цепи, за счёт сил зацепления. Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (например, цепной вариатор).

Состоит из ведущей и ведомой звездочки и цепи. Цепь состоит из подвижных звеньев. В замкнутое кольцо для передачи непрерывного вращательного движения концы цепи соединяются с помощью специального разборного звена.

Обычно число зубьев на звёздочках и число звеньев цепи стремятся делать взаимно простыми, что обеспечивает равномерность износа: каждый зуб звёздочки будет поочерёдно работать со всеми звеньями цепи.

Цепные передачи универсальны, просты и экономичны. По сравнению с зубчатыми передачами они менее чувствительны к неточностям расположения валов, ударным нагрузкам, допускают практически неограниченные межцентровые расстояния, обеспечивают более простую компоновку, большую подвижность валов друг относительно друга. Цепная передача может быть сделана почти бесшумной в работе, при гораздо большей технологической простоте по сравнению с бесшумными косозубыми шестернями, из-за чего на заре автомобилизма нередко применялась в коробках передач дорогих автомобилей. В сравнении с ремёнными передачами они характеризуются следующими достоинствами: отсутствие проскальзывания и постоянство среднего передаточного отношения; отсутствие предварительного натяжения и связанных с ним дополнительных нагрузок на валы и подшипники; передача большой мощности как при высоких, так и при низких скоростях; сохранение удовлетворительной работоспособности при высоких и низких температурах; приспособление к любым изменениям конструкции удалением или добавлением звеньев.

Достоинства:

• большая прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяет передать цепью большие нагрузки с постоянным передаточным числом и при значительно меньшем межосевом расстоянии (передача более компактна);
• возможность передачи движения одной цепью нескольким звездочкам;
• по сравнению с зубчатыми передачами — возможность передачи вращательного движения на большие расстояния (до 7 м);
• сравнительно высокий КПД (> 0,9 ÷ 0,98);
• отсутствие скольжения;
• малые силы, действующие на валы, так как нет необходимости в большом начальном натяжении;
• возможность легкой замены цепи.

Недостатки:

• удлинение цепи с износом;
• сравнительно высокая стоимость цепей;
• невозможность использования передачи при реверсировании без остановки;
• передачи требуют установки на картерах;
• сложность подвода смазочного материала к шарнирам цепи;
• скорость движения цепи, особенно при малых числах зубьев звездочек, не постоянна, что вызывает колебания передаточного отношения.

Цепная передача применяются в сельско-хозяйственных машинах, велосипедах, мотоциклах, автомобилях, строительно-дорожных машинах, в нефтяном оборудовании и т. д. Преимущественное распространение имеют открытые цепные передачи, работающие без смазки, или с периодической ручной смазкой, с однорядными втулочно-роликовыми цепями, непосредственно встроенные в машины.

Группа 3. Зубчатая передача- это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса.

Назначение:

• передача вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся и скрещивающиеся оси.
• преобразование вращательного движения в поступательное, и наоборот.

При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. Шестернёй принято называть меньшее из зубчатых колёс находящееся в зацеплении (меньшее по диаметру колёса). Большее колесо называют зубчатым колесом.

Обычно число зубьев на сопряжённых зубчатых колёсах стремятся делать взаимно простым, что обеспечивает бо́льшую равномерность износа: в этом случае каждый зуб одного колеса будет по очереди работать со всеми зубьями другого колеса.

Классификация.

По форме профиля зубьев:

эвольвентные;

круговые (передача Новикова);

циклоидальные.

По типу зубьев:

прямозубые;

косозубые;

шевронные;

криволинейные;

магнитные.

По взаимному расположению осей валов:

с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями);

с пересекающимися осями — конические передачи;

с перекрещивающимися осями.

По форме начальных поверхностей:

цилиндрические;

конические;

глобоидные;

По окружной скорости колёс:

тихоходные;

среднескоростные;

быстроходные.

По степени защищенности:

открытые;

закрытые.

По относительному вращению колёс и расположению зубьев:

внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении);

внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).

Реечная передача — один из видов цилиндрической зубчатой передачи, радиус делительной окружности рейки равен бесконечности. Применяется для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот.

Группа 4.Червячная передача (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса.

Конструкция.

Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвентного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной. На практике применяются однозаходные, двухзаходные и четырёхзаходные червяки.

Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило, изготовляют составленным из двух материалов: венец — из дорогого антифрикционного материала (например, из бронзы), а сердечник — из более дешёвых и прочных сталей или чугунов.

Входной и выходной валы передачи скрещиваются, обычно (но не всегда) под прямым углом.

Функционирование.

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (зубчатому колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых случаях — до 1000.

 Червячная передача обладает эффектом самоторможения и является необратимой, что делает ее идеальной для тяжелых рулевых механизмов, как показано здесь, на старом паровом грузовике Foden

Гитарные колки также имеют червячную передачу

Достоинства:

-Плавность работы;

-Малошумность;

-Большое передаточное отношение одной пары, — червячные редукторы с большим передаточным числом значительно компактнее и легче, чем эквивалентные шестеренчатые, и менее материалоёмки;

-Самоторможение — при некоторых передаточных отношениях;

-Повышенная кинематическая точность.

Недостатки:

-Повышенные требования к точности сборки, необходимость точной регулировки;

-При некоторых передаточных соотношениях передача вращения возможна только в одном направлении — от винта к колесу. (для некоторых механизмов может считаться достоинством).

-Существенное взаимное проскальзывание рабочих поверхностей, отсюда:

-Высокие требования к геометрической точности и прочности поверхностей трения;

-Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях менее 100 кВт)

-Большие потери на трение с тепловыделением, необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода;

-Повышенный износ и склонность к заеданию.

-Необходимость компенсации осевых усилий, возникающих в опорах червячного вала.

Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения

Классификация.

Червяки различают по следующим признакам:

-по форме образующей поверхности:цилиндрические,глобоидные;

-по направлению линии витка: правые,левые;

-по числу заходов резьбы:однозаходные,многозаходные;

-по форме винтовой поверхности резьбы:с архимедовым профилем,с конволютным профилем,с эвольвентным профилем,трапецеидальный.

Зубчатые колёса различают по следующим признакам:

-по профилю зуба: прямой — (контакт по точке, малонагруженные передачи),вогнутый — «охватывающий» червяк (контакт по линии),роликовый — зубья вырожденного сектора заменены гребневым роликом;

-по типу зубчатого колеса: полное колесо (с передачей непрерывного вращения),зубчатый сектор (с поворотом сектора на ограниченный угол),

вырожденный сектор с роликом (в паре с глобоидальным червяком — рабочая длина сектора меньше рабочей длины червяка, возможна передача большого момента).

III. Закрепление.

Обсуждение, ответы на вопросы:

1. В чем заключаются достоинства и недостатки ременной передачи?

2. Назовите достоинства и недостатки цепной передачи.

3.В чем заключается назначение  зубчатой передачи?

4.Как принято классифицировать зубчатую передачу?

5.Какие достоинства и недостатки можно отметить при характеристики червячной передачи?

6. По каким признакам различают червяки?

IV. Контроль знаний

Самостоятельная работа

 Решение задач на расчет тягового привода подвижного состава, решение задач по расчету и компоновке привода( работа в группах : решение задач, по индивидуальным карточкам)

V.  Подведение итогов занятия

VI.Домашнее задание:

 Повторить содержание опорного конспекта.

Литература:

Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: «Машиностроение», 1982. — С. 416.

Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5.

Д. Н. Решетов. Детали машин. — 4-е, переработанное и дополненное. — М.: «Машиностроение», 1989. — С. 496. — ISBN 5-217-00335-9.