§ 16. Механізми передавання та перетворення руху. Передаточне число

З попереднього параграфа тобі вже відомо, що механізми призначені для передачі та перетворення руху. Усі механізми складаються з деталей.

Деталі поділяються на кілька видів.

Кріпильні (гвинти, гайки, болти тощо) призначені для з’єднання частин механізму.

Вали застосовують для передавання руху закріпленим на них деталям (шківам, зубчастим колесам, зірочкам тощо).

Осі виконують функції підтримання деталей, що обертаються на них.

Опори (підшипники) – це деталі, призначені для підтримування валів.

Деталі механізмів, що передають рух, називаються ведучими, а деталі, які сприймають цей рух, – веденими. У різноманітних механізмах широко використовується обертальний рух. Цей рух можна передавати з ведучої деталі на ведену за допомогою з’єднань, які називаються передачами.

Розрізняють передачі тертям (пасові, фрикційні), передачі із зачепленням (зубчасті, черв’ячні, ланцюгові, гвинтові) та інші (табл. 2).

Таблиця 2. Механізми передачі обертального руху

Мал. 180. Кінематична схема; 1 – двигун; 2 – передавальний механізм; 3 – робочий орган

Складові механізму, їх зв’язок, у тому числі й механізм передачі руху, можна показати за допомогою умовних позначень на кінематичних схемах.

Кінематична схема (мал. 180) – це графічний документ, на якому за допомогою умовних позначень деталей показано послідовність передачі руху від двигуна 1 через передавальний механізм 2 до робочого органу машини 3 та їх взаємозв’язок.

На кінематичних схемах зображують тільки ті елементи (ланки) машини або механізму, які беруть участь у передачі руху (зубчасті колеса, ходові гвинти, вали, шківи та ін.), без дотримання розмірів і пропорцій.

Пасова передача, за допомогою якої можна передати обертальний рух на значну відстань, складається з ведучого вала, ведучого шківа, привідного паса, веденого шківа, веденого вала.

Шків, закріплений на валу електродвигуна свердлильного верстата, є ведучим, а шків, з’єднаний пасом з ведучим шківом, одержує від нього обертальний рух і є веденим. Відповідні назви мають і вали, на яких закріплено шківи.

Ведучі й ведені елементи пасової та зубчастої передач завжди перебувають у певній залежності один від одного.

Для кількісної оцінки зміни швидкості обертання, яка відбувається в передачі, введено поняття передаточного числа (u). Передаточне число пасової передачі залежить від співвідношення діаметрів шківів і виражається формулою:

де n₁ – частота обертання (кількість обертів за секунду) ведучого вала; n₂ – частота обертання (кількість обертів за секунду) веденого вала.

Ведуче колесо першим у передачі сприймає рух (від двигуна, іншої передачі) та передає його іншому – веденому колесу.

Якщо u = 1, то це означає, що швидкість обертання ведучого і веденого коліс однакова. Якщо u > 1, то ведуча ланка обертається швидше, ніж ведена. Якщо u < 1 - швидкість обертання ведучого колеса менша за швидкість обертання веденого.

У зубчастих передачах обертальний рух передається за допомогою зчеплення зубців ведучого та веденого коліс. Зубчасті передачі не мають проковзування, передають великі швидкості й потужності. Зубчасті

передачі знайшли широке застосування в автомобільних механізмах, тракторах, верстатах, механічних годинниках тощо. У сучасних машинах використовують зубчасті колеса від кількох міліметрів (механічний годинник) до кількох метрів (прокатний стан).

Передаточне число зубчастої передачі також можна визначити за кількістю зубців ведучого та веденого коліс за формулою:

де u – передаточне число; Z₂ – число зубців веденого колеса; Z₁ – число зубців ведучого колеса (шестірні).

На практиці передаточне число визначають рахуванням зубців кожного колеса.

За формою зубців розрізняють кілька видів зубчастих коліс: прямозубі, косозубі, шевронні (V-подібні). Кожне з’єднання має своє умовне позначення (див, табл. 2).

Ланцюгова передача — це механізм для передавання обертального руху між паралельними валами за допомогою двох зірочок та нескінченного ланцюга.

У найпростішому варіанті ланцюгова передача (мал. 181) складається з ведучої ланки 3 та веденої 1 (зірочок), які розміщені на відповідних валах, і ланцюга 2 у вигляді замкнутого контура, що знаходиться у зчепленні із зірочками. За аналогією з пасовими передачами вільний відрізок ланцюга, що набігає на ведучу зірочку 1, називається ведучою ланкою, а другий вільний – веденою. За рахунок зчеплення ланцюга із зубцями зірочок забезпечується передавання обертового руху від ведучої зірочки до веденої.

Мал. 181. Ланцюгова передача велосипеда: а – загальний вигляд; б – фрагмент передачі

Передаточне число визначається відношенням кількості зубців веденої та ведучої зірочок.

Для перетворення одного виду руху в інший, наприклад обертального в поступальний, застосовують механізми перетворення руху.

До таких механізмів можна віднести рейковий, гвинтовий і кривошипно-шатунний механізми.

Рейкові механізми перетворюють обертальний рух у поступальний і навпаки. Рейковий механізм складається із зубчастої рейки та зубчастого колеса (мал. 182).

Рейковий механізм використовується у різних приладах для точного переміщення окремих частин, наприклад шпинделя свердлильного верстата.

Мал. 182. Рейкові механізми

Мал. 183. Гвинтовий механізм

Мал. 184. Колона свердлильного верстата

Гвинтовий механізм перетворює обертальний рух у поступальний або навпаки. Він складається з гвинта 1 та гайки 2 (мал. 183). За допомогою такого механізму отримують виграш у силі. Гвинтовий механізм забезпечує велику точність переміщення.

Пригадай, у яких пристроях шкільної майстерні використовується такий механізм. Які ти знаєш побутові прилади, у яких застосовується такий механізм? Який принцип їх дії?

У свердлильному верстаті за допомогою різьби, що нарізана на колоні, та гайки можна змінити висоту корпуса верстата (мал. 184). Про особливості роботи цього механізму ти дізнаєшся на наступних уроках.

Варіанти конструкції гвинтового механізму:

• ведучий гвинт, гайка нерухома, тому гвинт, обертаючись, буде переміщуватися поступально (гвинтовий механізм у лещатах);
• ведучий гвинт (не рухається), гайка обертається, рухається поступально (механізм зміни висоти корпуса у свердлильному верстаті);
• ведуча гайка (обертається, але не рухається поступально), гвинт рухається поступально (гвинтовий механізм домкрата).

Кривошипно-шатунний механізм – це один з найпоширеніших механізмів, який застосовують у двигунах автомобілів, тракторів, мотоциклів, побутовій техніці тощо. Його використовують для перетворення обертального руху в зворотно-поступальний і навпаки.

Кривошип 1 рівномірно обертається і передає зусилля та рух через шатун 2 повзункові 3 (мал. 185).

Мал. 185. Кривошипно-шатунний механізм: загальний вигляд

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 16

Ознайомлення з механізмами обладнання шкільної майстерні

Обладнання: столярний верстак, слюсарні лещата, свердлильний верстат, ручний дриль.

Послідовність виконання роботи

1. За завданням учителя ознайомся з механізмами, які є в шкільній майстерні.

2. З’ясуй їх призначення та принцип дії.

3. Заповни таблицю.

№ з\п

Назва механізму

Назва пристосування, у якому застосовується механізм

Назва деталей, з яких складається механізм

Умовне позначення механізму

механічна передача, пасова передача, ланцюгова передача, рейковий механізм, гвинтовий механізм, кривошипно-шатунний механізм, передаточне число.

Ведене колесо — колесо, що рухається за рахунок того, хто передає рух.

Ведуче колесо — колесо, що першим у передачі сприймає рух (від двигуна, іншої передачі) та передає його іншому колесу.

Кривошип — ланка кривошипного механізму, яка може під час руху робити повний оберт навколо нерухомої осі.

Фрикціон — пристрій для передавання обертового руху між двома валами за допомогою сили тертя.

• 1. Що називають механізмом?
• 2. У чому відмінність між механізмами передачі та перетворенням руху?
• 3. Чим характеризується залежність між ведучою та веденою деталями механізмів?
• 4. З яких деталей складається ланцюгова передача?
• 5. Яка подібність та відмінність між зубчастою та ланцюговою передачами?
• 6. Які переваги рейкового механізму?
• 7. Поясніть варіанти конструкцій гвинтового механізму.
• 8. Де застосовують механізми?
• 9. Для чого застосовують умовні графічні зображення?

Тестові завдання

1. Який шків називається веденим?

• А той, що приводить у рух інший механізм
• Б той, що приводиться в рух іншим механізмом

2. На малюнку зображено.

• А механізм обертання
• Б механізм передачі руху
• В механізм зміни руху

3. На яких зображеннях показано передачі тертям?

4. На якому малюнку передаточне відношення з’єднання рівне 1?

5. На якому зображенні показано фрикційну передачу?

Як працює коробка передач в автомобілі?

В автомобілі тисячі запчастин та компонентів. Але деякі частини будь-якого автомобіля, контролюють саме те, що робить вашу машину саме транспортним засобом, який рухається, тому вони грають більш важливу роль у порівнянні з іншими агрегатами автомобіля. Наприклад, до дуже важливих частин будь-якої машини відноситься коробка передач. Без неї крутний момент від двигуна не зміг би досягти коліс і ваш автомобіль не зрушив би з місця.

Так, ми не повинні володіти поглибленими знаннями про будову автомобіля. Але, що таке коробка передач зобов’язаний знати кожен водій. Про це сьогодні й поговоримо.

Дивіться також: Десять самих дивних коробок передач

Є два основних типи коробок передач, які використовуються в більшості автомобілів на світовому авторинку – ручна і автоматична КПП. Сьогодні ми зупинимося на цих двох основних коробках передач, хоча варто відзначити, що в останні роки набирають популярність інші види трансмісій. Приміром, коробка передач з подвійним зчепленням, яка працює за принципом механічної трансмісії, але з комп’ютерним управлінням зчеплення. Електроніка сама автоматично вичавлює зчеплення, але перемикає швидкості водій. Також набули поширення безступінчатий автоматичні коробки варіатор (CVT). Принцип дії такої коробки заснований на ремінному приводі за аналогією з велосипедної ланцюговою передачею. Також в останні роки на ринку стали з’являтися автомобілі без коробок. Як правило, автомашини без трансмісії використовують тільки електричний двигун.

Перш ніж заглибитися в опис принципу роботи коробки передач, давайте позначимо основні терміни:

Передача: В даному розумінні передача представляє в коробці набір певних шестерень, які працюють синхронно разом, регулюють співвідношення між швидкістю двигуна та швидкістю колеса. Також цей термін використовується для опису кожної швидкості коробки передач. Приміром, автоматичної коробки електроніка автоматично вибирає вал із шестернями використовувати для оптимальної передачі крутного моменту. В механічній трансмісії водій самостійно вибирає необхідну швидкість.

Передаточне відношення: це відношення частоти обертання веденого вала до частоти обертання ведучого.

Зчеплення: Механізм підключення або відключення двигуна до (від) системи передачі (коробки).

Коробка передач: Механізм передачі крутного моменту від двигуна на колеса транспортного засобу.

Важіль перемикання передач: Важіль, який водій використовує для керування коробкою передач і вибору потрібної швидкості.

Тепер перейдемо безпосередньо до опису, як працюють дві найбільш поширені коробки передач.

Механічна коробка передач

Безсумнівно, в усьому світі зараз автоматична коробка передач стала найпопулярнішою. Згідно зі статистикою світових продажів автомобілів, левова частка всіх проданих нових транспортних засобів до 2014 року, були оснащені автоматичною трансмісією. Але тим не менше, механічна коробка передач всупереч прогнозам поки, що як і раніше використовується у світовій промисловості. Як правило, механічна трансмісія більш проста по своїй конструкції і за своїм принципом роботи. Саме з неї ми і почнемо.

Технології, що економлять витрату палива

По своїй основній конструкції механічна коробка являє собою набір зубчастих шестерень і валів (вхідні та вихідні вали). Шестерні одного вала взаємодіють з шестернями іншого вала. У результаті співвідношення між включеною передачею на вхідному валу і включеній передачі на вихідному валу визначає загальне передаточне число певної передачі.

Водій вибирає потрібну передачу на механічній коробці передач, переміщаючи важіль перемикання швидкостей. Важіль управляє рухом передач вздовж вхідного вала. Переміщаючи важіль вперед або назад, вибирається потрібний набір шестерень для включення необхідної передачі. Як правило, при перемиканні важеля верх або вниз два набору шестерень знаходяться на одному валу. При перемиканні важеля вліво або вправо вибір набору шестерень відбувається на різних валах.

Як їздити на механіці: Десять простих кроків

Щоб включити передачу в механічній коробці передач водій натискає спочатку на педаль зчеплення, в результаті чого крутний момент двигуна при вичавленому зчепленні не передається на коробку, оскільки двигун відключається від вхідного вала КПП. Це дозволяє за допомогою важеля коробки вибрати потрібну швидкість, підключивши потрібний набір шестерень. Після вибору необхідної передачі водій відпускає педаль зчеплення, і крутний момент починає передаватися на первинний вал і далі на вибраний вал, який у свою чергу передає крутний момент на приводу і колеса.

Автоматична коробка передач

В автоматичній коробці передач процес роботи набагато складніше на відміну від механіки. Одне з найбільш помітних відмінностей між механічною і автоматичною коробкою, це те, що автоматична трансмісія не використовує муфти. Як правило, автоматична коробка використовує гідротрансформатори, які і відключають двигун від коробки (від вала з набором шестерень).

Функція гідротрансформаторів заснована на принципах гідродинаміки, яку в рамках цієї статті пояснити реально складно. Для цього необхідно підключити математику та інші природничі науки. Але основний сенс простий. Коли двигун працює на невеликих обертах, невеликий крутний момент передається за допомогою рідини і різні канали на набір шестерень. Коли двигун працює швидко, то крутний момент передається на вали безпосередньо.

Завдяки перетворенню крутного моменту, шестерні в коробки можуть вільно робити свою роботу без участі водія. Але як коробка автоматично вибирає необхідну швидкість, яку в механічній трансмісії вибирає водій вручну?

На відміну від механіки де, як правило, конструкція коробки представляє два паралельних валу, автоматична коробка використовує планетарне розташування валів з шестернями. На відміну від механічної коробки, в автоматичній трансмісії використовується величезний вибір різних наборів шестерень, які автоматично підключаються до передачі крутного моменту в залежності від швидкості.

Замість ручного перемикання швидкостей використовується гідравлічний автоматичне перемикання швидкостей, яке управляється електронікою. Коробка управляється спеціальним модулем, який запрограмовані всі співвідношення передавальних чисел. Залежно від компонента набору планетарного механізму, електронна програма визначає яку передачу включити за допомогою гідравлічного автоматичного управління.

Що означають значки на панелі приладів автомобіля: гід

Індикатори в машині — це ледь не єдиний спосіб, через який автомобіль інформує водія про свій стан. Знаки на панелі машини максимально різні: тут і про помилку в роботі акумулятора, і про затягнутий ручник, і про рівень пального. Піктограми роблять інтуїтивно зрозумілими, але на кожній моделі вони можуть відрізнятись. Тож розберемось, що означають лампочки на панелі приладів і яку цінність для водія несе ця інформація?

З чого складається приладова панель: загальний огляд

У будь-якій моделі машини приладова панель розташовується перед очима водія. Іноді вона зміщена до центру, але однаково повернута вліво для зручності. Стандартний набір:

• спідометр для відстежування швидкості машини;
• контрольні індикатори панелі приладів, що сповіщають про роботу вузлів;
• лічильники, що показують актуальний пробіг;
• показники температури для системи охолодження;
• рівень пального;
• вимірювач обертів мотора.

Виробники авто можуть за потреби доповнювати індикатори. Деякі піктограми можуть взагалі ніколи не засвітитися або зробити це раптово — через парочку років активної їзди автомобілем. Наприклад, несправність датника дощу та снігу або перегрів каталізатора відпрацьованих газів.

Що означають датники в машині на приладовій панелі?

Виробники машин використовують схожі піктограми, адже їхнє розкодування є доволі простим. Варто вивчити базові знаки для розуміння, що відбувається з вашим авто — наприклад, що означає знак оклику в машині або людина, яка пристебнута пасом. Далі вже можна орієнтуватися за ситуацією.

Іноді індикатори перегоряють. Тоді їх треба замінювати. Цілі приладові панелі або світлодіоди для них ви можете знайти на OLX.

Типи значків за кольором

Позначки в автомобілі можна розділити за кольорами. Переважно використовують для цього червоний, помаранчевий та зелений із легким відхиленням у відтінках.

Червоні піктограми повідомляють про небезпеку чи помилку: в автомобілі або в одній із систем, що може спричинити зупинку машини. Наприклад, знак оклику в трикутнику повідомляє, що машина знайшла помилку, але не може її розпізнати. Червоний колір також використовують для нагадувань як-то пристебнути пасмо безпеки. Водію треба або зупинитися, щоб уникнути аварії на дорозі, або перевірити роботу ременя безпеки, щільність закриття дверей тощо.

Помаранчеві або жовті частіше означають необхідність щось відремонтувати, замінити деталь тощо. Якщо червоний можна розглядати як негайний заклик виправити ситуацію, помаранчевий — це необхідність звернути увагу. Наприклад, увімкнено протитуманні фари або активовано обмеження максимальної швидкості.

Зелені демонструють стабільну роботу автомобіля: увімкнено круїз-контроль, зовнішні габаритні фари тощо. Іноді зелений колір розбавляється синім. Наприклад, увімкнене дальнє світло.

16 найпоширеніших символів

Ми виділили 16 найпоширеніших піктограм, які ви можете побачити на панелі свого автомобіля. Залежно від року випуску машини їхній вигляд може дещо змінюватися. Отже, що означають значки на панелі авто:

1. Знак оклику на панелі приладів у кружечку — неправильна робота гальм.
2. Двигун або Cheak engine — несправність двигуна.
3. Прямокутник із плюсом і мінусом по боках — акумуляторна батарея не заряджається.
4. Закручена спіраль — несправність свічок розжарювання (дизельні авто).
5. Автомобіль їде слизькою дорогою — увімкнено систему стабілізації на дорозі, щоб запобігти пробуксовуванню.
6. Колонка заправки — залишився тільки резервний запас палива, треба його поновити.
7. Нога в кружечку з двома напівколами по боках — потрібно натиснути педаль гальма.
8. Термометр у рідині червоний — перегрів двигуна, синій — занадто низька температура.
9. Трикутник, вписаний у трикутник, — увімкнено аварійну сигналізацію.
10. Подвійна дуга з трьома хвилястими стрілками вгору — увімкнено обігрів лобового скла.
11. Пристебнута людина з кулею перед нею — несправність подушки безпеки.
12. Фара, повернута вправо, з однією хвилястою лінією та трьома горизонтальними рисками, — увімкнено задній протитуманний ліхтар (повернута вліво, — передній протитуманний ліхтар).
13. Місткість, схожа на витягнутий чайник з краплею, — низький тиск мастила.
14. Напис «ABS» в кружечку — на початку руху спалахує як оцінювання справності системи, посеред руху свідчить про несправність антиблокувальної системи коліс.
15. Людина, пристебнута пасмом, сидить анфас — хтось у салоні не пристебнувся.

Насправді значків на панелі приладів набагато більше. І залежно від виробників вони можуть змінювати колір. Наприклад, знак оклику в машині може бути і жовтим, і червоним: червоний свідчить про несправність, помаранчевий — про проблеми з датниками.

16 допоміжних знаків

Розділяти лампочки на панелі приладів на головні та допоміжні можна лише доволі умовно. Усі вони свідчать про певні процеси в роботі транспорту та відповідають за безпеку водія. Отже, розглянемо, що означають значки в машині на прикладі ще 16 піктограм:

1. Літера «P» з трьома лініями від неї — активовано систему допомоги під час паркування.
2. Машина зверху з відкритими дверцями — відкрито двері.
3. Коло, по боках від якого три закруглені риси — знос гальмівних колодок.
4. Фара повернута вліво із чотирма нахиленими рисами — увімкнено фари ближнього світла.
5. Машина з відчиненим капотом — відчинено капот.
6. Лампочка з рисами від неї у всі боки — увімкнено зовнішні світлові прилади.
7. Дудка — несправність реле звукового сигналу (трапляється рідко).
8. Людина анфас пристебнута пасмом, збоку від неї кулька — несправність бокових подушок безпеки.
9. Крапка, від якої розходяться дві риски, по боках вертикальні риси — несправність дросельного клапана впускної системи.
10. Фара повернута вліво із чотирма рівними рисами — увімкнено дальнє світло
11. Напис «EPS» в кружечку — несправності контролю тяги (на машинах VW та Mercedes-Benz).
12. Відчинений багажник у машині — відкрито багажник або нещільне прилягання замків.
13. Літера P в кружечку — активовано стоянкове гальмо.
14. Знак оклику в шестерні — несправність автоматичної коробки передач.
15. Дві стрілки вправо та вліво — активовано покажчики поворотів.
16. Напис «RBS» в кружечку — несправність реле блокування стартера.

Усі ці значки можуть дещо відрізнятися за зовнішнім виглядом. Один і той самий знак може горіти різними кольорами. Наприклад, зелений повідомляє про справність усієї системи чи правильне виконання конкретної функції. Тоді як помаранчевий попереджає вас про можливу небезпеку, тимчасовий збій у цій системі тощо. Червоний уже потребує від вас терміново зупинитися та обстежити машину, інакше серйозна проблема призведе до аварії.

Ви можете детально вивчити позначки в інструкції конкретно до вашого автомобіля, оскільки у кожного виробника можуть бути окремі піктограми, що повідомляють про роботу специфічних систем. Наприклад, у концерну VW та Mercedes-Benz доволі багато власних індикаторів.