Презентация на тему: Механические передачи трением

Передача вращательного движения производится одним из следующих способов: Передача вращательного движения производится одним из следующих способов: непосредственным соприкосновением двух тел, одно из которых связано жестко с ведущим, а другое — с ведомым валом; посредством гибких тел, сцепляющихся с телами, жесткосвязанными с ведущим и ведомым валами. Первый из этих способов осуществляется в передачах фрикционной, зубчатой и червячной, второй — в передачах ременной и цепной. Передача вращательного движения может производиться с увеличением или уменьшением угловой скорости вращения, а также без ее изменения.

Передачи по принципу работы разделяются на: Передачи по принципу работы разделяются на: Передачи зацеплением: с непосредственным контактом (зубчатые и червячные); с гибкой связью (цепные, зубчато-ременные). Передачи трением (сцеплением трущихся поверхностей): с непосредственным контактом поверхностей (фрикционные); с гибкой связью (ременные).  

Отношение угловых скоростей вращения обоих валов называется передаточным отношением. Передаточное отношение может быть, следовательно, выражено отношением угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала или наоборот. Отношение угловых скоростей вращения обоих валов называется передаточным отношением. Передаточное отношение может быть, следовательно, выражено отношением угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала или наоборот. Передаточное отношение в направлении силового потока, т. е. отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого, называется передаточным числом.

Передают движение за счёт сил трения (лат. frictio – трение). Простейшие передачи состоят из двух цилиндрических или конических роликов - катков. Передают движение за счёт сил трения (лат. frictio – трение). Простейшие передачи состоят из двух цилиндрических или конических роликов - катков. Главное условие работы передачи состоит в том, что момент сил трения между катками должен быть больше передаваемого вращающего момента. Передаточное отношение цилиндрической фрикционной передачи определяют как отношение частот вращения или диаметров тел качения.  U = n1/n2=D2/[D1(1- )], где ε – коэффициент скольжения (0,05 - для передач "всухую"; 0,01 – для передач со смазкой и большими передаточными отношениями).

Поскольку всё это следствие высоких контактных напряжений сжатия, то в качестве проектировочного выполняется расчёт по допускаемым контактным напряжениям . Здесь применяется формула Герца-Беляева, которая, собственно говоря, и была выведена для этого случая. Исходя из допускаемых контактных напряжений, свойств материала и передаваемой мощности определяются диаметры фрикционных колёс: Поскольку всё это следствие высоких контактных напряжений сжатия, то в качестве проектировочного выполняется расчёт по допускаемым контактным напряжениям . Здесь применяется формула Герца-Беляева, которая, собственно говоря, и была выведена для этого случая. Исходя из допускаемых контактных напряжений, свойств материала и передаваемой мощности определяются диаметры фрикционных колёс:

Основные требования к материалам фрикционных колёс: высокая износостойкость и поверхностная прочность; высокий коэффициент трения (во избежание больших сил сжатия); высокий модуль упругости (чтобы площадка контакта, а значит и потери на трение были малы).

Достоинства фрикционных передач: Достоинства фрикционных передач: простота тел качения; равномерность вращения, что удобно для приборов; возможность плавного регулирования скорости; отсутствие мёртвого хода при реверсе передачи. Недостатки фрикционных передач: потребность в прижимных устройствах; большие нагрузки на валы, т.к. необходимо прижатие дисков; большие потери на трение; повреждение катков при пробуксовке; неточность передаточных отношений из-за пробуксовки.

Являются разновидностью фрикционных передач, где движение передаётся посредством специального кольцевого замкнутого ремня. Ременные передачи применяются для привода агрегатов от электродвигателей малой и средней мощности; для привода от маломощных двигателей внутреннего сгорания.

Ремни имеют различные сечения: Ремни имеют различные сечения: а) плоские, прямоугольного сечения; б) трапециевидные, клиновые; в) круглого сечения; г) поликлиновые.

Достоинства ременных передач: Достоинства ременных передач: передача движения на средние расстояния; плавность работы и бесшумность; возможность работы при высоких оборотах; дешевизна. Недостатки ременных передач: большие габариты передачи; неизбежное проскальзывание ремня; высокие нагрузки на валы и опоры из-за натяжения ремня; потребность в натяжных устройствах; опасность попадания масла на ремень; малая долговечность при больших скоростях.

Для создания трения ремень надевают с предварительным натяжением Fo. В покое или на холостом ходу ветви ремня натянуты одинаково. При передаче вращающего момента Т1 натяжения в ветвях перераспределяются: ведущая ветвь натягивается до силы F1, а натяжение ведомой ветви уменьшается до F2. Составляя уравнение равновесия моментов относительно оси вращения имеем –T1 + F1D1/2 – F2D2/2 = 0 или F1 – F2 = Ft, где Ft – окружная сила на шкиве Ft = 2T1/D1. Для создания трения ремень надевают с предварительным натяжением Fo. В покое или на холостом ходу ветви ремня натянуты одинаково. При передаче вращающего момента Т1 натяжения в ветвях перераспределяются: ведущая ветвь натягивается до силы F1, а натяжение ведомой ветви уменьшается до F2. Составляя уравнение равновесия моментов относительно оси вращения имеем –T1 + F1D1/2 – F2D2/2 = 0 или F1 – F2 = Ft, где Ft – окружная сила на шкиве Ft = 2T1/D1.

При холостом ходе и с нагрузкой При холостом ходе и с нагрузкой

Общая длина ремня не зависит от нагрузки , следовательно, суммарное натяжение ветвей остаётся постоянным: F1 + F2 = 2Fo. Таким образом, получаем систему двух уравнений c тремя неизвестными: Общая длина ремня не зависит от нагрузки , следовательно, суммарное натяжение ветвей остаётся постоянным: F1 + F2 = 2Fo. Таким образом, получаем систему двух уравнений c тремя неизвестными: F1 = Fo + Ft/2; F2 = Fo – Ft/2. Эти уравнения устанавливают изменение натяжения ветвей в зависимости от нагрузки Ft, но не показывают нам тяговую способность передачи, которая связана с силой трения между ремнём и шкивом. Такая связь установлена Л.Эйлером с помощью дифференциального анализа.

Рассмотрим элементарный участок ремня dφ. Для него dR – нормальная реакция шкива на элемент ремня, fdR – элементарная сила трения. По условию равновесия суммы моментов Рассмотрим элементарный участок ремня dφ. Для него dR – нормальная реакция шкива на элемент ремня, fdR – элементарная сила трения. По условию равновесия суммы моментов rF + rfdR – r(F + dF) = 0. Сумма горизонтальных проекций сил: dR – Fsin(dφ/2) – (F+dF)sin(dφ/2) = 0. Отбрасывая члены второго порядка малости и помня, что синус бесконечно малого угла равен самому углу, Эйлер получил простейшее дифференциальное уравнение: dF/F = f dφ.

Интегрируя левую часть этого уравнения в пределах от F1 до F2, а правую часть в пределах угла обхвата ремня получаем: F1 = F2 e fα. Интегрируя левую часть этого уравнения в пределах от F1 до F2, а правую часть в пределах угла обхвата ремня получаем: F1 = F2 e fα. Теперь стало возможным найти все неизвестные силы в ветвях ремня: F1 = Ft efα /(efα-1); F2 = Ft /(efα-1); Fo = Ft (efα+1) / 2(efα-1 ). При круговом движении ремня на него действует центробежная сила Fv = ρSv2, где S - площадь сечения ремня.

В ремне действуют следующие напряжения: В ремне действуют следующие напряжения: предварительное напряжение (от силы натяжения Fo) o = Fo / S; "полезное" напряжение (от полезной нагрузки Ft) п = Ft / S; напряжение изгиба и = δ Е / D (δ – толщина ремня, Е – модуль упругости ремня, D – диаметр шкива); напряжения от центробежных сил v = Fv / S.

Наибольшее суммарное напряжение возникает в сечении ремня в месте его набегания на малый шкив Наибольшее суммарное напряжение возникает в сечении ремня в месте его набегания на малый шкив max = o + п + и + v.   При этом напряжения изгиба не влияют на тяговую способность передачи, однако являются главной причиной усталостного разрушения ремня.

Силы натяжения ветвей ремня (кроме центробежных) воспринимаются опорами вала. Равнодействующая нагрузка на опору Силы натяжения ветвей ремня (кроме центробежных) воспринимаются опорами вала. Равнодействующая нагрузка на опору Fr ≈ 2 Focos(β/2). Обычно эта радиальная нагрузка на опору в 2 … 3 раза больше передаваемой ремнём вращающей силы.

1.Выбирают тип ремня. 1.Выбирают тип ремня. 2.Определяют диаметр малого шкива D1=(110…130)(N/n)1/3, где N–мощность, КВТ, n–частота вращения, об/мин. 3.Выбирают межосевое расстояние, подходящее для конструкции машины 2(D1+D2) ≤a≤15м. 4.Проверяют угол обхвата на малом шкиве: α1=180о-57о(D2-D1)/a, рекомендуется [α1]≥150о, при необходимости на ведомой нити ремня применяют натяжной ролик, который позволяет даже при малых межосевых расстояниях получить угол обхвата более 180о.

5.По передаваемой мощности N и скорости v ремня определяют ширину b≥N/(vz[p]) и площадь ремня F≥N/(v[k]), где [p] –допускаемая нагрузка на 1мм ширины прокладки, [k] – допускаемая нагрузка на единицу площади сечения ремня. 5.По передаваемой мощности N и скорости v ремня определяют ширину b≥N/(vz[p]) и площадь ремня F≥N/(v[k]), где [p] –допускаемая нагрузка на 1мм ширины прокладки, [k] – допускаемая нагрузка на единицу площади сечения ремня. 6.Подбирают требуемый ремень по ГОСТ . 7.Проверяют ресурс передачи N=3600vzшT. 8.Вычисляют силы, действующие на валы передачи FR= Focos(β/2).  

1.Выбирают по ГОСТ профиль ремня. Большие размеры в таблицах ГОСТ соответствуют тихоходным, а меньшие – быстроходным передачам. 1.Выбирают по ГОСТ профиль ремня. Большие размеры в таблицах ГОСТ соответствуют тихоходным, а меньшие – быстроходным передачам. 2.Определяют диаметр малого шкива. 3.Выбирают межосевое расстояние, подходящее для конструкции машины 0,55(DM+Dб)+h ≤ a ≤ 2(D1+D2), где h – высота сечения ремня. 4.Находят длину ремня и округляют её до ближайшего стандартного значения. 5.Проверяют частоту пробегов ремня и если она выше допустимой, то увеличивают диаметры шкивов или длину ремня.

6. Окончательно уточняют межосевое расстояние. 6. Окончательно уточняют межосевое расстояние. 7. Определяют угол обхвата на малом шкиве α1 = 180о-57о(D2-D1)/a, рекомендуется [α1] ≥ 120о. 8. По тяговой способности определяют число ремней. 9. При необходимости проверяют ресурс. 10. Вычисляют силы, действующие на валы передачи.

Шкивы плоскоременных передач имеют: обод, несущий ремень, ступицу, сажаемую на вал и спицы или диск, соединяющий обод и ступицу. Шкивы плоскоременных передач имеют: обод, несущий ремень, ступицу, сажаемую на вал и спицы или диск, соединяющий обод и ступицу. Шкивы обычно изготавливают чугунными литыми, стальными, сварными или сборными, литыми из лёгких сплавов и пластмасс. Диаметры шкивов определяют из расчёта ременной передачи, а потом округляют до ближайшего значения из ряда R40 . Ширину шкива выбирают в зависимости от ширины ремня.

Чугунные шкивы примеряются при скоростях до Чугунные шкивы примеряются при скоростях до 30 - 45 м/с. Стальные сварные шкивы применяются при скоростях 60 – 80 м/с. Шкивы из легких сплавов перспективны для быстроходных передач до 100 м/c. Шкивы малых диаметров до 350 мм имеют сплошные диски. Шкивы больших диаметров – ступицы переменного сечения.

Клиноременные шкивы выполняются из тех же материалов, что и плоскоременные. Клиноременные шкивы выполняются из тех же материалов, что и плоскоременные.

Материалы клиновых ремней в основном те же, что и для плоских. Выполняются прорезиненные ремни с тканевой обёрткой для большего трения, кордотканевые (многослойный корд) и кордошнуровые ремни (шнур, намотанный по винтовой линии), ремни с несущим слоем из двух канатиков. Иногда для уменьшения изгибных напряжений применяют гофры на внутренней и наружных поверхностях ремня. Клиновые ремни выпускают бесконечными (кольца). Угол клина ремня 40о. Материалы клиновых ремней в основном те же, что и для плоских. Выполняются прорезиненные ремни с тканевой обёрткой для большего трения, кордотканевые (многослойный корд) и кордошнуровые ремни (шнур, намотанный по винтовой линии), ремни с несущим слоем из двух канатиков. Иногда для уменьшения изгибных напряжений применяют гофры на внутренней и наружных поверхностях ремня. Клиновые ремни выпускают бесконечными (кольца). Угол клина ремня 40о.

Ременные вариаторы получили широкое применение (сельхозмашины, станки и др.) благодаря простой конструкции и невысокой стоимости. Ременные вариаторы получили широкое применение (сельхозмашины, станки и др.) благодаря простой конструкции и невысокой стоимости. Промышленность выпускает мотор-вариаторы и автономные вариаторы. Их недостатки обусловлены значительными габаритами и сравнительно небольшим диапазоном регулирования.

В вариаторах с плоским ремнем скорость регулируется в узких пределах" за счет осевого перемещения ремня. В вариаторах с плоским ремнем скорость регулируется в узких пределах" за счет осевого перемещения ремня. Они имеют невысокую тяговую способность, большие габариты, поэтому применяются редко. Клиноременные вариаторы более компактны, надежны в эксплуатации и имеют больший диапазон регулирования.

На рис. 1 показаны типичные схемы вариаторов, состоящих из двух раздвижных конусов {раздвижных шкивов) и клиново­го ремня (обычного или специального, вариаторного). На рис. 1 показаны типичные схемы вариаторов, состоящих из двух раздвижных конусов {раздвижных шкивов) и клиново­го ремня (обычного или специального, вариаторного). Скорость регулируют путем изменения диаметров одного (рис. 1, а) или одновременно двух (рис. 1, б) шкивов при осевом смещении конических дисков. Если в передаче регулируется один шкив, то при этом принудительно изменяется межосевое расстояние.

За счёт каких сил передают движение фрикционные передачи ? За счёт каких сил передают движение фрикционные передачи ? Каковы достоинства и недостатки фрикционных передач ? Какой деталью выделяются ременные передачи среди фрикционных ? Какие силы действуют в ремне ? Какие нагрузки действуют на опоры валов колёс ременной передачи ? В чем преимущество клиноременных вариаторов перед плоскоременными?