Передачи вращательного движения
Передача – устройство, главная функция которого передача энергии на расстояние, в зависимости от способа передачи энергии, они могут быть: механические, электрические, пневматические, гидравлические. В курсе деталей машин мы будем изучать только механические передачи вращательного движения.
Механической передачей называется механизм, который преобразует параметры движения источника энергии (двигателя) при передаче исполнительным органам, в этом случае передача осуществляет согласование параметров движения двигателя и исполнительного рабочего органа.
Передачи вращательного движения по способу соединения тел вращения бывают: 1) передачи с контактом тел вращения – зубчатые, червячные, фрикционные, винтовые, 2) передачи гибкой связью – ремённые и цепные; по способу передачи движения – передачи с зацеплением (зубчатые, червячные, цепные), трением – ременные и фрикционные.
3.10.1. Кинематические и силовые параметры передач
Это параметры, характеризующие вращательное движение элементов передач:
1) Частота вращения, n (об/мин), выражается через угловую скорость (рад/с):
, (3.14)
2) Крутящий момент на валу T, Нм
3) Окружная скорость (Н) – сила вызывающая вращение тел или сопротивление вращению и направленная по касательной к траектории точки ее приложения.
, (3.15)
4) Мощность на валу, Р, Вт:
; (3.16)
. (3.17)
3.10.2. Передаточное отношение и КПД механизма
Отношение угловых скоростей ведущих и ведомых тел называется передаточным отношением.
. (3.18)
Для одноступенчатого редуктора:
, (3.19)
Передаточное отношение привода состоящего из нескольких передач, расположенных последовательно, равно произведению передаточных чисел всех его передач.
, (3.20)
где n – число передач, входящих в привод.
КПД привода равен отношению мощности на ведомом и ведущем валах:
, (3.21)
В общем случае КПД привода состоящего из нескольких передач равен произведению КПД передач входящих в привод:
. (3.22)
3.10.3. Ременные и цепные передачи
Передача вращения посредством ремня, надетого на шкивы, называется ременной передачей (Рис. 3.18).
Рис. 3.18. Ременные передачи
Ременные передачи применяют преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях или высокие скорости не позволяют применять другие виды передач.
Ременные передачи бывают: По форме поперечного сечения ремня: плоскоременные (а), клиноременные (б), круглоременные (г) а также передачи с зубчатыми ремнями (в, д, е) (Рис. 3.19).
а) б)
в г
д е
Рис. 3.19. Формы поперечного сечения ремней
Плоскоременные передачи более простые по конструкции, однако, клиноременные обладают большей нагрузочной способностью.
Ременные передачи по расположению осей валов подразделяются:
1) Открытыми с параллельно расположенными осями валов и вращением шкивов в одном направлении, 2) перекрестные, с параллельными осями валов и вращением шкивов в противоположных направлениях, 3) полуперекрестные со скрещивающими осями валов, 4) угловые со скрещивающимися или пересекающимися осями валов.
По способу натяжения ремня: с периодическим натяжением (перемещением опоры шкива); с автоматическим натяжением (натяжным роликам).
Преимущества ременных передач: 1) возможность больших межосевых расстояний, 2) плавность работы, гашение ударов за счет эластичности ремня и возможности проскальзывания, 3) простота конструкции и эксплуатации, 4) возможность передачи большого диапазона мощностей и скоростей, 5) относительно высокий КПД.
Недостатки: 1) относительно большие размеры передачи, 2) непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания, 3) повышенная нагрузка на валы от натяжения ремня, 5) не долговечность ремней в среднем 2-3 тысячи часов работы.
Материал ремней: материал ремня должен обеспечивать надежность сцепления со шкивами и достаточную долговечность. Самые распространенные – резинотканевые ремни, кожаные, хлопчатобумажные цельнотканые, полимерные.
Клиновые ремни наиболее распространены и имеют трапециидальное сечение и выпускается 2-х типов: корд-шнуровые (а) и корд-тканевые (б) (Рис. 3.20). Корд шнуровые ремни более гибкие и долговечные поэтому применяются для более сложных условий работы.
а) б)
Рис. 3.20. Типы клиновых ремней
3.10.4. Расчет и проектирование ременных передач
Основными критериями работоспособности ременных передач являются: тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом; долговечность ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением от усталости (Рис. 3.21).
Геометрические параметры ременных передач: аw – межосевое расстояние передачи, d 1 и d2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов, α1, α2 – угол обхвата ведущего и ведомого шкивов.
1) Передаточное отношение передачи:
. (3.23)
Рис. 2.21. Схема ременной передачи
С учетом скольжения ремня:
. (3.24)
где ξ(дзетта) – коэффициент скольжения ремня ξ = 0,01…0,02.
Передаточное отношение ременной передачи обычно не превышает шести;
2) Скорость ремня
. (3.25)
3) Угол обхвата меньшего шкива
. (3.26)
4) Длина ремня
. (3.27)
3.10.5. Силовые взаимодействия в ременной передаче
Окружная сила ременной передачи:
, (3.28)
где F1 – натяжение ведущей ветви,
F2 – натяжение ведомой ветви.
Р1 – мощность на ведомом шкиву,
V – скорость ремня,
кg – коэффициент динамической нагрузки.
Окружная скорость равна:
, (3.29)
Сила начального натяжения:
, (3.30)
где А – площадь поперечного сечения ремня,
σ0 - начальное напряжение в ремне.
, (3.31)
Решая совместно выражения (3.30) и (3.31) получим:
; (3.32)
. (3.33)
Уравнения (3.32, 3.33) представляют систему 2-х уравнений с тремя неизвестными, для его решения Эйлером было получено уравнение, представляющее собой зависимость между силой трения ремня о шкив и тяговой способностью передачи:
, (3.34)
где е = 2,71, f – коэффициент трения ремня о шкив, α 
- угол обхвата шкива ремнем.
Решая совместно уравнения (3.30) и (3.34) получим выражения:
, (3.35)
, (3.36)
. (3.37)
Формулы (3.36 и 3.37) устанавливают связь сил натяжения ветвей работающей передачи с величиной нагрузки Ft и факторами трения (f и α). Они позволяют также определить минимально необходимую величину предварительного натяжения ремня F0 , при которой еще возможна передача заданной нагрузки Ft:
Если: 
, (3.38)
то в передаче начнется буксование ремня.
Тяговая способность передачи характеризуется величиной максимально допустимой окружной силы Ft или полезного напряжения σF,учитывая формулы (3.34-3.36), можно сделать вывод, что допустимое по условию отсутствия буксования напряжение возрастает с увеличением напряжения от предварительного натяжения σ0:
. (3.39)
Практика показывает, что происходит значительное снижение долговечности ремня с увеличением σ0.
Силы натяжения ветвей ремня передаются на валы и опоры. Равнодействующая нагрузку можно определить по формуле:
. (3.40)
Обычно R в два, три раза больше окружной силы Ft.
Дата добавления: 2015-02-10; просмотров: 8405;