Ім'я файлу: ФРИКЦІЙНІ ПЕРЕДАЧІ_реферат_11_стор.docx Розширення: docx Розмір: 398кб. Дата: 21.04.2022 скачати Міністерство освіти і науки України Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» Кафедра автоматизації теплоенергетичних систем Розрахункова графічна робота з прикладної механіки на тему: «Фрикційні передачі» Виконали: Студенти 2-го курсу Групи ТО-81, ТЕФ Костючик Андрій Дука Тетяна Перевірив: Коваль О.Д. Київ-2020 Мета: розглянути теоретичний матеріал по фрикційних передачах та її розрахунках. Провести розрахунки. Фрикційна передача[1] - найпростіша фрикційна передача (ФП) складається з 2-х котків, притиснутих один до одного деякою силою Q(рис.1). Обертання і передача моменту відбувається за рахунок сил тертя. Фрикційні передачі передають обертовий рух, або перетворюють обертовий в поступальний (колесо-рейка, прокатні стани) і навпаки ( в приладах – привод стрілки). Основна кінематична характеристика - передатне відношення i (рис.1) Класифікація фрикційних передач[1]. За призначенням: - з постійним передатним відношенням - зі змінним передатним відношенням (варіатори) З а розташуванням валів: -з паралельними осями валів(рис.2а); -з перетинаючимися осями валів(рис.2б); За формою поверхні котків: (рис.2а); (рис.2б); -циліндричні; -конічні; -кульові; -торові; -з клиновим ободом; З а розташуванням точок дотикання: -зовнішнє дотикання(рис.3а); -внутрішнє дотикання(рис.3б); (рис.3а) (рис.3б) За способом притискання котків: - з постійним; - з автоматично регульованим. Застосування: ФП з і=const використовують рідко, переважно в кінематичних ланках приладів, де потрібна плавність рухів, безшумність, безударність включення на ходу та ін., в ковальсько-пресувальному обладнанні. Варіатори використовують як в кінематичних, так і в силових передачах. Параметри передачі: i = ω1/ω2 Явище ковзання в контакті котків[1] Ковзання – причина спрацювання котків, зменшення ККД, мінливість передатного відношення. Розрізняють три види ковзання: буксування, пружне ковзання, геометричне ковзання. Буксування – виникає під час перевантаження передачі. Ведений коток зупиняється, а ведучий ковзає по ньому, спричиняючи його місцеве спрацювання, вихід з ладу. При проектуванні потрібно передбачити запас зчеплення котків. Пружне ковзання – пов’язане з пружними деформаціями котків у зоні їхнього контакту. (рис.4) На (рис.4) видно, що під дією зусиль Q лінійний контакт перетворюється у контакт по площині ab. Ділянки поверхні ведучого котка 1 наближаються до точки b стиснутими, а відходять від точки a розтягнутими. На веденому котку, навпаки, ділянки робочої поверхні наближаються від точки а стиснутими, а відходять від точки b розтягнутими. У межах ab (рис.4) відбувається пружне видовження поверхні котка 1 і пружне стискання поверхні котка 2, що спричиняє пружне ковзання і відставання веденого котка від ведучого. V1, V2 – колові швидкості точок, розміщених на циліндричній поверхні ведучого і веденого котків. Коефіцієнт пружного ковзання котків (1) Коефіцієнт ε залежить від пружних властивостей матеріалу котків і визначається дослідним шляхом. Для сталевих котків ε ≈ 0.002 , для текстоліту-сталі ε ≈ 0.01, для гуми-сталі ε ≈ 0.03 . Геометричне ковзання – обумовлене різницею у значеннях швидкостей контактуючих точок ведучого та веденого котків (рис.5). Колова швидкість точки на поверхні котка 1 однакова по всій його ширині і дорівнює V1. Швидкість V2 різних точок поверхні колеса 2 змінюється пропорційно відстані від осі. Рівність V1=V2 досягається для однієї точки лінії контакту Р, що називається полюсом кочення. При холостому ході Р лежить посередині лінії контакту. З навантаженням Р зміщується від середини на деяку відстань. У всіх інших точках лінії контакту спостерігається ковзання із швидкістю . Найдосконалішими є передачі, в яких немає геометричного ковзання. Застосування[1] Фрикційні передачі використовують не тільки для передавання обертового руху, але широко застосовують для перетворення обертового руху в поступальний — у всіх наземних транспортних машинах (колесо і рейка або дорога), а також у металургійній (рис.6) промисловості (прокатні стани), де передавання руху за рахунок тертя є основою технологічного процесу. Вигідне застосування фрикційних передач у варіаторах — механізмах для безступеневого регулювання кутової швидкості. За допомогою фрикційної передачі можна забезпечити достатньо велике передавальне число, але через обмеження габаритних розмірів передачі рекомендують брати U ≤ 10. ККД фрикційних передач коливається в межах η = 0,90...0,95. Матеріали та конструкції деталей фрикційних передач[1] Матеріали котків повинні задовольняти такі вимоги: високі модуль пружності Е, коефіцієнт тертя, контактна міцність, зносостійкість. Матеріали пари ведучий – ведений коток: 1) загартована сталь – загартована сталь -> висока несуча швидкість, високий к.к.д.; найкраще - сталь ШХ15; для тихохідних передач – 40Х, 40ХН; 2) чавун – чавун(або сталь) -> висока несуча здатність, малі габарити; 3) текстоліт, фібра – сталь, чавун -> великий коефіцієнт тертя, менша сила притискання, (середньо і мало навантажені передачі); 4) шкіра, гума – сталь, чавун -> високий коефіцієнт тертя, мала стійкість проти спрацьовування (мало навантажені передачі, передачі в приладах). Конструкція котків визначається здебільшого матеріалом (рис.6). Металеві котки можуть працювати зі змащуванням і без змащування, неметалеві - без змащування. Ведучий коток – із більш м’якого матеріалу, щоб запобігти місцевому спрацюванні веденого котка при буксуванні. Фрикційна передача має такі переваги: - простота, дешевизна виготовлення; - плавність, безшумність при високих швидкостях; - запобігає поломкам елементів машин (проковзування при перевантаженні); - можливість здійснення безступінчастого регулювання передатного відношення. Фрикційна передача має недоліки: - несталість передатного відношення; - потреба застосування натискних пристроїв; - високе навантаження на вали та опори валів; - небезпека пошкодження котків при буксуванні (рис.6) Геометричний розрахунок[1] Основні розміри: (рис.7) d1,d2 – діаметри котків; a – міжосьова відстань; b – ширина котків; (рис.7) «+» - зовнішнє дотикання; (1) «-» - внутрішнє дотикання; (2) де = 0,2…0,4 – коефіцієнт ширини котків. Більші значення – для точних закритих передач. Менші значення – для менш точних відкритих Кінематичний розрахунок[1] Передатне відношення i . Кутові швидкості котків Звідси . Враховуючи одержимо (3) В розрахунках силових передач (4) Зусилля в циліндричній фрикційній передачі[1](рис.8) Колова сила –обертальні моменти. Сила тертя Для запобігання буксуванню, необхідно, щоб > або де К- коефіцієнт запасу зачеплення котків Підставляючи значення величин, маємо . (5) К=1,3…1,5-для силових переадач; К=2,5…3-для кінематичних передач. Під час роботи Сили, що діють на вали, (рис.8) Розрахунок котків наміцність[1]Види руйнування котків і критерії їх розрахункуВ зоні контакту котків виникають значні контакті напруження, які мають циклічний характер (один цикл за один оберт) і спричиняють руйнування поверхні котків. Металеві котки в умовах змащування – руйнування поверхонь внаслідок втомного викришування . Котки без мастила – руйнування внаслідок нагрівання та відшаровування частинок матеріалу робочої поверхні. Щоб запобігти руйнуванню металевих котків необхідно обмежити контактні напруження. Робочі поверхні неметалевих котків зазнають спрацювання через значно більше пружне ковзання у зоні контакту. Зменшити спрацювання можна обмеженням тиску на поверхні по довжині контакту. Допустимі контактні напруження і тиски встановлюються на основі досвіду експлуатації передач. Металеві котки[1] Металеві котки розраховуються на контактну міцність. Умова контактної міцності робочих поверхонь де - контактні напруження. Згідно з формулою Герца за лінійного дотикання деталей , (6) Розрахунковий тиск по ширині котків (з врахування формули 5) ,(7) де – параметр, що враховує пружні властивості матеріалу котків; – коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу навантаження по ширині котків =1,1..1,3 . Менші значення для точно виготовлених і змонтованих передач при відносно невеликій ширині котків. , (8) де – зведений радіус кривини поверхні котків; Підставляючи (7) і (8) в (6), одержимо умову міцності для перевірного розрахунку , (9) Параметри визначається за формулою , (10) де - модулі пружності і коефіцієнти Пуассона матеріалу котків. Якщо котки з однакового матеріалу (11) Для сталевих котків: (E=2.15*10^5МПа, =0,3) = 275МПа^1/2 Для чавуних котків: = 210МПа^1/2 Для поєданання чавун-сталь: = 235МПа^1/2 Неметалеві котки[1] Розрахувуються на стійкість проти спрацювання Умова обмежена тиску у контакті: З врахуванням (7) маємо: (10) Проектувальний розрахунок[1] При проектувальному розрахунку визначаємо міжосьову відстань а. Для металевих котків Підставляємо в (9) значення величин згідно з (1),(2),(5): , , Одержимо: Звідси (12) Одиниці виміру: -МПа, -Н*мм, -МПа, а-мм. Для неметалевих котків[1] Підставляємо в (10) значення величини згідно з (1),(2),(5) отримаємо (13) Розрахунок фрикційних передач[2] розрахунку фрикційної передачі з металевими колесамиВихідні дані: тип передачі – циліндрична, з гладкими робочими поверхнями, відкрита; потужність передачі 1,7 кВт; частота обертання ведучого колеса 1450 об/хв ( рад/с); передаточне число u = 2,5; необхідний коефіцієнт тертя коліс приймаємо коефіцієнт запасу зчеплення . режим роботи - робота безперервна, без значних динамічних навантажень; колеса працюють при достатньому змащенні. Розрахунок фрикційної передачі потрібно робити в такій послідовності:1. Вибираємо матеріали коліс передачі. За основу беремо матеріали коліс: ведучого - сталь ШХ 15 з модулем пружності МПа; веденого - сталь 45 з модулем пружності МПа, для яких допустиме контактне напруження = 500 МПа. 2. Знаходимо приведений модуль пружності. Оскільки , МПа. 3. Приймаємо коефіцієнт відносної ширини коліс 4. Знаходимо міжосьову відстань передачі: = = =133 мм Приймаємо мм. 5. Знаходимо діаметри коліс: 80мм , мм. 6. Знаходимо ширину коліс: мм. . Приймаємо, враховуючи можливе осьове переміщення коліс: мм; мм. 7. Знаходимо необхідне зусилля притиску колес 8399 Н 8. Знаходимо навантаження на вали фрикційної передачі 8405, де 280 Н Висновок: В даній розрахункові роботі ознайомились з теоретичним матеріалом з теми «Фрикційні передачі». Провели розрахунок фрикційної передачі з металевими колесами, а саме геометричні параметри, необхідне зусилля притиску колес та яке навантаження на вали. Список використаних джерел інформації: http://mmi-dmm.kpi.ua/images/pdf/Detali_Mash/03.PDF https://studfile.net/preview/5009612/page:7/ |