Ім'я файлу: ФРИКЦІЙНІ ПЕРЕДАЧІ (2).docx
Розширення: docx
Розмір: 398кб.
Дата: 25.05.2020
Пов'язані файли:
Асканія-Нова.docx
ПРОГРАМА ПАРТІЇ.docx
Шановні клієнти.docx
безпека.docx

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 розрахунку


В 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 колесами


Вихідні 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:

  1. http://mmi-dmm.kpi.ua/images/pdf/Detali_Mash/03.PDF

  2. https://studfile.net/preview/5009612/page:7/

скачати

© Усі права захищені
написати до нас