Классификация и область применения.

Лекция 3

 «Передачи гибкой связью»

Основные понятия.

Механические устройства, применяемые для передачи энергии от источника к потребителю с изменением угловой скорости или вида движения называют механическими передачами или просто передачами.

По способу передачи движения передачи классифицируют на передачи трением - фрикционные, ременные и передачи зацеплением - зубчатые, червячные, цепные.

По другой классификации их разделяют на:

1. Передачи с непосредственным контактом - фрикционные, зубчатые и др.

2. Передачи с промежуточным гибким звеном (связью) – ременные и цепные.

ПЛАКАТ 3

 

Основные параметры и характеристики вращательного движения.

 

ПЛАКАТЫ 4,5

Быстрота вращательного движения характеризуются:

1. угловой скоростью – ω (рад/ c), (с-1);

2. частотой вращения – n (об/мин), (мин-1);

которые связаны между собой соотношением:     

    

3. Линейная – окружная скорость точки вращающегося тела - v (м/с) определяется по формуле:

где r и d в метрах.

 

4. Работа – А (Дж) равна произведению вращающего момента на угол поворота:

5. Мощность – Р (Вт) равна работе в единицу времени:    

6. Вращающий момент:

При изучении механических передач необходимо помнить следующее:

1. Момент движущих сил - Т₁ всегда приложен к ведущему валу передачи О₁ и имеет направление, совпадающее с направлением вращения этого вала – ω ₁.

2. Момент сил сопротивления - Т₂ всегда приложен к ведомому валу передачи О₂ и имеет направление, противоположное направлению вращения этого вала – ω ₂.

ПЛАКАТ 6

3. Передаточным отношением i называют отношение угловых скоростей:

для передач зацеплением:                 

 

где и – передаточное число; z ₁ и z ₂ – числа зубьев.

 

4. КПД механической передачи:

 

      

Ременные передачи.

ПЛАКАТ 7,8

Классификация и область применения.

РП относятся к передачам трением с гибкой связью. Обычно они применяются в качестве понижающих на быстроходных ступенях приводов, при мощностях Р ≤ 50 кВт, линейных скоростях ремня v = 5…40 м/с, и передаточных отношениях i = 1…6. Они состоят из двух или большего числа шкивов и замкнутого ремня, надетого на шкивы с натяжением.

В зависимости от профиля сечения ремня различают:

а) плоскоременную передачу;

б) клиноременную передачу;

в) поли-клиноременную передачу;

г) круглоременную передачу,

д) передачу зубчатым ремнем,  которая  относится  к  передачам зацеплением с гибкой связью и имеет передаточные отношения i до 12.

 

Достоинства и недостатки.

 

Достоинства ременной передачи:

1. простота конструкции и малая стоимость;

2. способность передавать движение на большие расстояния (до 15 метров);

3. плавность и бесшумность работы;

4. смягчение вибрации и толчков;

5. способность пробуксовывать.

 

Недостатки ременной передачи:

1. невысокая долговечность ремня (средний ресурс ремня 2000 часов);

2. большие радиальные габариты;

3. значительные нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремней;

4. непостоянство передаточного отношения.

 

 

Геометрия РП

ПЛАКАТ 9

1. Диаметр ведущего шкива - d ₁ (мм) принимается в зависимости от сечения ремня. Диаметр ведомого шкива определяется соотношением:

2. Межосевое расстояние - а определяется компоновкой привода, при этом оно должно быть для плоскоременной передачи:

для клино и поликлиноременной передач:

где h, (мм) - высота сечения ремня.

 

3. Расчетная длина ремня – L_р (мм) определяется как сумма длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:

 

Фактическую длину ремня- L принимают по ГОСТу.

4. Межосевое расстояние при окончательной длине ремня:

,

 

 

ПЛАКАТ 10

5. Угол обхвата ремнем малого шкива:

               

α ₁ ≥150˚ - для плоскоременной передачи.

α ₁ ≥120˚ - для клино и поликлиноременной передач.

 

6. Передаточное отношение:

 

где ε =(0,01… 0,02)- коэффициент упругого скольжения.

Вследствие малой величины ε в ГОСТе принято считать:

 

i ≤ 5  - для плоскоременных передач;

i ≤ 7 - для клиноременных передач;

i ≤ 12 - для поликлиноременных передач.

 

 

Материалы РП.

ПЛАКАТ 11

Плоские Р - получают соединением концов ленты из кожи, хлопчатобумажных, шерстяных и синтетических прорезиненных тканей по ОСТ 17-969-84. Современные плоские ремни делают бесшовными из полиамида армированного стальным кордом.

Круглые ремни бывают - кожаные, капроновые, х/б  и резиновые.

Зубчатые ремни ОСТ 38-05114-76 - делают из маслостойких искусственных материалов, неопрена, полиуретана и резины, армированных стальным проволочным или стекловолоконным  кордом.

Поликлиновые ремни ТУ 38105763-84 - в плоской части имеют несущий шнуровой корд, несколько слоев ткани для поперечной жесткости и резиновый поликлиновый слой.

Клиновые ремни ГОСТ 1284-80 - несущий слой кордткань - несколько слоев, или кордшнур - один слой, а также резиновый наполнитель и несколько слоев оберточной прорезиненной ткани.

Шкивы - изготавливают из чугуна марок СЧ 10, СЧ 15, легких сплавов или пластмасс при V < 30м/с, и из сталей 15, 25Л при скорости более 30 м/с. Расчетные диаметры шкивов выбирают из стандартного ряда.

 

В современном машиностроении наибольшее распространение имеют клиновые ремни, в последнее время вытесняемые поликлиновыми и зубчатыми ремнями.

Критериями работоспособности и расчета ременной передачи являются:

1. тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом;

2. долговечность ремня.

В настоящее время для клиновых и поликлиновых ремней применяется комплексный расчет на выносливость и тяговую способность.

ПЛАКАТ 12

Для передач общего назначения изготовляют семь типоразмеров клиновых ремней О, А, Б, В, Г, Д, Е по ГОСТ 1284.1 - 80. В связи, с чем расчет клиноременной передачи сведен к выбору типоразмера ремня и определению числа ремней по ГОСТ 1284.3 - 80*:

1. выбирают сечение ремня: при Р ≤ 2 кВт принимают сечение О,  при Р > 2 кВт сечение выбирают по номограмме в зависимости от n₁ - частоты вращения меньшего шкива и передаваемой мощности;

 

 

 

 

 

2. для выбранного сечения по таблице выбирают диаметр ведущего шкива – d₁;

3. определяют диаметр ведомого шкива d ₂ = d ₁ · u и округляют до стандартного значения;

4. уточняют передаточное отношение i (u)=d₂/d₁;

5. принимают межосевое расстояние а (мм), если оно не определено конструкцией;

6. определяют длину ремня L_р (мм) и уточняют ее по ГОСТу;

7. уточняют межосевое расстояние а (мм);

8. определяют угол обхвата меньшего шкива α₁^о;

9. вычисляют мощность передачи с одним ремнем

 

ПЛАКАТ 13

Р_p= Р₀·C_α·C_L / C_p, (кВт);                              (16)

 

10. определяют число ремней в передаче

 

z=Р/ Р_p·C_Z;                                                 (17)

 

11. определяют ресурс ремня

 

T_ср.р=Т_ср.·К₁·К₂, (час);                                  (18)

 

К₁=2,5;  1,0;  0,5;  0,25 соответственно для легкого, среднего, тяжелого и очень тяжелого режима работы.

 

12. определяют величину натяжения ветви одного ремня

 

   (H);                (19)

13. определяют силу, действующую на вал

 

    (H).             (20)

Сила F_B направлена по линии, соединяющей центры шкивов.

 

Цепные передачи.

ПЛАКАТ 14,15

Достоинства и недостатки.

Достоинства цепных передач:

1. возможность передачи мощности на значительные расстояния (до 8 м);

2. меньше нагрузки на валы, больше передаваемая мощность и более компактны, чем ременные;

3. возможность передачи энергии одной цепью нескольким звездочкам с одинаковыми или противоположными направлениями вращения.

Недостатки цепных передач:

1.  Неравномерность хода;

2.  Шум;

3.  Износ шарниров и, как следствие, вытягивание цепей.

 

Геометрия ЦП

ПЛАКАТ 16,17

Главный параметр цепи - ее шаг t (мм), чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепей. Все геометрические параметры ЦП выражают в зависимости от шага:

1. межосевое расстояние - а (мм) определяется конструкцией привода, а оптимальное значение лежит в диапазоне:

а = (30…50)·t, (мм)                              (21)

 для больших значений i (u) большее значение интервала;

2. оптимальное число зубьев звездочек:

z₁ = 31-2·u ≥ 11, желательно нечетное;                (22)

   z₂ = z₁·u ≤ 120 – желательно четное.

3. делительный диаметр звездочек:

 ;  (мм) (23)

4. наружный диаметр звездочек

;             (мм) (24)

Профили звездочек определены ГОСТами для конкретных цепей.

5. число звеньев цепи

 ,   (25)

L_t – округляют до четного;

 

6. уточненное межосевое расстояние

, (мм) (26)

для свободного провисания цепи предусматривают возможность уменьшения «а» на 0,2…0, 4%;

7. Средняя скорость цепи:

V=z₁×n₁×t/6×10⁴ (м/с)                                (27)

 

Материалы ЦП.

ПЛАКАТ 18

Главный элемент ЦП - приводная цепь, состоящая из соединенных шарнирами звеньев. Основными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизированы и изготовляются специализированными заводами.

Приводные роликовые цепи ГОСТ 13568-81 – ПР - однорядные, 2ПР и 3ПР - многорядные, состоят из внутренних пластин напрессованных на втулку и наружных пластин напрессованных на валики. На втулке свободно надеты закаленные ролики.

Приводные втулочные цепи ГОСТ 13568-81  - ПВ - одно и 2ПВ - двухрядные отличаются отсутствием роликов.

Приводные зубчатые цепи ГОСТ 13552-81 - ПЗ1, ПЗ2 состоят из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных между собой, и одного ряда направляющих пластин не имеющего впадин.

Пластины цепей изготавливают из среднеуглеродистых и легированных сталей 45, 50, 40Х, 40ХН, 30ХН3А с закалкой до твердости 40…50 HRC.  Оси (валики), втулки, ролики, изготавливают из цементируемых сталей 15, 20, 15Х, 20Х, 12ХН3, 20ХН3А цементируют и закаливают до твердости 55…65 HRC.

Звездочки изготавливают из:

- сталей 40, 45, 40Х, 50Г2, 40ХН с твердостью 40…50 HRC;

- цементируемых сталей 20,15Х, 12ХН3А, с твердостью 55…60 HRС;

- для тихоходных передач при V < 3 м/с из чугуна  СЧ20, СЧ30.

 

 

ПЛАКАТ 19

Фрикционные передачи.

ПЛАКАТ 20

Достоинства.

1. Простота конструкции и обслуживания.

2. Равномерность и бесшумность вращения.

3. Возможность бесступенчатого регулирования передаточного отношения без остановки передачи.

Недостатки.

1. Большой и неравномерный износ рабочих поверхностей катков при буксовании.

2. Большие нагрузки на валы и подшипники от прижимной силы.

3. Непостоянное передаточное отношение из-за проскальзывания катков.

Рассмотрим работу цилиндрической фрикционной передачи.

Если к ведомому катку приложен момент сопротивления Т₂ (внешняя нагрузка) то для его преодоления требуется полезная окружная сила:

 (34)

Для предотвращения проскальзывания создают запас сцепления:

(35)

Отсюда необходимое усилие прижатия:        (36)

F_r существенно больше F_t    например при K = 2;   f = 0,1; F_r =2 0 F_t (37)

Поэтому не регулируемые фрикционные передачи применяют в основном в приборах где требуется плавность и бесшумность работы.

Лекция 3

 «Передачи гибкой связью»

Основные понятия.

Механические устройства, применяемые для передачи энергии от источника к потребителю с изменением угловой скорости или вида движения называют механическими передачами или просто передачами.

По способу передачи движения передачи классифицируют на передачи трением - фрикционные, ременные и передачи зацеплением - зубчатые, червячные, цепные.

По другой классификации их разделяют на:

1. Передачи с непосредственным контактом - фрикционные, зубчатые и др.

2. Передачи с промежуточным гибким звеном (связью) – ременные и цепные.

ПЛАКАТ 3

 

Основные параметры и характеристики вращательного движения.

 

ПЛАКАТЫ 4,5

Быстрота вращательного движения характеризуются:

1. угловой скоростью – ω (рад/ c), (с-1);

2. частотой вращения – n (об/мин), (мин-1);

которые связаны между собой соотношением:     

    

3. Линейная – окружная скорость точки вращающегося тела - v (м/с) определяется по формуле:

где r и d в метрах.

 

4. Работа – А (Дж) равна произведению вращающего момента на угол поворота:

5. Мощность – Р (Вт) равна работе в единицу времени:    

6. Вращающий момент:

При изучении механических передач необходимо помнить следующее:

1. Момент движущих сил - Т₁ всегда приложен к ведущему валу передачи О₁ и имеет направление, совпадающее с направлением вращения этого вала – ω ₁.

2. Момент сил сопротивления - Т₂ всегда приложен к ведомому валу передачи О₂ и имеет направление, противоположное направлению вращения этого вала – ω ₂.

ПЛАКАТ 6

3. Передаточным отношением i называют отношение угловых скоростей:

для передач зацеплением:                 

 

где и – передаточное число; z ₁ и z ₂ – числа зубьев.

 

4. КПД механической передачи:

 

      

Ременные передачи.

ПЛАКАТ 7,8

Классификация и область применения.

РП относятся к передачам трением с гибкой связью. Обычно они применяются в качестве понижающих на быстроходных ступенях приводов, при мощностях Р ≤ 50 кВт, линейных скоростях ремня v = 5…40 м/с, и передаточных отношениях i = 1…6. Они состоят из двух или большего числа шкивов и замкнутого ремня, надетого на шкивы с натяжением.

В зависимости от профиля сечения ремня различают:

а) плоскоременную передачу;

б) клиноременную передачу;

в) поли-клиноременную передачу;

г) круглоременную передачу,

д) передачу зубчатым ремнем,  которая  относится  к  передачам зацеплением с гибкой связью и имеет передаточные отношения i до 12.

 

Достоинства и недостатки.

 

Достоинства ременной передачи:

1. простота конструкции и малая стоимость;

2. способность передавать движение на большие расстояния (до 15 метров);

3. плавность и бесшумность работы;

4. смягчение вибрации и толчков;

5. способность пробуксовывать.

 

Недостатки ременной передачи:

1. невысокая долговечность ремня (средний ресурс ремня 2000 часов);

2. большие радиальные габариты;

3. значительные нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремней;

4. непостоянство передаточного отношения.

 

 

Геометрия РП

ПЛАКАТ 9

1. Диаметр ведущего шкива - d ₁ (мм) принимается в зависимости от сечения ремня. Диаметр ведомого шкива определяется соотношением:

2. Межосевое расстояние - а определяется компоновкой привода, при этом оно должно быть для плоскоременной передачи:

для клино и поликлиноременной передач:

где h, (мм) - высота сечения ремня.

 

3. Расчетная длина ремня – L_р (мм) определяется как сумма длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:

 

Фактическую длину ремня- L принимают по ГОСТу.

4. Межосевое расстояние при окончательной длине ремня:

,

 

 

ПЛАКАТ 10

5. Угол обхвата ремнем малого шкива:

               

α ₁ ≥150˚ - для плоскоременной передачи.

α ₁ ≥120˚ - для клино и поликлиноременной передач.

 

6. Передаточное отношение:

 

где ε =(0,01… 0,02)- коэффициент упругого скольжения.

Вследствие малой величины ε в ГОСТе принято считать:

 

i ≤ 5  - для плоскоременных передач;

i ≤ 7 - для клиноременных передач;

i ≤ 12 - для поликлиноременных передач.

 

 

Материалы РП.

ПЛАКАТ 11

Плоские Р - получают соединением концов ленты из кожи, хлопчатобумажных, шерстяных и синтетических прорезиненных тканей по ОСТ 17-969-84. Современные плоские ремни делают бесшовными из полиамида армированного стальным кордом.

Круглые ремни бывают - кожаные, капроновые, х/б  и резиновые.

Зубчатые ремни ОСТ 38-05114-76 - делают из маслостойких искусственных материалов, неопрена, полиуретана и резины, армированных стальным проволочным или стекловолоконным  кордом.

Поликлиновые ремни ТУ 38105763-84 - в плоской части имеют несущий шнуровой корд, несколько слоев ткани для поперечной жесткости и резиновый поликлиновый слой.

Клиновые ремни ГОСТ 1284-80 - несущий слой кордткань - несколько слоев, или кордшнур - один слой, а также резиновый наполнитель и несколько слоев оберточной прорезиненной ткани.

Шкивы - изготавливают из чугуна марок СЧ 10, СЧ 15, легких сплавов или пластмасс при V < 30м/с, и из сталей 15, 25Л при скорости более 30 м/с. Расчетные диаметры шкивов выбирают из стандартного ряда.

 

В современном машиностроении наибольшее распространение имеют клиновые ремни, в последнее время вытесняемые поликлиновыми и зубчатыми ремнями.

Критериями работоспособности и расчета ременной передачи являются:

1. тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом;

2. долговечность ремня.

В настоящее время для клиновых и поликлиновых ремней применяется комплексный расчет на выносливость и тяговую способность.