Ременные Передачи Реферат
Ременные Передачи Реферат
Понятие, виды и область применения ременных передач. Основы расчета ременных передач на прочность и работоспособность. Типы и размеры ремней. Геометрические и кинематические параметры клиноременной передачи. Методика расчета клиноременной передачи.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
§1. Виды и область применения ременных передач
Схема ременной передачи показана на рис. 1а. Это передача между двумя шкивами: входным (ведущим) 1 и выходным (ведомым) 2 при помощи охватывающего их ремня 1 из прорезиненной ткани. Ременные передачи относятся к передачам с гибкой связью так же, как и цепные передачи. Однако, в отличие от цепных, где передача движения производится зацеплением зубьев звездочек со звеньями цепи, в ременных передачах нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие натяжения ремня.
В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают плоскоременную (рис. 1б), клиноременную (рис. 1б) и круглоременную (рис. 1г), поликлиновую передачи, передачу зубчатым ремнем [6].
Главными преимуществами ременных передач по сравнению с передачами зацеплением (зубчатыми и цепными) являются следующие:
1. Плавность и бесшумность работы (в то время как передачи зацеплением являются прерывистыми, их работа сопровождается динамическими изменениями нагрузки на свои элементы и шумом).
2. Вследствие этого, возможность работы на высоких скоростях, часто недостижимых для передач зацеплением.
3. Предохранение механизмов машины от резких колебаний нагрузки и от перегрузки вследствие упругости ремня и возможного его проскальзывания.
4. Является звеном малой жесткости в приводе, что дает возможность машине работать в зарезонансной зоне с малыми динамическими нагрузками.
5. Простота конструкции и эксплуатации (в частности, передача не требует смазки).
Основные недостатки ременных передач:
1. Повышенные габариты по сравнению с передачами зацеплением: при одинаковых передаваемых мощностях диаметры шкивов примерно в 5 раз больше диаметров зубчатых колес.
2. Отсутствие кинематической точности передачи из-за скольжения ремней под нагрузкой.
3. Повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с необходимостью предварительного натяжения ремней. По сравнению с зубчатой передачей эта нагрузка увеличивается в 2 - 3 раза.
4. Низкая долговечность ремней: (1 5) тыс. часов.
Учитывая эти преимущества и недостатки, ременные передачи используют в силовых механизмах приводов машин. В комбинации с зубчатой передачей ременную передачу устанавливают на быстроходную ступень, как менее нагруженную и допускающую большие скорости (обычно ведущий шкив передачи устанавливается на валу двигателя машины). Мощность ременных передач обычно не превышает 50 кВт. Наибольшее распространение в современных машинах получили клиноременные передачи. Плоскоременные применяются в основном в сельхозмашиностроении, а круглоременные - для передач малых мощностей: в приборах, бытовой технике и пр.
В связи с этим, подробно будем рассматривать только клиноременную передачу, но основы расчета покажем на примере плоскоременной передачи, как наиболее простой. Теоретические основы расчета являются общими для всех типов ременных передач.
§2. Основы расчета ременных передач на прочность и работоспособность
Как было сказано выше, в ременных передачах нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие натяжения ремня. При повышении нагрузки работоспособность передачи сохраняется до тех пор, пока этих сил трения оказывается достаточно для надежного сцепления ремня со шкивами, то есть, до тех пор пока передача не пробуксовывает. С течением времени работоспособная передача может выйти из строя из-за усталостного разрушения ремня, то есть, его обрыва.
Исходя из вышесказанного, основными критериями работоспособности ременных передач являются тяговая способность передачи и долговечность ремня.
Тяговая способность ременной передачи - это ее способность передавать нагрузку без буксования. Для этого, прежде всего, чтобы создать силы трения между шкивами и ремнем, надо обеспечить предварительное натяжение ремня. Это достигается увеличением расчетного межосевого расстояния а (рис. 1) при помощи специальных натяжных устройств, одно из которых показано на рис. 2. Увеличение межосевого расстоянияа зависит от типа передачи и рекомендуемого предварительного напряжения в ремне (см. ниже).
В подобных устройствах по мере вытяжения ремня в процессе работы требуется периодическая подтяжка ремня. Существуют также устройства автоматического натяжения силами тяжести электродвигателя или специальных грузов, силами пружин и пр. [6].
Предварительное натяжение ремня вызывает появление в нем растягивающих напряжений 0, а также напряжений изгибаИ в тех частях ремня, которые огибают шкивы.
Когда передача работает (вхолостую, то есть без нагрузки, или под нагрузкой), к этим двум напряжениям добавляется третье - напряжение от действия центробежных сил при круговом движении ремня V. В пределах углов обхвата 1 и 2 (рис. 3) на каждый элемент ремня действуют элементарные центробежные силы. Действие этих сил вызывает дополнительное натяжение ремня и, как следствие, дополнительное напряжение во всех сечениях ремня.
При работе передачи под нагрузкой между ремнем и шкивами возникают силы трения, то есть, на каждый элемент ремня в пределах углов обхвата действуют элементарные силы трения, причем в зоне контакта с ведущим шкивом эти силы направлены в сторону движения ремня, а в зоне контакта с ведомым шкивом - в противоположную сторону. Это приводит к тому, что ведущая ветвь ремня получает дополнительное растягивающее напряжение, а напряжение растяжения ведомой ветви уменьшается на ту же величину. Сумма этих двух равных напряжений является полезным (или тяговым) напряжениемТ, которое рассчитывается с учетом передаваемого крутящего момента.
На рис. 3 показана эпюра напряжений ремня при работе передачи под нагрузкой.
Исходя из вышесказанного, напряжения ведущей ветви ремня:
Максимальное напряжение в ремне возникает в ведущей ветви в месте набегания на малый шкив:
Плавные переходы в местах набегания и сбегания ремня со шкивов объясняются упругостью ремня, в результате чего радиус кривизны прямолинейного участка = меняется на радиус кривизны шкива = d/2 (или наоборот) не сразу, а постепенно.
Рассмотрим подробнее происхождение составляющих напряжений в ремне (слагаемые правой части выражения (1)) и действие, которое они оказывают на работоспособность передачи.
Напряжение в ремне от предварительного натяжения:
где: F0 - сила предварительного натяжения ремня;
А - площадь поперечного сечения ремня.
Сила предварительного натяжения ремня направлена вдоль ремня и создается при монтаже передачи в результате увеличения расчетного межосевого расстояния, например при помощи устройства, показанного на рис. 2. Увеличение межосевого расстояния задается в процентах, зависит от типа передачи и материала ремня и выбирается из справочной литературы (для клиноременной передачи см. ниже). Предварительное натяжение ремня создает силы трения между ремнем и шкивами, необходимые для ее работы под нагрузкой. Чем больше величина предварительного напряжения, тем больше силы трения и нагрузочная способность передачи. Однако, практика показывает значительное снижение долговечности ремня с увеличением напряжения 0 от предварительного натяжения ремня. Поэтому рекомендуемые значения 0 ограничены. Например, для клиновых ремней 0 1,5 МПа.
Напряжение в ремне от действия центробежных сил:
v - скорость ремня равная окружной скорости.
Эта формула приводится без вывода. Вывод дан в [6] и основан на рассмотрении элементарных центробежных сил, действующих на каждый элемент ремня в пределах угла обхвата. Центробежные силы ослабляют полезное действие предварительного натяжения, что может отрицательно сказаться на тяговой способности передачи. Однако, влияние этих сил на работу передачи заметно только при больших скоростях ремня, то есть при v 20 м/с, а для наиболее распространенных на практике среднескоростных ременных передач влияние напряжений от центробежных сил несущественно.
Т1 - крутящий момент на ведущем шкиве;
Напомним, что при работе передачи половина этого напряжения увеличивает напряжение ведущей ветви ремня, а другая половина - ослабляет напряжение ведомой. Так ведомая ветвь должна быть всегда натянута, то есть, напряжение в ней не может быть равно нулю или быть отрицательным, тоТ< 20. Подробнее см. ниже.
Напряжение изгиба на участках контакта со шкивами определяются с учетом закона Гука по формуле:
где: Е - модуль упругости материала ремня (100 350) МПа;
Из формулы видно, что основным фактором, определяющим значение напряжения изгиба, является отношение толщины ремня к диаметру шкива. Чем меньше это отношение, тем меньше напряжение изгиба в ремне. Однако, в большинстве случаев это отношение не удается сделать малым из соображений минимальных габаритов конструкции: диаметр шкива стремятся уменьшить, а толщина ремня не может быть произвольно уменьшена из соображений прочности. Поэтому напряжения изгиба ремня в большинстве случаев являются наибольшими среди составляющих суммарного напряжения. Часто эти напряжения в несколько раз превышают все остальные. Так при отношении д/d = (0,005 0,04) напряжения изгиба в ремне изменяются соответственно: уИ = (1 8) МПа. На практике, чтобы избежать преждевременного выхода из строя плоскоременной передачи, ограничивают максимально допустимые значения д/d для плоского ремня, а для клиноременной передачи ограничивают минимальные диаметры шкивов для каждого типа ремня.
В отличие от у0 иуТ увеличение уИ не способствует повышению тяговой способности передачи. Более того, напряжения изгиба, как циклически изменяющееся, является главной причиной усталостного разрушения ремня. Долговечность ремня зависит не только от значения напряжений, но также от характера и частоты цикла изменения этих напряжений (рис. 4).
Частота цикла напряжений равна частоте пробегов ремня:
Чем больше U, тем меньше долговечность ремня. Поэтому введены ограничения на частоту пробегов ремня, так для плоских ремней U (3 5) c-1, для клиновых ремней U (10 20) c-1.
Из формулы (6) видно, что чем длиннее ремень, тем меньше U и тем больше его долговечность. В связи с этим существуют ограничения на выбор минимальной длины ремня и межосевого расстояния передачи.
При работе ремень нагревается, а при перегреве может снизиться его прочность и работоспособность. Это тоже должно учитываться при проектировании передачи.
Практика эксплуатации ременных передач позволила установить, что при соблюдении всех рекомендаций по выбору основных параметров передачи средняя долговечность ремней не превышает (2000 3000) час.
Перейдем теперь к тяговой способности передачи. Из вышесказанного ясно, что напряжения изгиба ремня не влияют на тяговую способность, а напряжение от действия центробежных сил могут уменьшить тяговую способность, но действие этих сил незначительно и в большинстве случаев ими можно пренебречь.
Главными факторами, влияющими на тяговую способность передачи являются предварительное натяжение ремня F0 или напряжение от предварительного натяжения у0 и максимально допустимая окружная сила Ft или полезное (тяговое) напряжение уТ. Эти два фактора связаны между собой, а именно, при увеличении передаваемой силы должно быть увеличено предварительное натяжение ремня. Если требуемое соответствие тягового напряжения и напряжения от предварительного натяжения будет нарушено, то возможно буксование передачи. Математическое выражение этого соответствия было установлено Эйлером [6]:
где: е - основание натуральных логарифмов;
f - коэффициент трения между ремнем и шкивом;
Рассчитанное таким образом тяговое напряжение, подставляется в формулу (1) и ремень проверяется на прочность по формуле:
где: [у]p - допускаемое напряжение растяжения ремня;
ув - предел прочности ремня при растяжении;
Однако, ввиду неопределенности значений запаса прочности, модуля упругости, коэффициента трения и др., а главным образом вследствие того, что прочность ремня не обусловливает его тяговой способности, рассчитанный таким образом на прочность ремень может на практике оказаться недогруженным или будет буксовать. Поэтому, методы расчета ремней, основанные на определении и суммировании напряжений в них, являются нерациональными и в настоящее время не используются.
Современный расчет базируется на опытных данных по работоспособности ременных передач при различных условиях работы. Практика показала, что правильно рассчитанный на работоспособность ремень обычно удовлетворяет условиям статической прочности. Опытные данные основаны на исследовании скольжения между ремнем и шкивом при работе передачи в различных режимах нагрузки.
§3. Скольжение и к.п.д. ременных передач
В ременных передачах различают упругое скольжение и неупругое скольжение, то есть, буксование. Упругое скольжение связано с удлинением ремня под нагрузкой, в результате чего некоторая часть ремня, контактирующая со шкивом, перемещается относительно поверхности шкива. Из-за этого окружные скорости ведущего и ведомого шкивов становятся неодинаковыми (v2Сделать Сочинение Мое Любимое Стихотворение Лермонтова
Вступление Итогового Сочинения
Сочинение На Тему Дары Осени 4 Класс
Скачать Реферат По Физкультуре На Тему Плавание
Отчет Практике Слесаря