18. Фрикционные передачи: силы в зацеплении.

Силы в передаче.

При работе фрикционных передач должно соблюдаться условие F_тр ≥ F_т, где сила трения

F_тр = f · F_r.

Окружная сила F_t = 2T₁ / D₁ = T₁(i + 1) / a.

Прижимная сила F_r = KT₁(i + a) / fa = KF_t / f,

где K – коэффициент нагрузки (запас сцепления), вводится для предупреждения пробуксовывания катков от перегрузок, в частности, в период пуска.

Для силовых передач K = 1,25 – 1,5, для передач приборов K = 3-5.

19. Расчёт фрикционных передач.

Расчёт на прочность.

Для фрикционных передач с металлическими катками основным критерием работоспособности является усталостная прочность, которая оценивается величиной контактных напряжений [σ]_H.

Наибольшие контактные напряжения определяются по формуле Герца:

σ_H = √E_пр / 2π(1-μ²) · q/p_пр ≤ [σ]_H.

Для катков из стали и других материалов с коэффициентом Пуассона μ ≈ 0,3

σ_H = 0,418√qE_пр /p_пр ≤ [σ]_H,

где q – номинальная нагрузка на единицу длины контактных линий; E_пр – приведённый модуль упругости; p_пр – приведённый радиус кривизны цилиндрических катков; [σ]_H – допускаемое контактное напряжение для менее прочного из материалов пары катков.

20. Ременные передачи: общие сведения, геометрические параметры, силы в передаче.

Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Состоит из ведущего и ведомого шкивов, огибаемых ремнем. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом ремнём вследствие натяжения последнего.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоскоременные, клиноременные, круглоременные, поликлиноременные. В современном машиностроении наибольшее применение имеют плоские и клиновые ремни. Передача с круглым ремнем имеет ограниченное применение (швейные машины, настольные станки).

Достоинства: простота конструкции и малая стоимость; возможность передачи мощности на значительные расстояния (до 15 м); плавность и бесшумность работы; смягчение вибрации и толчков вследствие упругой вытяжки ремня.

Недостатки: большие габаритные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей; малая долговечность ремня в быстроходных передачах; большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня; непостоянное передаточное отношение из-за неизбежного упругого проскальзывания ремня; необходимость в постоянном надзоре во время работы из-за возможного соскакивания и обрыва ремня; неприменимость во взрывоопасных местах вследствие электризации ремня.

Применение. Ременные передачи применяют в большинстве случаев как замедлительные, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние а должно быть достаточно большим, а передаточное отношение i не строго постоянным.

Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 кВт и в редких случаях достигает 1500 кВт. Скорость ремня v = 5-30 м/с, а в сверхскоростных передачах может доходить до ≈100 м/с. В сочетании с другими передачами ременную передачу применяют на быстроходных ступенях привода.

Различают следующие типы плоскоременных передач: открытые, перекрёстные, передачи с натяжным роликом.

Основные геометрические соотношения в открытых ременных передачах:

- Межосевое расстояние а ременной передачи определяется в основном конструкцией привода машины. Рекомендуется:

для плоскоременных передач 15м ≥ а ≥ 2(D₂+D₁);

для клиноременных передач 2(D₂+D₁) ≥ a ≥ 0,55(D₂+D₁)+h,

где D₁ и D₂ – диаметры шкивов; h – высота сечения ремня.

- Расчётная длина ремня l равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов. Значение длины ремня l = 2a + π(D₂+D₁)/2 + (D₂-D₁)²/(4a). При наличии сшивки длину ремня увеличивают на Δl = 100-400 мм.

- Межосевое расстояние при окончательно установленной длине ремня

a = {2l - π(D₂+D₁)+√[2l- π(D₂+D₁)]²-8(D₂-D₁)²}/8

- Угол обхвата ремнём малого шкива

α₁ = 180º - 57º(D₂-D₁)/a.

Силы в ветвях ремня. Для создания трения между ремнём и шкивом ремень надевают с предварительным натяжением F₀. Чем больше F₀, тем выше тяговая способность передачи. В состоянии покоя или холостого хода каждая ветвь ремня натянута одинаково с силой F₀. При приложении рабочей нагрузки T₁ происходит перераспределение натяжений в ветвях ремня: ведущая ветвь дополнительно натягивается до силы F₁, а натяжение ведомой ветви уменьшается до F₂. F₁ – F₂ = F_t, где F_t = 2T₁/D₁ – окружная сила на шкиве.

Общая геометрическая длина ремня во время работы передачи остаётся неизменной, так как дополнительное удлинение ведущей ветви компенсируется равным сокращением ведомой ветви. Следовательно, насколько возрастает натяжение ведущей ветви ремня, настолько же оно снижается в ведомой. F₁ = F₀ + F_t / 2; F₂ = F₀ – F_t / 2.

При облегании ремнём шкивов в ремне возникает центробежная сила: F_v = ρSv²,

где ρ – плотность ремня, S – площадь сечения ремня.