Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие.doc
Скачиваний:
380
Добавлен:
09.04.2015
Размер:
32.08 Mб
Скачать

4. Расчёт и проектирование фрикционных,

ременных и цепных передач

4.1. Расчёт фрикционных передач

Фрикционными называют передачи, в которых силовое взаимодействие жёстких звеньев осуществляется за счёт сил трения (рис. 4.1). Их применяют для передачи движения между валами с параллельными и пересекающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное или винтовое.

Рис. 4.1. Схемы фрикционных передач

Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяются в кинематических цепях, где требуется плавность движения, бесшумность работы, безударное включение на ходу. В силовых передачах они не могут конкурировать с зубчатыми колёсами.

Рассчитаем основные размеры фрикционной открытой конической передачи и её нагрузки на валы [1, 8, 12]. Передаваемая мощность N1 = 5 кВт, частота вращения ведущего вала n1 = 1440 об/мин, ведомого n2 = 480 об/мин. Срок службы передачи L = 103 часов работы. Валы перпендикулярны.

Примем материал катков – сталь ШХ15: E = 2,15·105 МПа; твёрдость НВ200; HRC62...65; предел контактной выносливости σНlim = 1050 МПа; коэффициент контактной безопасности SН1 = 1,2. Возможно также применение сталей 18ХГТ или 38Х2МЮА, чугунов СЧ и текстолитов (табл. 3.1).

Расчёт выполняется в следующем порядке.

Находим базовое число циклов контактных напряжений NHO (см. разд. 3.2), для катков из одного материала NHO = 30 НВ2,4 = 30·2002,4 = 9,99∙106 циклов.

Находим фактическое число циклов напряжений: при частоте ведущего катка 1440 об/мин за 103 часов работы NHE = n1∙60∙L = 1440∙60∙1000 = 8,64∙107 циклов.

Рассчитываем коэффициент долговечности по контактным напряжениям (разд. 3.2). Поскольку NHE > NHO, то считаем по формуле KHL = (NHO/NHE)1/20, но не менее 0,75. KHL = (0,999·107/8,64∙107)1/20 = 0,8.

Вычисляем допускаемые контактные напряжения

Н] = (σНlim/SHKHL = (1050/1,2)·0,8 = 700 МПа.

Находим передаточное отношение U = n1/n2 = 1440/480 = 3. Здесь и далее индексы 1 и 2 соответствуют ведущему и ведомому каткам.

Угловая скорость на ведущем валу ω1 = π n1/30 = π 1440/30 = 150,71 с−1.

Момент на ведущем валу M1 = 1000N1/ω1 = 1000·5/150,7 ≈ 33 Нм.

Коэффициент ширины катка по диаметру Ψbd = b/d = 0,2...0,6 для открытых передач, для точных закрытых передач Ψbd = 0,8...1,2. Для нашего случая примем коэффициент ширины катков Ψbd = b/d = 0,5.

Запас сцепления K для силовых передач равен 1,25 … 1,5, а для передач в приборах 3…5. Передача – силовая, поэтому принимаем K = 1,5.

Приведённый модуль упругости катков EПР = E1 = E2 = 2,15·105 Н/мм2.

Коэффициент трения f = 0,04...0,05 для пары катков из стали при работе в масле; f = 0,1...0,2 для той же стальной пары при работе всухую; f = 0,2...0,25 для пары сталь-текстолит или чугун-текстолит при работе всухую; f = 0,35...0,45 для фрикционных пластмасс по стали. Принимаем f = 0,2.

Рассчитываем передачу по условию контактной прочности, поскольку выход катков из строя происходит по причине их изнашивания, которое пропорционально контактным напряжениям и коэффициенту трения

σН = 0,418 (q Епр / ρпр )0,5 Н],

где q – погонная нагрузка, Епр= 2Е1Е2/(Е1+Е2) – приведённый модуль упругости для материалов катков; ρпр= ρ1ρ2/(ρ1+ρ2) – приведённый радиус кривизны поверхностей катков в точке контакта (для конических − средние радиусы катков).

Из условия контактной прочности определяем средний диаметр ведущего катка

Примечание. Для цилиндрических фрикционных передач при проектном расчёте в качестве первого расчётного параметра принимают межосевое расстояние:

Рассчитываем размеры катков:

− средний диаметр ведомого катка d2ср = U · d1ср = 3 · 70 = 210 мм;

− ширина катков b = Ψbd d1ср = 0,5 · 70 = 35 мм;

− конусное расстояние Ld1ср[(U2+1)0,5+Ψbd]/2 = 70[(32+1)0,5+0,5]/2 = 128 мм;

− половина угла конусности ведущего катка α1 = arctg (1/ U) = 18°25';

− наружные диаметры катков d1 = 2L sinα1 = 2 · 128 · sin18°25' = 80 мм;

d2 = d1· U= 80 ·3 = 240 мм.

Необходимое усилие прижатия катков (по нормали к контактной линии) Fn = 2 T1 · К / ( f · d1ср) = 2 · 33 · 1,5 / (0,2 · 0,07) ≈ 7000 Н.

Осевая нагрузка: на ведущий вал F1 = Fn sin α1 = 7000 sin 18°25' = 2200 H;

на ведомый вал F2 = Fn sin α1 = 7000 sin 18°25' = 6640 H.

По полученным размерам выполняется чертеж катков конической фрикционной передачи (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Рабочий чертёж конического фрикционного катка

В малонагруженных механизмах могут применяться фрикционные колёса из текстолита со стальной ступицей. Такой каток представляет собой сборочную единицу (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Образец сборочного чертёжа составного фрикционного катка

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.