Описание установки

Установка (рис.8.3) включает в себя клиноременную передачу с передаточным отношением i=1 (d₁=d₂=0,125м). Ведущий шкив 1 закреп­лен на валу электродвигателя 4. Ведомый шкив 2 закре­плен на тормоз­ном валу. Маховик 3 служит для плавного нагружения ременной передачи, т.е. для создания различного тормозного момента. Замер крутящих моментов на тормозном валу и валу электродвигателя производится ин­дикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм, ко­торые устанавливаются в гнезде кронштейнов 5, и фиксируются винтами. Для уменьшения коле­баний стрелок индикаторов на ведущем и ведомом валах предусмот­рены гидравлические успо­коители-демпферы, а также резиновые проклад­ки, установленные под штифтами индикаторов.

Количество оборотов каждого вала отсчитывается счетчика­ми 9, которые включаются и отключаются тумблером 8. Пуск и останов­ка двигателя производится выключателем 10. Пред­варительное натяжение ремня создается грузом 7, подвешенным к рычагу 6, который соеди­ня­ется с подвижной рамой канатом.

Рис.8.3

Порядок выполнения работы

1. Получить индикаторы и секундомер.

2. Маховиком 8 разгрузить тормоз.

3. Установить индикаторы в кронштейнах 5 двигателя и тормоза с натягом в два оборота и вывести стрелки на нулевую отметку.

4. Создать первоначальное натяжение ремня 2S₀= 196Н, для чего на тягу рычага 6 установить три груза.

5. Включить установку переключателем 10.

6. Маховиком 3 создать постепенно момент, соответствующий показанию индикатора тормоза ΔК₂= 15 делений. Тумблером 8 включить тахометры примерно на 20 секунд, зафиксировать показания индикатора двигателя ΔК₁, и отключить установку переключателем 10. (В случае резкого снижения двигателем оборотов установку отключить).

7. Внести в таблицу 8.1 показанные тахометрами количество оборотов ведущего n₁, и ведомого n₂ шкивов, а также показание индикатора двигателя ΔК_1.

8. Нажатие кнопки на пульте сбросить показания тахометров 9.

9. Маховиком 3 разгрузить тормоз и выставить стрелки индикатора на нулевую отметку.

10. Для каждого значения ΔК₂, указанного в таблице 8.1, трижды повторить измерения по п.5…9 и найти средние значения полученных величин.

11. По тарировочному графику (рис.8.4) или по формулам, приведен­ным на этом же графике, определить и внести в таблицу 8.1 величины крутящих моментов на тормозном валу Т₂ и на валу двигателя Т₁ (используя средине значения ΔК₁).

12. Вычислить коэффициенты ε, φ, η (см. табл. 8.1), используя средние значения n₁ и n₂.

13. Построить график относительного скольжения и КПД в зависимости от коэффициента тяги (см. также рис.8.2).

Рис.8.4

Таблица 8.1

№ опыта	Показания индикатора		Количество оборотов		Момент		Коэффициент
	На ведомом шкиве ΔК2,дел	На ведущем шкиве ΔК1,дел	Ведущего шкива n1	Ведомого шкива n2	На ведущем шкиве Т1, Н·м	На ведомом шкиве Т2, Н·м	Сколь-жения	Тяги φ=Т1/(d1·S0)	Полезного действия η=
1	15
2	30
3 4 5 6 7	45 60 75 90 105
8	120
9	135

Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Схема экспериментального стенда.

4. Таблица.

5. График ε, η=f(φ)

6. Анализ результатов (выводы).

Вопросы к лабораторной работе

1. Виды ремней и область их применения.

2. Достоинства и недостатки ременных передач.

3. Способы натяжения ремней.

4. Структура и материалы ремней.

5. Методика определения кривых скольжения и КПД.

6. Назначение и анализ кривых скольжения.

7. Чем объясняется повышенная тяговая способность клиновых ремней в сравнении с плоскими?

Лабораторная работа № 9

ИСПЫТАНИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ МУФТ

Цель работы

Ознакомиться с принципом действия, расчетом и исследованием предохранительных муфт.

Основные сведения

Предохранительные муфты служат для предохранения элементов машин от перегрузки. Муфты этого типа применяются в механизмах ударного действия, машинах, обрабатывающих неоднородную среду, в автоматических устройствах при отсутствии непрерывного контроля их работы и т. п.

Основные требования к предохранительным муфтам:

1.Точность срабатывания, т. е. способность разъединять кинематические цепи всегда при одном и том же заданном крутящем моменте.

2.Возможность регулирования предельного крутящего момента.

3.Автоматическое восстановление работоспособности после срабатывания.

По принципу действия различают следующие виды предохранительных муфт:

• с разрушающимся элементом;

• пружинно-кулачковые;

• фрикционные.

В муфтах первого типа предохранительные элементы выполняются в виде штифтов или шпонок и при перегрузках срезаются. В муфтах со срезным штифтом (рис.9.1,а) вращение полумуфтам 1 и 2 передается через штифт 3, расположенный во втулках 4. Для повышения долговечности втулки термически обрабатываются до твердости HRC 50…60. При перегрузках штифт срезается, и полумуфты вращаются свободно, не передавая крутящего момента.

Рис.9.1

Величина предельного крутящего момента, ограничиваемого муфтой, составляет

где S – площадь поперечного сечения разрушаемого элемента; D_ш/2 – радиус постановки разрушаемого элемента; Z – число разрушаемых элементов; K_Z – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по отдельным элементам, K_Z =0,8…1,0; К_О = τ_вр/σ_вр – коэффициент пропорциональности; τ_вр, σ_вр – предел прочности на срез по касательным и нормальным напряжениям.

Для штифтов 2…8мм, изготовленных из сталей марок У8А, У10А, 40, 45, 50, при кратковременном действии нагрузки К₀=0,68…1,0.

Муфты с разрушающим элементом просты по конструкции, однако, их отличает невысокая точность срабатывания, связанная с рассеиванием показателей прочности материалов и погрешностями изготовления, а также необходимость замены предохранительного элемента для восстановления работоспособности.

Пружинно-кулачковые муфты используются при небольших окружных скоростях и невысоких крутящих моментах, так как их срабатывание сопровождается ударами. Муфты этого типа (рис.9.1,б) состоят из полумуфт 1 и 2, снабженных торцевыми выступами (или шариками) 3, и замыкаются с помощью пружины 4, регулируемой гайкой 5. В случае превышения расчетной нагрузки под действием осевой составляющей нормального усилия полумуфты раздвигаются, в результате чего кулачки (шарики) выходят из зацепления, и кинематическая цепь размыкается. При снятии перегрузки кулачки (шарики) сцепляются вновь.

При размыкании муфты от перегрузок силы трения в кулачках и шпоночном (шлицевом) соединении подвижной полумуфты с валом совместно с усилием сжатия пружины препятствуют смещению кулачков (шариков). При этом усилие сжатия пружины F_пр, необходимое для передачи расчетного крутящего момента Т, составит

где D_ср –средний диаметр кулачков (шариков);  – угол давления;  – угол трения; d_ш – средний диаметр шлицев; f–коэффициент трения в соединении полумуфта-вал.

Таким образом, регулируя усилие пружины, можно установить необходимый момент срабатывания муфты.

Фрикционные предохранительные муфты применяются при частых кратковременных перегрузках ударного характера и значительных угловых скоростях. По форме трущихся поверхностей эти муфты могут быть с плоскими (дисками), конусными и с цилиндрическими поверхностями трения. Работать фрикционные муфты могут как без смазки (сухие муфты), так и в масляной ванне.

Конусная фрикционная муфта (рис.9.1,в) состоит из двух полумуфт 1, 2, сжимаемых пружиной 3 с наружной и внутренней конической поверхностью трения.

Дисковая муфта (рис.9.1,г) также включает полумуфты 1 и 2, фрикционный диск 3, который внешними выступами соединен с полумуфтой 1, и диски 4, соединенные внутренними выступами с полумуфтой 2. Диски снабжены фрикционными накладками 5 и сжимаются пружиной 6 с помощью гайки 7.

Для обеих муфт (конусной и дисковой) при передаче крутящего момента необходимое усилие сжатия пружины F_пр составит

(9.1)

где D_ср. –– средний диаметр поверхности трения; f––коэффициент трения; Z––число поверхностей трения; β––угол конусности (для дисковых муфт β=90⁰).

Следовательно, изменяя деформацию пружины λ, можно установить необходимый крутящий момент, при котором фрикционная муфта проскальзывает.

Усилие F_пр, развиваемое пружиной, зависит от величины ее деформации λ и определяется как

F_{пр. э}=λ·с, (9.2)

где с= ––жесткость пружины, Н/м; G=8·10¹⁰, Н/м––модуль сдвига материала пружины; n––число рабочих витков; d––диаметр проволоки, м; D₀=D_н- d –– средний диаметр пружины, м (рис. 9.2).