Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Передачи гибкой связью
К передачам гибкой связью относятся ременные и цепные передачи.
4. Ременные передачи
4.1. Схема и основные параметры
Ременные передачи относятся к механическим передачам с гибкой связью, в которых передача вращательного движения осуществляется за счет сил трения между ремнем и шкивом.
Ременная передача состоит из двух или более шкивов и одного или нескольких ремней.
Передаваемая мощность силовых ременных передач практически дос тигает 50 кВт, хотя известны плоскоременные передачи мощностью и 1500 кВт. Скорость ремня v = 5 - 30 м/с (в сверхскоростных передачах v = 100 м/с). В механических приводах ременная передача используется чаще всего как понижающая передача. Максимальное передаточное отношение Umax = 5 – 6 для передач без натяжного ролика и Umax = 6 – 10 для передач с натяжным роликом, допускают кратковременную перегрузку до 200%.
Достоинства (по сравнению с зубчатой передачей):
Недостатки:
Схема ременной передачи
- диаметр ведущего шкива определяется по ГОСТу в зависимости от сечения ремня;
- диаметр ведомого шкива.
Передаточное отношение ременной передачи:
,
где - коэффициент упругого скольжения (0,01 – 0,02).
Диапазон передаточных чисел .
Углы обхвата шкивов ремнём , и угол наклона ветви к оси центров :
Минимальное межосевое расстояние:
.
Классификация ременных передач.
По типу ремня:
- передачи плоскими ремнями (плоскоремённые);
- передачи клиновыми ремнями (клиноремённые);
- передачи поликлиновыми ремнями;
- передачи с круглыми ремнями;
- передачи с зубчатыми ремнями.
4.2. Силы и напряжения в ремне
Для передачи вращающего момента необходимо обеспечить силу трения между шкивом и ремнём, которое достигается предварительным натяжением ремня в остановленной передаче.
Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня в работающей передаче определяются по величине передаваемого окружного усилия :
; (разделим все слагаемые на ), тогда
- разность натяжений ведущей и ведомой ветвей – передаваемое полезное усилие .
В остановленной передаче:
; .
В работающей ременной передаче ремень находится в напряженном состоянии, обусловленном одновременным действием нескольких усилий. Эпюра распределения напряжений по контуру ремня показана на рисунке:
- напряжение, создаваемое полезной передаваемой нагрузкой;
- напряжение, создаваемое силой предварительного натяжения ремня;
- напряжение, создаваемое центробежной силой;
; - напряжения изгиба в ремне на ведущем и ведомом шкивах передачи;
- модуль упругости материала ремня;
- толщина ремня.
Максимальное напряжение в ремне:
.
Напряжения изгиба являются главной причиной усталостного разрушения ремней.
Плоские ремни испытывают меньшие напряжения изгиба на шкивах, так как по сравнению с клиновыми имеют малую толщину.
Сила давления на валы ременной передачи
По теореме косинусов находим силу давления на вал ременной передачи (результирующая сил и ):
.
4.3 Способы регулирования натяжения ремня
Предварительное натяжение необходимо для обеспечения силы трения между шкивом и ремнем.
Регулировка предварительного натяжения может осуществляться различными способами.
- натяжным роликом;
- передвижной опорой;
- автоматическим устройством (автоматическая регулировка натяжения в зависимости от передаваемой нагрузки).
4.4. Порядок расчёта клиноремённой передачи.
Клиноременные передачи получили наибольшее распространение, т.к. благодаря клиновому действию отличаются повышенными силами сцепления шкивов с ремнями.
1. Расчет клиноременной передачи начинают с выбора сечения ремня по номограмме в зависимости от мощности и частоты вращения .
2. Определяют геометрические параметры: диаметры ведущего и ведомого шкивов , межосевое расстояние , длину ремня , углы обхвата шкивов ремнём , и т.д.
3. Определяют количество ремней, необходимых для передачи заданной мощности , по формуле:
,
где - номинальная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем;
- коэффициент эксплуатации, зависящий от условий работы проектируемой передачи (динамичности нагрузки, угла наклона передачи к горизонту, способа регулировки натяжения ремней и т.д.)
4. Проверочный расчет (на долговечность) сводится к определению числа пробегов ремня в секунду.
= 10 пробегов в секунду для клиноремённой передачи.
5. Определяют силы, действующие на валы.
5. Цепные передачи
5.1 Область применения и классификация цепных передач
Цепные передачи относятся к передачам с гибкой связью, в которых вращающий момент передается зацеплением звеньев цепи с зубьями звездочек.
Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяют передавать цепью при прочих равных условиях большие нагрузки (однако меньшие, чем зубчатыми колесами).
Область применения
Современные цепные передачи могут передавать большие мощности (до 5 тыс. кВт) при сравнительно высоких скоростях (до 25—30 м/с). Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.
Цепные передачи применяют:
а) при средних межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют промежуточных ступеней или паразитных зубчатых колес, не вызываемых необходимостью получения нужного передаточного отношения;
б) при жестких требованиях к габаритам;
в) при необходимости работы без проскальзывания (препятствующего применению клиноременных передач).
Цепные передачи также широко распространены в транспортирующих устройствах (конвейерах, элеваторах, мотоциклах, велосипедах), в приводах станков и сельскохозяйственных машин, в химическом, горнорудном и нефтепромысловом машиностроении.
Кроме цепных приводов, в машиностроении применяют цепные устройства, т.е. цепные передачи с рабочими органами (ковшами, скребками) в транспортерах, элеваторах, экскаваторах и других машинах.
Классификация цепных передач
Цепные передачи разделяют по следующим основным признакам:
1) По назначению:
2) По типу цепей: наибольшее распространение получили передачи с роликовыми и зубчатыми цепями.
а)
б)
Типы цепных передач: а — с роликовой цепью; б — с зубчатой цепью
- По числу рядов роликовые цепи делят на однорядные (см. рис.4, а) и многорядные (например, двухрядные, см. рис.4, б).
- По расположению в пространстве: горизонтальные; наклонные; вертикальные.
5. По способу регулирования натяжения цепи: с натяжными устройствами (натяжная звездочка, натяжной ролик или шина) или без них.
На примере двигателя автомобиля ВАЗ 2106
1 - звездочка привода распределительного вала;
2 - цепь; 3 - успокоитель цепи; 4 - звездочка привода маслянного насоса; 5 - звездочка коленчатого вала; 6 - башмак натяжителя цепи; 7 - натяжитель цепи
6. По конструктивному исполнению: открытые (см. рис.3), закрытые (рис.7).
Также цепные передачи могут быть: внешнего и внутреннего зацепления; с различными профилями зубьев (симметричные и несимметричные); волновые и планетарные (подробнее в конце лекции).
Преимущества ЦП:
- возможность передачи энергии на большие расстояния (до 10м) (в сравнении с ЗП);
- меньшие, чем у ременных передач габариты;
- постоянство передаточного отношения (отсутствие скольжения);
- малые силы, действующие на валы (нет необходимости в большом начальном натяжении цепи);
- возможность передачи движения нескольким ведомым звездочкам.
Недостатки ЦП:
- сравнительно низкая долговечность (ресурс цепи 15-20 т.ч. при картерном способе смазки, а при периодической смазке – на порядок ниже);
- шум во время работы;
- сложность изготовления (по сравнению с ременной передачей для изготовления звездочек требуется зубонарезное оборудование) и более сложное обслуживание (необходимость смазки и периодической регулировки натяжения цепи);
- колебание (непостоянство) передаточного отношения и дополнительные динамические нагрузки в передаче, вызванные граненостью звездочек.
5.2 Схема и основные параметры роликовой цепной передачи
- число зубьев ведущей звездочки.
- число зубьев ведомой звездочки.
Желательно и выбирать нечетными.
- делительный диаметр ведущей звездочки.
- делительный диаметр ведомой звездочки.
- передаточное отношение.
Передаточное отношение цепной передачи считается «условно постоянным» вследствие гранености звездочек (расположения звеньев цепи на звездочках в виде сторон многоугольника) (подробнее в конце лекции).
- шаг цепи.
- межосевое расстояние.
Число звеньев в цепном контуре: - желательно четное.
Параметры роликовой цепи
Основными геометрическими характеристиками цепей являются шаг и ширина, основной силовой характеристикой — разрушающая нагрузка, устанавливаемая опытным путем. В соответствии с международными стандартами применяют цепи с шагом, кратным 25,4 мм (т. е. ~ 1 дюйму).
Роликовая цепь: 1 — пластины наружного звена; 2 — пластины внутреннего звена; 3 — валик; 4 — втулка; 5 — ролик.
Роликовая цепь состоит из наружных Н и внутренних Вн звеньев (каждое из которых состоит из двух пластин), шарнирно соединенных с помощью валиков и втулок. Наружные и внутренние звенья в цепи чередуются. Сцепление со звездочкой осуществляется роликом 1, свободно сидящим на втулке 2, запрессованной в пластины 3 внутреннего звена. Валик 4 запрессован в пластины 5 наружного звена. Концы валиков расклепывают, поэтому звенья цепи неразъемные. Концы цепи соединяют соединительными звеньями с закреплением валиков шплинтами или расклепыванием. В случае необходимости использования цепи с нечетным числом звеньев применяют специальные переходные звенья, которые, однако, слабее, чем основные. Поэтому обычно стремятся применять цепи с четным числом звеньев. Соединительное звено С служит для соединения двух концов цепи с четным числом шагов, а переходное звено П — с нечетным. Благодаря роликам трение скольжения между цепью и звездочкой заменяется трением качения, что уменьшает износ зубьев звездочек.
5.3 Проектный расчет цепной передачи
Слабым элементом цепной передачи является цепь, поэтому проектный и проверочный расчеты ведутся из условия её прочности.
Предварительное значение шага цепи t’ рассчитывается по зависимости:
,
где - допускаемое давление в шарнире цепи (зависит от скорости цепи , а если она неизвестна, ориентировочно задаются предварительным значением );
- коэффициент эксплуатации, зависящий от условий работы цепной передачи: режима работы (одно-, двух- или трехсменная), динамичности нагрузки (спокойная или с рывками), межосевого расстояния, угла наклона передачи к горизонту, способа регулирования натяжения цепи, способа смазывания цепи.
Полученное значение округляется до ближайшего большего стандартного значения.
После этого рассчитываются межосевое расстояние , количество звеньев в цепном контуре , а после проверочных расчетов – геометрические параметры звездочек.
Также определяются усилия:
- предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви (от ее силы тяжести)
,
где – коэффициент провисания цепи (для горизонтальных цепных передач );
– масса одного метра цепи;
– межосевое расстояние передачи, м;
– ускорение свободного падения.
- сила давления на валы цепной передачи .
.
Проверочный расчет ведут по удельному давлению в шарнире цепи.
- окружное усилие.
- площадь опорной поверхности шарнира.
- коэффициент рядности.
– допускаемое давление в шарнире цепи, Н/мм2, определяется в зависимости от скорости цепи
по ряду:
|
, м/с |
0,1 |
0,4 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
[p], Н/мм2 |
32 |
28 |
25 |
21 |
17 |
14 |
12 |
10 |
Также проверяют долговечность цепи по числу входов в зацепление с обеими звездочками (число ударов) проверяют по формуле
- допустимое число ударов в секунду (выбирают из таблицы в зависимости от шага цепи).
Способы регулирования натяжения цепи:
Также как и в ременной передаче, регулировка натяжения цепи осуществляется либо передвижной опорой (велосипед), либо с помощью натяжных устройств (натяжных звездочек, роликов, шин и т.д.), регулирующих, как правило натяжение ведомой ветви.
По мере изнашивания шарниров цепь удлиняется, стрела провисания f ведомой ветви увеличивается, что может вызвать пробуксовку и соскакивание цепи со звездочек.
Натяжные устройства должны компенсировать удлинение цепи в пределах двух звеньев, при большей вытяжке — два звена цепи удаляют. Увеличение шага цепи вследствие износа в шарнирах не компенсируется ее натяжением. По мере изнашивания цепи шарниры располагаются все ближе к вершинам зубьев и возникает опасность соскакивания цепи со звездочек.
Для передач с углом наклона θ < 45° наклона к горизонту [f]<0,02а; при θ > 45° [f] < 0,015а, где а — межосевое расстояние. Поэтому цепные передачи, как правило, должны иметь возможность регулирования ее натяжения. В горизонтальных и наклонных передачах зацепление цепи со звездочками может обеспечиваться натяжением от собственной силы тяжести цепи, но стрела провисания цепи должна быть оптимальной в указанных выше пределах.
Предварительное натяжение цепи необходимо для обеспечения устойчивого зацепления цепи со звездочками. Оно проверяется разными способами, чаще всего по стреле провеса ветви.
Передача работает лучше при небольшом провисании холостой ветви цепи. Допускаемая величина стрелы провисания
.
Способы смазки цепи.
Смазывание цепи оказывает решающее влияние на ее долговечность.
Для ответственных силовых передач следует по возможности применять непрерывное картерное смазывание:
а) окунанием цепи в масляную ванну, причем погружение цепи в масло в самой глубокой точке не должно превышать ширины пластины; применяют до скорости цепи 10 м/с во избежание недопустимого взбалтывания масла;
б) разбрызгивание с помощью специальных разбрызгивающих выступов или колец и отражающих щитков, по которым масло стекает на цепь, применяют при скорости 6...12 м/с в случаях, когда уровень масла в ванне не может быть поднят до расположения цепи;
в) циркуляционное струйное смазывание от насоса, наиболее совершенный способ, применяют для мощных быстроходных передач;
г) циркуляционное центробежное с подачей масла через каналы в валах и звездочках непосредственно на цепь; применяют при стесненных габаритах передачи, например, в транспортных машинах;
д) циркуляционное смазывание распылением капель масла в струе воздуха под давлением; применяют при скорости более 12 м/с.
В среднескоростных передачах, не имеющих герметичных картеров, применяется периодическая смазка:
- через 120...180 ч, погружением цепи в масло, нагретое до температуры, обеспечивающей его разжижение. Пластичный смазочный материал применим при скорости цепи до 4 м/с, а капельное смазывание - до 6 м/с.
За рубежом начали выпускать для работы при легких режимах цепи, не требующие смазывания, трущиеся поверхности которых покрыты самосмазывающимися антифрикционными материалами.