Лабораторна робота № 9

Лабораторна робота № 9

ВИПРОБУВАННЯ КЛИНОПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ

 

Мета роботи: Одержати практичні навички у проведенні тягових випробувань  клинопасової передачі, визначити її тягові властивості. Порівняти розрахункові і експериментальні результати.

 

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

 

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область використання пасових передач, ознайомитись з класифікацією, конструкціями, методами натягу пасів. Вияснити від яких факторів залежить тягова спроможність та довговічність пасової передачі. Методи побудови кривої ковзання і її роль у визначенні тягової спроможності.

 

1.2 Питання для самопідготовки

1 Класифікація, конструктивні особливості і матеріали плоских та клинових, поліклинових пасів.

2 Основні геометричні та кінематичні характеристики пасової передачі, їх співвідношення.

3 Сили і напруження у гілках паса, який працює на холостому ходу, під навантаженням, їх співвідношення.

4 Визначення раціонального зусилля початкового натягу, необхідного для забезпечення передачі заданої потужності.

5 Методи утворення початкового натягу паса та види пристроїв для його забезпечення.

6 Причині виникнення, фізична суть пружного ковзання та його вплив на тягову спроможність передачі. Явище буксування передачі.

7 Крива ковзання, її роль у визначенні номінальної потужності, яку передає клиновий пас певного розміру перерізу.     

8 Вплив на розрахункові параметри тягової спроможності пасової передачі конструктивних факторів та умов роботи:

- кута обхвату меншого шківа;

- довжини паса;

- передаточного відношення передачі;

- режиму роботи передачі.

9 Методи та конструктивні заходи по підвищенню тягової спроможності клинопасової передачі.

 

1.3 Рекомендована література

1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В. Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.

 

2 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

1 Види, матеріали та конструкції пасів і шківів

За загальною класифікацією пасові передачі відносяться до передач тертям і входять у групу передач гнучким зв’язком. Вони, як правило, застосовуються для передачі руху від двигуна (електричного або внутрішнього згоряння) до коробок швидкостей, машин-знарядь, електричних генераторів, насосів, тощо.

Переріз паса може бути круглим, прямокутним (плоским), в виді трапеції (клиновим), полі клиновим (рис. 1).

 

r.9.1.jpg

Рисунок 1 – Конструкція паса

Найбільш поширені клинові паси нормального перерізу згідно ГОСТ 1280.1-89.

Прогумовані паси мають несучий корд у виді тканини (а), або шнура (б), який прокладений через центр ваги перерізу і обгортку з кількох шарів тканини намотаної діагонально. Корд виконують з віскози, капрону, лавсану.

Паси з шнуровим кордом більш гнучкі і довговічніші, тому їх використовують для передач, що працюють у напружених умовах.

Шар розтягу (вище корду) виконують з гуми середньої твердості, а шар стиску (нижче корду) – з більш твердої гуми. Паси призначені для обхвату шківів малих діаметрів виконують з перемінною площею шару стиску (з зубцями), що збільшує гнучкість паса, існують конструкції пасів з зубцями з обох сторін (вище і нижче корду).

У якості основних критеріїв розрахунку пасових передач звичайно відмічають:

1) тягову спроможність, яку визначає достатнє зусилля тертя між пасом і шківом;

2) довговічність паса, яка в умовах нормальної експлуатації обмежується руйнуванням паса від втоми.

Якщо не буде витримана перша умова, передача почне буксувати; якщо ж не виконується друга умова, то пас буде занадто швидко виходити з ладу.

При проектуванні машин для передач з клиновими і поліклиновими пасами використовується комплексний розрахунок на витривалість та тягову спроможність, причому основним розрахунком є розрахунок на тягову спроможність, а довговічність паса враховують шляхом вибору основних параметрів передачі у відповідності з рекомендаціями, які напрацьовано практикою.

Підвищення тягової спроможності можна досягти за рахунок збільшення сили попереднього натягу паса (F0), але слід пам’ятати, що навіть незначне перевищення нормативного значення зусилля натягу приводить до різкого зниження довговічності. Так, наприклад, при перевищенні натягу всього лише на 15% довговічність паса зменшується вдвічі.

Це накладає підвищені вимоги до методів та пристроїв контролю попереднього натягу і конструкцій натяжних пристроїв.

r.9.2.jpg

Рисунок 2 – Основні схеми натягу паса

Натяг паса по схемі (а) здійснюється періодично по мірі витягування паса за допомогою гвинта або іншого подібного пристрою, коли двигун можна переміщувати по направляючим.

По схемі (б) натяг паса автоматично підтримується постійним за рахунок сили ваги двигуна і плити масою m. Постійний натяг забезпечує і пристрій з натяжним роликом, зусилля на якому можна підтримувати за рахунок пружини, важеля з вантажем, тощо. Крім зусилля натягу ролик забезпечує більший кут обхвату.

На практиці більшість передач працюють з перемінним режимом навантаження, а розрахунок виконують по максимальному з можливих навантаженню. Тому в передачах з постійним натягом у періодах недовантажень лишній натяг знижує довговічність і ККД. З цих позицій доцільна конструкція з автоматичним зміненням сили натягу в залежності від навантаження (схема г). Шків 1 встановлено на важелі 2, який є одночасно віссю веденого колеса 3 зубчастої передачі. Натяг (2F0) дорівнює коловій силі у зачепленні і змінюється пропорційно моменту навантаження.

Існують також і інші конструкції автоматичних пристроїв натягу, їх головні недоліки – складність конструкції і втрата якості запобігання перевантаженням.

Звичайно напруження від попереднього натягу у поперечному перерізі клинового паса обмежують значенням  МПа.

Різко негативно впливають на довговічність паса напруження згину, які в свою чергу, залежать від співвідношення висоти перерізу паса і діаметра шківа, що цим пасом охоплюється. Саме ці напруження в декілька разів перевищують всі інші складові сумарного напруження у пасі. Тому для кожного типорозміру паса існує нормативне значення мінімального діаметра шківа. До речі, у передачах з натяжним роликом у перерізі паса виникають перемінні по знаку напруження згину, що веде до більш інтенсивного його зносу.

Суттєво впливає на довговічність паса число циклів його навантаження (число пробігів паса) – відношення швидкості паса до його довжини. Число пробігів обмежують (v ≤ 10…20 с-1) тому, що їх значення побічно обмежують мінімальну довжину пасів або міжосьову відстань передачі.

Практика експлуатації дозволила встановити, що при дотриманні прийнятих рекомендацій по вибору основних параметрів передачі середня довговічність пасів складає 2000…3000 годин.

В основу визначення номінальних потужностей, які передають різні типорозміри клинових пасів нормальних перерізів при певних умовах, покладений принцип побудови кривих ковзання.

Як звісно, ковзання спостерігається при любому навантаженні передачі, але ступінь навантаження визначає два види цього явища: пружне ковзання і буксування.

Робота пружного паса зв’язана з пружним ковзанням його по шківах. Неминучість пружного ковзання при роботі передачі виходить з того, що натяг, а отже і відносне подовження ведучої та веденої гілки паса різні. При обігу пасом ведучого шківа натяг його падає, пас скорочується і ковзає по шківу. На веденому шківі пас подовжується і опереджає шків. Ковзання відбувається не по всій дузі обхвату ( ), а по деякій частині цієї дуги, яку називають дугою ковзання. Дуга ковзання розташовується зі сторони збігання паса з шківа. З сторони набігання паса знаходиться дуга покою, тобто дуга постійного зчеплення паса з шківом. На холостому ходу пружне ковзання і дуга ковзання дорівнюють нулю.

 

2 Випробування клинопасової передачі

Працездатність клинопасової передачі прийнято характеризувати кривими ковзання і ККД (рисунок 3).

Такі криві будуються по результатах випробувань пасів різноманітних типів і матеріалів. Навантаження по осі абсцис враховується коефіцієнтом тяги  f.9.1.jpg

Коефіцієнт тяги дозволяє оцінити, яка частина попереднього натягу (F0) використовується корисно для передачі навантаження (Ft), тобто характеризує ступінь завантаженості передачі. Доцільність застосування у якості навантаження передачі безрозмірного коефіцієнта пояснюється тим, що ковзання і ККД зв’язані зі ступенем завантаженості, а не з абсолютним значенням навантаження.

r.9.3.jpg

Рисунок 3 – Криві ковзання і ККД пасової передачі

На початковій ділянці кривої ковзання від 0 до φ0 спостерігається тільки пружне ковзання і графік має прямолінійний характер, подальше збільшення навантаження приводить до часткового, а потім і до повного буксування. Робоче навантаження рекомендують вибирати поблизу до критичного значення φ0, зліва від нього. Роботу у зоні часткового буксування допускають тільки під час короткочасних перевантажень, наприклад при пуску. В цій зоні ККД різко знижується внаслідок збільшення втрат на ковзання і пас швидко зношується.