Лабораторна робота № 2

Лабораторна робота № 2

Вивчення КОНСТРУКЦІЙ ФРИКЦІЙНИХ ПЕРЕДАЧ

 

МЕТА РОБОТИ: Вивчити основні конструктивні схеми фрикційних передач з постійним передаточним відношенням та варіаторів з безпосереднім контактом тіл кочення. Провести випробування фрикційної передачі на тягову спроможність.

 

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область застосування фрикційних передач з безпосереднім контактом тіл кочення, ознайомитись з конструкціями фрикційних передач з постійним передаточним відношенням і варіаторів.

 

1.2 Питання для самопідготовки

1 Поняття про фрикційні передачі, призначення фрикційних передач, сфера застосування.

2 Класифікація фрикційних передач за формою елементів, що передають обертальний рух.

3 Переваги і недоліки фрикційних передач у порівнянні з передачами інших типів.

4 Ступінчасте та безступінчасте регулювання передаточного відношення передачі. Поняття про варіатори.

5 Класифікація фрикційних варіаторів.

6 Пружне і геометричне ковзання в передачі, поняття буксування, ККД фрикційних передач.

7 Залежність між зусиллям притискання котків і силою тертя. Способи притискання і види притискних пристроїв.

8 Поняття про діапазон регулювання кутової швидкості (частоти обертання) фрикційних варіаторів.

9 Поняття про контактні напруження на криволінійних поверхнях, їх вплив на втомну міцність деталей, що контактують.

10 Критерії працездатності, причини виходу з ладу, розрахунки фрикційних передач.

11 Матеріали для виготовлення елементів фрикційних передач. Основні вимоги до них.

 

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 Конструкції фрикційних передач

Фрикційна передача забезпечує передачу обертаючого моменту за рахунок тертя між елементами передачі при їх безпосередньому контакті.

По конструкції фрикційні передачі (ФП) можуть бути: циліндричні, конічні, торові, сферичні.

r.2.1.jpg                   

 Рисунок 1 – Фрикційні передачі: а – циліндрична; б – конічна; в – торовий варіатор

 

По умовах роботи: без змащення або із змащенням.

По способах притискання елементів передачі: з постійним зусиллям і з перемінним зусиллям (у залежності від навантаження).

По передаточному відношенню: з постійним U = const і з перемінним U = var – варіатори.

 

2 Переваги й недоліки фрикційних передач

Переваги ФП: простота, рівномірність обертання, можливість безступінчастого регулювання передаточного числа.

Недоліки ФП: великі навантаження на вали, непостійність передаточного відношення, необхідність застосування притискних пристроїв, загроза руйнування при буксуванні.

Внаслідок відмічених недоліків, у сучасному машинобудуванні в якості силових механізмів фрикційні передачі застосовують рідко.

 

3 Основні кінематичні та силові співвідношення

Основна кінематична характеристика – передаточне відношення:

i = ω1/ω2,

де ω1/ω2 – кутові швидкості ведучого та веденого котка відповідно.

 

r.2.2.jpg

Рисунок 2 – Кінематичні характеристики фрикційної передачі

 

Основні силові співвідношення в циліндричній та конічній передачах показані на рисунку 3.

 

r.2.3.jpg

Рисунок 3 – Геометрія і сили фрикційних передач

Передаточне відношення циліндричної передачі

                                  f.2.1.jpg

де ε - коефіцієнт пружного ковзання, ε = 0.02…0.03

Для конічної передачі з кутом між осями 90° передаточне відношення зв’язане з кутами конусів: U = tgδ2 = ctgδ1, з урахуванням пружного ковзання

U= tgδ2/(1-ε) = ctgδ1 /(1−ε)

Колове зусилля у передачі залежить від сили тертя Ft < Fтр, а сила тертя, у свою чергу, від сили, що притискає тіла тертя і коефіцієнту тертя, тобто Fтр = FN⋅ f, якщо ж Ft = 2T1/d1, то зусилля притискання циліндричних роликів дорівнює:

FN = 2T1 ⋅β/(f ⋅ d1)

де β – коефіцієнт запасу зчеплення,

f – коефіцієнт тертя.

Для конічної передачі характерні такі співвідношення

Ft = FN⋅f = FN1⋅f/sinδ1             Ft = FN⋅f = FN2⋅f/sinδ2

Тобто при збільшенні передаточного відношення зменшується FN1 і збільшується FN2 , тому у понижуючих передачах притискний пристрій доцільно встановлювати на ведучому валу.

 

4 Варіатори

Особливе місце в системі механічних передач займають варіатори – пристрої, що дозволяють змінювати передаточне відношення плавно і безперервно (безступінчасте регулювання). Як правило, варіатори використовують принцип дії фрикційних передач. Ця група охоплює велику кількість передач, що різняться по конструкції і призначенню. Можна умовно класифікувати варіатори по таких ознаках:

- по розташуванню осей: передачі з паралельними і осями, що пересікаються;

- принципом дії: із безпосереднім контактом катків і з передачами гнучким зв'язком;

- за формою робочої поверхні: із циліндричною, конічною, кульовою або торовою поверхнею робочих катків;

- по способу притискання робочих елементів: із постійним або автоматично регульованим притисненням катків;

        Крім класифікаційних ознак існує велика кількість конструктивних особливостей, наприклад із проміжним (паразитним) фрикційним елементом, із ручним або автоматичним керуванням, тощо. На рисунку 4 показані схеми найбільш поширених видів варіаторів.

r.2.4.jpg

Рисунок 4 – Основні схеми фрикційних варіаторів: а - лобовий;

б - конусний; в - сферично-конічний; г, д - торові; е, ж - кульові;

з - дисковий (багатодисковий); и - клинопасовий; к - лобовий дводисковий

 

5 Застосування фрикційних варіаторів

Застосування фрикційних варіаторів на практиці обмежується діапазоном потужностей до 10, рідше до 20 кВт. У цьому діапазоні вони конкурують з гідравлічними й електричними варіаторами за рахунок простоти конструкції, малих габаритів, ККД. При великих потужностях важко забезпечувати силу притискання катків. Ця сила, а також відповідні навантаження на вали й опори стають занадто великими, конструкція варіатора і притискного пристрою ускладнюється.

ФП з і=const використовують рідко, переважно в кінематичних ланках приладів, де потрібна плавність рухів, безшумність, безударність включення на ходу та ін., в ковальсько-пресувальному обладнанні. Варіатори використовують як в кінематичних, так і в силових передачах

На рисунку 5 показана схема лобового варіатора. Ведучий ролик радіусом r можна переміщати вздовж вала. Передаточне відношення плавно змінюється відповідно до змінення діаметра d2  веденого диска. Якщо перевести ролик через центр на ліву сторону диска, то можна одержати зміну напрямку обертання веденого вала - варіатор має властивість реверсивності.

r.2.5.jpg

Рисунок 5 – Лобовий варіатор

 

Притискання тіл обертання забезпечується зусиллям пружини.