ІНЖЕНЕРНА МЕХАНІКА

РОЗРАХУНОК КЛИНОПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ

 

Методичні вказівки до практичної роботи №7

 

Мета роботи: Закріплення знань по теорії і розрахунку клинопасових передач. Практичне оволодіння методикою розрахунку приводної пасової передачі по тяговій спроможності (вибір типу перерізу клинового паса і його розмірів, визначення діаметрів шківів, міжосьової відстані, розрахункової довжини паса, кута обхвату меншого шківа, поправочних коефіцієнтів, розрахункової потужності, яку передає один пас та визначення кількості пасів в комплекті). Закріплення знань по визначенню зусиль, що діють в передачі, розмірів пристосування для натягу пасів. Відпрацювання методики інженерного варіантного розрахунку з аналізом одержаних результатів та вибором раціонального варіанту передачі. Рішення практичних задач по конструюванню шківів для клинових пасів.

 

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Під час підготовки до даного практичного заняття проробити матеріали лекцій „Передачі гнучким зв’язком“, простудіювати та засвоїти основні положення рекомендованої навчальної літератури [1-3], звернувши увагу на відмінність принципу дії та конструктивного оформлення передач тертям від передач зачепленням.

Уяснити, які саме переваги пасових передач визначають їх пріоритетну область застосування, та які саме недоліки обмежують, або ж зовсім не дають можливості використання подібних передач у певних конструктивних та експлуатаційних умовах.

Класифікувати передачі по розташуванню шківів у просторі та по формі перерізу паса, зокрема проаналізувати конструкцію та особливості пасів з клиновою (трапецеїдальною) формою перерізу: вузьких (вентиляторних), широких (варіаторних) та з нормальним перерізом (приводних), уточнити принципи та порядок їх умовних позначень.

Переглянути та проаналізувати основні формули, за якими проводиться розрахунок геометричних та кінематичних співвідношень найбільш поширеної (відкритої) пасової передачі.

Встановити, які сили діють в передачі: нерухомій, на холостому ходу, під навантаженням, взаємодія цих сил, які напруження виникають у перерізі паса і як ці напруження впливають на роботоздатність та довговічність паса.

Розглянути фізичну сутність та природу пружного ковзання в передачі, уяснити зв’язок між цим явищем та тяговою спроможністю передачі, принципи побудови графіків кривої ковзання та ККД, вибору оптимальної зони.

Ознайомитись з основними видами пристроїв для натягу пасових передач.

1.2 Питання для самопідготовки

1.2.1 Область застосування пасових передач.

1.2.2 З яких матеріалів виготовляють паси?

1.2.3 Поясніть непостійність передаточного числа пасових передач.

1.3 Рекомендована література

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

2. Павлище В. Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин: Підручник. – Афіша. – С. 560. – ISBN 966-8013-58-1.

3. Конспект лекцій з інженерної механіки (Деталі машин) для здобувачів ступеня вищої освіти «Бакалавр» спеціальності 122 «Комп’ютерні науки» / О. О. Дереза. – Мелітополь. – ВПЦ «Люкс», 2019. – 70 с.

 

 

 

 

2 ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ

2.1 Програма роботи

– Вибрати переріз клинового паса та діаметр ведучого шківа.

– Виконати геометричний розрахунок передачі.

– Визначити число пасів у передачі.

– Вибрати раціональне рішення варіантного розрахунку.

– Зробити висновок.

Скласти звіт та захистити роботу.

2.2 Оснащення робочого місця

2.2.1 Методичні вказівки.

2.2.2 Навчальна та наукова література.

2.3 Теоретичні відомості

Пасові передачі – це передачі приводів гнучкою ланкою, призначені для передавання потужності від одного вала на другий при значних міжосьових відстанях.

Пасова передача (рисунок 1) складається з ведучого 1 та веденого 2 шківів, жорстко закріплених на валах, і паса 3, що охоплює шківи.

Пасові передачі застосовуються в усіх галузях машинобудування, можуть передавати потужність до 50 кВт.

 

 

Переваги пасових передач порівняно із зубчастими:

·       можливість передачі потужності на значну відстань (до 15 м);

·       простота конструкції та експлуатації, легкість ходу і невелика вартість;

·       плавність і безшумність роботи;

·       можливість без поломок та аварій витримувати значні перевантаження;

·       відносно високий ККД.

Недоліки пасових передач:

·       несталість передаточного числа;

·       великий тиск на вали і опори від натягу пасів (у 2...3 рази більше, ніж у зубчастих);

·       порівняно великі габарити;

·       низька довговічність паса при порушенні умов роботи.

Пасові передачі класифікують за типом пасів: плоскопасова, клинопасова, круглопасова, зубчастопасова, поліклинова передача.

Клинові паси нормальних перетинів по ГОСТ 1284.1-89 позначають (у порядку збільшення поперечного перетину): Z, А, В, С, D, Е, Е0 (О, А, Б, В, Г, Д, Е).

Для створення між пасом та шківами необхідної сили тертя пас має бути притиснутим до шківів. Це притиснення досягається за рахунок попереднього натягу паса F₀, величина якого вибирається такою, щоб пас міг зберігати цей натяг достатньо довго. Чим більше F₀, тим вища тягова спроможність передачі.

Пружне ковзання, що залежить від значення колової сили F_t, є причиною деякої мінливості передаточного числа пасових передач. Передаточне число пасової передачі:

Оскільки передаточне число пасових передач мінливо, користуються поняттям передаточне відношення, яке знаходиться як відношення кутових швидкостей або частот обертання ведучого та веденого шківів.

 

Завдання та вихідні дані для розрахунків

1 Оформлення вихідних даних на розрахунок:

Клинопасова передача загального призначення

-          потужність на ведучому шківі                   Р₁ = 7,4 кВт;

-          частота обертання ведучого шківа                        n₁ = 2900 хв.^-1;

-          обертаючий момент на ведучому шківі    Т₁ = 25 Н×м;

-          передаточне відношення передачі                        і = 2,8;

-          режим роботи (вид двигуна)                     4А112М2;

-          короткочасні перевантаження                   П = 180%;

-          число змін роботи                                       К_зм = 2.

2 Вибір перерізу клинового паса та діаметра ведучого шківа

Типорозмір перерізу клинового паса вибирають у залежності від потужності, яку потрібно буде передати, та частоти обертання ведучого (меншого) шківа (рисунок А.1).

Діапазон орієнтовного розрахункового діаметра меншого шківа визначається по формулі 1 і на основі цього розрахунку приймається ряд стандартних значень меншого шківа для проведення варіантного (по 3…5 варіантах) розрахунку. Результати варіантного розрахунку передачі доцільно групувати у формі таблиці.

Розрахункові діаметри d_P, мм шківів для клинових пасів:

 63;   71;   80;   90;   100;   112;   125;   140;   160;   180;   200;   224;  250; 280;   315;   355;   400;   450;   500;   560;   680;   710;   800;   900;   1000.

Вибрані розрахункові діаметри шківів занести до таблиці 1.

3 Швидкість паса

Швидкість паса обчислюється як колова швидкість на меншому шківі по формулі 2. Для варіанту розрахунку, швидкість паса якого перевищує 30 м/с, подальший розрахунок не проводиться.

4 Діаметр більшого шківа та передаточне відношення

Діаметр більшого шківа визначається по формулі 3 і вибирається його стандартне значення, по значенню якого вичислюється фактичне передаточне відношення. При цьому рекомендується приймати значення пружного ковзання 0,01…0,02.

У випадку відхилення значення фактичного передаточного відношення від заданого більш ніж ±5% дозволяється застосування шківа нестандартного діаметра.

5 Міжосьова відстань

На величину міжосьової відстані пасової передачі при її попередньому визначенні можуть впливати такі дві наступні умови:

а) клинопасову передачу потрібно „вписати“ в існуючу конструкцію (при її модернізації), або в конструкцію, що проєктується (для нової машини, положення валів якої в просторі визначається специфічними (технологічними, конструктивними, тощо) умовами, закріпленими попереднім ескізним компонуванням);

б) розміри клинопасової передачі нічим особливо не лімітуються.

У першому випадку необхідно взяти у якості попереднього значення міжосьової відстані конкретний розмір між осями валів, а для другого випадку керуватись умовами раціональної роботи передачі і призначати міжосьову відстань по діаметру більшого шківа у залежності від передаточного числа. Якщо розміри міжосьової відстані нічим особливо не лімітуються, то її значення приймається із умови достатньої величини кута обхвату малого шківа по співвідношенню:

де Ка – коефіцієнт міжосьової відстані, який залежить від значення передаточного відношення (таблиця А.1).

6 Довжина паса

Попереднє значення розрахункової довжини паса визначається по формулі 5. Потім з номенклатури пасів вибирається найближче значення у відповідності з ГОСТ 1284.1-89 стандартної довжини паса (додаток А). Після вибору уточнюється значення міжосьової відстані та визначається кут обхвату меншого шківа.

Попереднє значення розрахункової довжини паса:

7 Визначення числа пасів у передачі

Згідно з довідковими даними ГОСТ 1284.3-9 номінальна потужність, яку може передати один пас відповідного типорозміру, призначається по таблицях або ж графіках в залежності від частоти обертання меншого шківа з урахуванням його розрахункового діаметра.

Реальні умови експлуатації передачі враховуються за допомогою коефіцієнтів: кута обхвату, довжини паса, передаточного числа і режиму роботи. В результаті розрахункова потужність, яка може передаватися одним пасом, дещо відрізняється від номінальної, як правило в меншу сторону.

Розрахункова потужність, яка передається одним пасом, визначається по формулі:

Попереднє число пасів визначається як частка від ділення потужності, яку потрібно передати, на розрахункову потужність, що передається одним пасом.

З урахуванням нерівномірності навантаження пасів комплекту (за допомогою коефіцієнту числа пасів) визначається розрахункове число пасів, яке потім потрібно прийняти цілим числом.

де  – коефіцієнт числа пасів у комплекті (таблиця А.4).

Прийняття кінцевого числа пасів рекомендується проводити по правилах округлення, оцінку правильності вибору дає відсоток завантаження, який для клинопасових передач може досягати 115%.

8 Зусилля в передачі

Для проєктного розрахунку клинопасової передачі звичайно визначаються два види зусиль, які можуть конкретно характеризувати передачу: зусилля попереднього натягу гілки паса і сила, що діє на вали передачі.

Зусилля попереднього натягу гілки паса вичисляють за формулою 9 з урахуванням впливу відцентрових сил.

9 Основні габаритні розміри шківів

У якості оціночного критерію варіантного розрахунку пасової передачі визначаються зовнішні діаметри більшого і меншого шківів та їх ширина. Розрахунки проводяться по даних таблиці А.3.

10 Вибір раціонального рішення варіантного розрахунку

При виборі раціонального рішення потрібно враховувати число пасів в комплекті, габарити передачі (міжосьова відстань, зовнішні розміри шківів), відсоток завантаження передачі, зусилля, які діють в передачі (початкового натягу та тиску на вали) та відносну вартість. З досвіду проєктування найчастіше раціональними передачами вважають передачі з двома або трьома пасами, саме вони мають невеликі габарити, вартість, хоча силові показники для цих передач дещо вищі ніж передачі з одним пасом. Передачі з чотирма і більше пасами часто маючи невеликі габарити по діаметрах мають більші габарити по ширині та значно більшу нерівномірність навантаження пасів комплекту.

11 Висновки по розрахунку

По результатах розрахунку формулюються висновки, в яких коротко і ясно констатується хід розрахунку, наводиться позначення пасів, які вибрано для передачі, і позитивні якості передачі, яку спроєктували.

 

Контрольні запитання

1  Які види пасових передач розрізняють за формою поперечного перерізу паса, як класифікують клинові паси?

2 Які переваги та недоліки мають пасові передачі в порівнянні з іншими видами механічних передач?

3 Чому в багатоступінчастих приводах пасова передача, як правило, займає місце швидкохідної ступені?

4 Які зусилля діють на гілки пасової передачі в стані покою, на холостому ходу, під час робочого навантаження?

5 Як вичислюють напруження у відповідних перерізах гілок паса при роботі передачі? Поясніть вплив кожного з них на роботу, довговічність передачі.

6 У чому сутність пружного ковзання паса по шківах? Чому воно виникає і чи можна його усунути?

7 У чому різниця між пружним ковзанням і буксуванням паса? Яке значення пружного ковзання можна вважати допустимим?

8 Основні види руйнування і причини виходу з ладу елементів пасової передачі, заходи по запобіганню руйнуванню.

9 Що таке тягова спроможність пасової передачі? Які фактори і яким чином впливають на неї?

10 Які переваги та недоліки передачі клиновим пасом у порівнянні з передачею плоским пасом? Чим пояснити більшу навантажувальну спроможність передачі клиновим пасом?

11 Чому при огинанні шківів однакових діаметрів напруження у перерізі клинового паса значно більші чим у плоского?

12 Чому обмежують число клинових пасів у комплекті?