Скольжение в передаче.

Исследования Н. Е. Жуковского показали, что в ременных передачах следует различать два вида скольжения ремня по шкиву: упругое скольжение и буксование. Упругое скольжение наблюдается при любой нагрузке передачи, а буксование - только при перегрузке.

Природа упругого скольжения может быть установлена из опи­санного ниже опыта. На рис. изображен ремень на заторможен­ном шкиве (момент торможения ). В начале опыта к концам ремня подвешивают равные грузы . Под действием этих грузов между шкивом и ремнем возникают некоторое давление и соответству­ющие ему силы трения. В этом состоянии левую ветвь ремня нагружают добавочным грузом . Если груз больше сил трения между ремнем и шкивом, то равновесие нарушится и ремень со­скользнет со шкива. В противном случае состояние равновесия сохранится. Однако при любом малом грузе левая ветвь ремня получит некоторое дополнительное удлинение. Величина относи­тельного удлинения, постоянная для свободной ветви ремня, будет постепенно уменьшаться на дуге обхвата и станет равной нулю в некоторой точке С. Положение точки Сопределяется по условию равенства груза и суммарной силы трения, приложенной к ремню на дуге АС. Дополнительное упругое удлинение ремня сопровожда­ется его скольжением по шкиву. Это скольжение принято называть упругим скольжением, а дугу АС - дугой упругого скольжения. На дуге ВСремень останется в покое. Эту дугу называют дугой покоя. Сумма дуг упругого скольжения и покоя равна дуге обхвата, опре­деляемой углом . Чем больше тем больше дуга упругого скольжения и меньше дуга покоя. При увеличении , до значения, равного запасу сил трения, дуга покоя станет равной нулю, а дуга упругого скольжения распространится на весь угол обхвата - рав­новесие нарушится (буксование).

По аналогии с этим в работающей ременной передаче роль грузов выполняет сила натяжения ве­домой ветви ,а роль дополнительного груза -окружная сила . Разность натяжения ведомой и ведущей ветвей, создаваемая нагрузкой, вызывает упру­гое скольжение в ременной передаче. При этом дуги упругого скольжения располагаются со стороны сбегающей ветви (рис.).

Отметим некоторый участок ремня длиной в ненагруженной передаче и затем дадим нагрузку (рис. 12.10). При прохождении ведущей ветви отмеченный участок удлинится до , а на ведомой сокра­тится до . Определяя окружные скорости шкивов по совместному перемеще­нию с ремнем на участках дуг покоя, получаем:

для ведущего шкива

для ведомого шкива

или

где - время набегания отмеченного участка ремня на шкивы. Разность скоростей учитывается в формулах (коэффициентом скольжения . По мере увеличения нагрузки (увели­чивается ) разность окружных скоростей возрастает, а передаточ­ное отношение изменяется. Упругое скольжение является причиной некоторого непостоянства передаточного отношения в ременных передачах и увеличивает потери на трение.

Потери в передаче и КПД. Потери мощности в ременной пере­даче складываются из потерь в опорах валов; потерь от скольжения ремня по шкивам; потерь на внутреннее трение в ремне, связанное с периодическим изменением деформаций, и в основном с дефор­мациями изгиба (см. рис. 12.8); потерь от сопротивления воздуха движению ремня и шкивов.

Все эти потери трудно оценить расчетом, а поэтому КПД пере­дачи определяют экспериментально.

При нагрузках, близких к расчетным, среднее значение КПД для плоскоремен­ных передач 0,97, для клиноременных 0,96.

Кривые скольжения и КПД. Работоспособность ременной пере­дачи принято характеризовать кривыми скольжения и КПД (рис. 12.11). Такие кривые являются результатом испытаний ремней раз­личных типов и материалов. На графике по оси ординат отсчитыва­ют относительное скольжение е и КПД, а по оси абсцисс - нагруз­ку передачи, которую выражают через коэффициент тяги

Коэффициент тяги позволяет судить о том, какая часть предварительного натяжения ремня используется полезно для передачи нагрузки ,т. е. характеризует степень загруженности передачи. Целесообразность вы­ражения нагрузки передачи че­рез безразмерный коэффициент объясняется тем, что скольжение и КПД связаны именно со степенью загруженности пе­редачи, а не с абсолютным зна­чением нагрузки.

На начальном участке кри­вой скольжения от 0 до наб­людается только упругое ско­льжение. Так как упругие де­формации ремня приближенно подчиняются закону Гука, этот участок близок к прямолиней­ному. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к частичному, а затем и полному буксованию. В зоне наблюдается как упругое скольжение, так и буксование. Они разделяются продолже­нием прямой штриховой линией.

Рабочую нагрузку рекомендуют выбирать вблизи критического значения и слева от нее. Этому значению соответствует также и максимальный КПД. Работу в зоне частичного буксования до­пускают только при кратковременных перегрузках, например при пуске. В этой зоне КПД резко снижается вследствие увеличения потерь на скольжение ремня, а ремень быстро изнашивается. Раз­мер зоны частичного буксования характеризует способность пере­дачи воспринимать кратковременные перегрузки.

Отношение для ремней: плоских кожаных и шерстя­ных - 1,35...1,5; прорезиненных - 1,15...1,3; хлопчатобумажных - 1,25...1,4; клиновых - 1,5...1,6.

Допускаемые полезные напряжения в ремне. Определив по кри­вым скольжения ,находят полезное допускаемое напряжение для испытуемой передачи (см. предыдущую формулу):

,

где 1,2...1,4 - запас тяговой способности по буксованию.

Кривые скольжения получают при испытаниях ремней на типо­вых стендах при типовых условиях: =180⁰, 10м/с, нагрузка равномерная, передача горизонтальная. Переход от значений для типовой передачи к допускаемым полезным напряжениям для проектируемой передачи производят с помощью корректирующих коэффициентов:

где - коэффициент угла обхвата, учитывающий снижение тяго­вой способности передачи с уменьшением угла обхвата:

, град........ 150 160 170 180 200 220

................. 0,91 0,94 0,97 1,0 1,1 1,2

- скоростной коэффициент, вводимый только для передачи без автоматического регулирования натяжения (см. ниже) и учитыва­ющий уменьшение прижатия ремня к шкиву под действием центро­бежных сил:

,м/с........... 5 10 15 20 25 30

................. 1,03 1,00 0,95 0,88 0,79 0,68

- коэффициент режима нагрузки, учитывающий влияние пери­одических колебаний нагрузки на долговечность ремня.

- коэффициент, учитывающий способ натяжения ремня и на­клон линии центров передачи к горизонту (у вертикальных передач собственная масса ремня уменьшает его прижатие к нижнему шки­ву):

Нагрузка на валы и опоры. Силы натяжения ветвей ремня (за исключением Р_у) передаются на валы и опоры (рис. 12.15). Равно­действующая нагрузка на вал

.

Обычно в 2...3 раза больше окружной силы ,(см. пример расчета), и это, как указывалось выше, относится к недостаткам ременной передачи (в зубчатой передаче ).

Дата добавления: 2015-11-04