Дослідження тягової здатності і коефіцієнта корисної дії пасової передачі

Мета роботи

Побудувати тягові характеристики, визначити ККД пасової передачі й оптимальне значення коефіцієнта тяги j.

Устаткування та матеріали

Установка для дослідження пасової передачі.

Теоретична частина

Пасова передача відноситься до передач тертям із гнучким зв'язком і може застосовуватися для передачі руху між валами, які знаходяться на значній відстані один від одного. Вона складається із двох шківів (ведучого 1, веденого 2), зв'язаних між собою пасом 3 і натяжним пристроєм (рис. 6.1). Для нормальної роботи передачі необхідно попередній натяг пасу, що забезпечує виникнення сил тертя на ділянці контакту (пас – шків). Для створення й регулювання натягу ременів передбачаються натяжні пристрої. У передачах без цих пристроїв натяг створюється за рахунок пружної деформації пасу, що надягається на шківи з натягом.

Пасові передачі класифікують за наступними ознаками:

1. За формою перетину: плоскопасові (рис. 6.1, б), клинопасові (рис. 6.1, в), круглопасові (рис. 6.1, г), із зубчастим пасом (рис. 6.1, д), з поліклиновим пасом (рис. 6.1, е).

2. По взаємному розташуванню осей валів.

3. По напрямку обертання шківа.

4. По способу створення натягу пасу.

5. По конструктивних ознаках.

 

Рис. 6.1. Схема пасової передачі й перетинів пасів (б – е)

До переваг пасової передачі відноситься: можливість передачі руху на великі відстані (8-10 м і більше), плавність ходу, безшумність роботи, простота конструкції, порівняно мала вартість, мала чутливість до перевантажень, поштовхів і ударів.

Недоліки передачі обумовлені невисокою довговічністю паса, великими радіальними габаритами, значними навантаженнями на вали та опори, мінливістю передатного відношення.

Рух паса по шківу супроводжується пружним ковзанням, що обумовлює основні особливості роботи передачі. Причиною пружного ковзання є неоднаковість натягу ведучих і ведених гілок (рис. 6.2.). При обхваті пасом ведучого шківа, його натяг падає від F₁ до F₂ (причому, завжди F₁>F₂), пас, проходячи шків, коротшає, внаслідок чого виникає пружне ковзання. На веденому шківі відбувається аналогічне явище, але тут пас подовжується, тому що натяг від F₂ зростає до F₁. Пружне ковзання відбувається не по всій довжині дуги обхвату пасом шківа. Кут обхвату a поділяється на дві частини – кут пружного ковзання (a₁) і кут спокою (a₂), на якому пружне ковзання відсутнє. При перевантаженні передачі кут спокою зменшується до нуля, пас починає сковзати по всій поверхні зіткнення зі шківом. Таке ковзання одержало назву буксування.

При буксуванні ведений шків зупиняється, а ККД передачі стає рівним нулю.

Рис. 6.2. Натяг гілок пасової передачі

 

Відносне ковзання в пасовій передачі визначається за формулою

, (6.1)

де D₁, D₂, n₁, n₂ – відповідні діаметри ведучих і веденого шківів і частоти їх обертання.

Основними критеріями працездатності пасових передач є тягова здатність, обумовлена силою тертя між шківом і пасом; довговічність пасу, що в умовах нормальної експлуатації обмежується руйнуванням паса від утоми.

Тягова здатність пасової передачі обумовлюється, як правило, не міцністю паса, а силами між пасом і шківом, які залежать від пружного ковзання пасів щодо шківів.

Працездатність пасової передачі прийнято характеризувати кривими ковзання та ККД (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Криві ковзання e і h (ККД) пасової передачі залежно від коефіцієнта тяги j

 

Коефіцієнт тяги характеризує навантажувальну здатність передачі та дозволяє судити про те, яка частина попереднього натягу пасу F₀ використовується корисно для передачі навантаження F_t.

Коефіцієнт тяги обчислюють за формулою:

. (6.2)

Втрата потужності в пасовій передачі виникає через втрати в опорах валів, втрати на ковзання на шківах, втрати на внутрішнє тертя й втрати від опору повітря руху пасу й шківів.

Ці втрати важко оцінити розрахунком, тому ККД передачі визначається експериментально.

ККД пасової передачі можна визначити за формулою:

, (6.3)

де Т₁, Т₂, n₁, n₂ – відповідно моменти обертання й частоти обертання ведучих і веденого валів.

Опис і устрій установки

Випробувана пасова передача складається (рис. 6.4) з паса 1 і шківів – ведучого 2 і веденого 3. Привід ведучого шківа виконується електродвигуном 4, установленим на хитній рамі. Попередній натяг пасу здійснюється вантажним пристроєм 5.

Під час роботи установки призма 6 на важелі, прикріпленому до корпуса двигуна, діє на плоску пружину. Прогин пластини 7 виміряється індикатором годинникового типу 8.

За прогином пластини можна судити про силу F₁ впливу на пружину з боку двигуна. Знаючи розмір ℓ₁, можна визначити момент обертання на ведучому валу.

. (6.4)

Лічильник 9 дозволяє визначити частоту обертання вала за будь-який проміжок часу.

На веденому валу закріплений гальмовий шків 10. Момент гальмування створюється за допомогою колодок, затягуванням гвинта. Призма 14 упирається в плоску балку 13. Величина прогину балки реєструється за допомогою індикатора 12, що дозволяє знайти силу впливу на балку з боку гальма й момент обертання на веденому валу. Частота обертання ведучого вала визначається за допомогою лічильника 10, аналогічно лічильнику 9.

На схемі не зазначені деякі конструктивні особливості установки: регулятори передачі, що врівноважують вантажі для електродвигуна й гальма та ін.

 

Рис. 6.4 Кінематична схема установки для випробування пасової передачі

Порядок виконання роботи

1. Підготовча частина.

1.1. Ознайомитися з конструктивними особливостями установки.

1.2. Навантажити хитну раму вантажем 5:

, (6.5)

де F₀ – початковий натяг пасу (F₀=100н);

d – співвідношення пліч важеля (d = 1¸5).

1.3. Зафіксувати показання лічильників обертів.

2. Експериментальна частина.

2.1. Включити електродвигун.

2.2. Зробити ступеневе навантаження передачі за допомогою гальма навантаження (навантаження задає викладач). На кожному ступені навантаження, необхідно:

2.2.1. Виміряти частоту обертання n₁ і n₂ за певний проміжок часу (час задає викладач), для чого за допомогою вимикача одночасно включити та через заданий час виключити обидва лічильники обертів, зафіксувавши при цьому показання лічильників.

2.2.2. Записати показання індикатора двигуна й гальма.

3. Розрахункова частина.

3.1. Розрахувати кількості обертів ведучих і веденого валів.

3.2. За графіком (рис. 6.5) визначити момент обертання на ведучому Т₁ і на веденому Т₂ валах.

 

Рис. 6.5. Графік тарування електродвигуна та гальма

3.3. Для кожного ступеня навантаження визначити відносне ковзання:

, (6.6)

де n₁ – частота обертання ведучого вала;

n₂ – частота обертання веденого вала.

3.4. Для кожного ступеня навантаження визначити ККД по формулі (6.3).

3.5. Для кожного ступеня навантаження визначити коефіцієнт тяги:

, (6.7)

де D₁ – діаметр ведучого шківа, D₁=125 мм.

3.6. Дані експериментів і розрахунків занести в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1

№ випробування

Частота обертання, хв^-1

Показан-ня індика-тора

Моменти на валах, Н∙м

Відносне ковзання, ε

ККД, η

Коефіцієнт тяги, j

Показання лічильників

провідного вала, n1

веденого вала, n2

двигуна

гальма

провідного Т1

веденого Т2

ведучий вал

ведений вал

до

піс-ля

до

піс-ля

Звіт з лабораторної роботи

1. Мета роботи.

2. Схема установки й короткий опис принципу її роботи.

3. Дані дослідів і розрахунків.

4. Таблиця результатів випробування пасової передачі.

5. Криві ковзання і ККД.

6. Висновок.

6.7. Контрольні питання

1. Що таке пасова передача?

2. Назвіть основний недолік пасових передач, що не мають натяжних пристроїв.

3. Перелічіть ознаки класифікації пасової передачі.

4. Перелічіть достоїнства й недоліки пасової передачі.

5. Чим відрізняються шківи клинопасових передач від поліклинових?

6. Що таке пружне ковзання?

7. Покажіть дугу пружного ковзання на ведучих і веденому шківах.

8. Від яких параметрів пасової передачі залежить сила натягу F₀?

9. Коротко охарактеризуйте роботу пасової передачі в зоні часткового буксування (рис. 6.3).

10. Які критерії працездатності пасової передачі?

11. Охарактеризуйте коефіцієнт тяги пасової передачі й ККД.

Список літератури

1. Гузенков П.Г. Детали машин. учеб. пособие для студентов вузов. 3-е издание, переработанное и дополненное. – М.: Высш. шк. – 1982. – С. 311.

2. Иоселевич Г.Б. Прикладная механика. – М.: Высш. шк. –1989.– С. 351.

3. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Машиностроение. – 1989. – С. 391.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7