Изучение конструкции клиноремённой передачи

И ПОСТРОЕНИЕ её КРИВЫХ СКОЛЬЖЕНИЯ И КПД

Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия клиноременной передачи, расчётно-экспериментальным путём построить кривые скольжения и КПД и провести анализ полученных результатов.

Оборудование и инструменты: лабораторная установка ДМ 35У (рис. 13.1, табл. 13.1), оснащённая двумя электронными тахометрами с фотодатчиками и двумя часовыми индикаторами, комплект грузов, штангенциркуль, измерительная линейка.

Рис. 13.1. Кинематическая схема установки ДМ 35У

для исследования клиноременной передачи:

1 – электродвигатель; 2 – вал двигателя; 3 – ведущий шкив открытой клиноременной передачи; 4,5 – подшипниковые опоры вала электродвигателя; 6 - качающая опорная плита двигателя; 7 – клиновый ремень; 8 – ведомый шкив передачи; 9 – ведомый вал передачи; 10 – тормозной шкив; 11,12 – колодки двухколодочного тормоза; 13 – пружина измерительной системы для определения момента на валу передачи; 14,19 – часовые индикаторы системы; 15 – регулировочный винт системы; 16,17,18 – трос, рычаг и грузы устройства предварительного натяжения передачи

Таблица 13.1

Технические характеристики установки ДМ 35У

Параметр	Обозначение	Значение
Мощность электродвигателя, кВт	Р	1,1
Частота вращения ротора электродвигателя, мин^-1	n э
Диаметры обоих шкивов передачи, мм	D 1
Длина плеч рычага, мм	l 1 / l 2	20 / 100

Теоретические основы работы

Для работы ременной передачи необходимо предварительное натяжение её ремня силой 2F₀. Для этого применяют различные натяжные устройства, например, грузового типа (рис. 13.1). При этом ведущая и ведомая ветви передачи натянуты одинаковыми силами F ₀.

При включении двигателя передачи за счёт появившихся сил трения между ремнём и шкивами она начинает передавать с ведущего шкива на ремень и с ремня на ведомый шкив окружную силу F_t, равную

, (13.1)

где Т ₁ - крутящий момент на ведущем шкиве, Нм.

При передаче окружной силы F_t натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня изменяются. В ведущей ветви сила натяжения ремня увеличивается и становится равной

F ₁ = F ₀ + 0,5 F_t. (13.2)

В ведомой ветви сила натяжения ремня уменьшается до величины

F ₂ = F ₀ – 0,5 F_t. (13.3)

При передаче ремнём окружной силы F_t некоторый отрезок ремня длиной l, находясь в ведущей ветви с силой натяжения ремня F ₁, удлиняется до величины l + Dl. Попав в ведомую ветвь с силой натяжения ремня F ₂, этот отрезок укорачивается до величины l - Dl. Следовательно, из условия неразрывности ремня следует, что при сбегании с ведущего шкива отмеченный отрезок должен укоротиться и проскользнуть по ободу шкива навстречу движению. Аналогично на ведомом шкиве тот же отрезок должен удлиниться и проскользнуть по ободу шкива в направлении движения. Опыт показывает, что скольжение ремня происходит не по всей дуге обхвата a, а только по ее части, называемой дугой упругого скольжения. Дуги располагаются со стороны сбегающей ветви. На дугах покоя (a ₁ - b ₁) и (a ₂ - b ₂) натяжение ремня остается неизменным, соответственно равным натяжению либо ведущей ветви F ₁, либо ведомой F ₂. С увеличением передаваемой окружной силы F_t возрастает разность натяжения F ₁ - F ₂ = F_t, а следовательно увеличиваются упругое скольжение и дуги скольжения. При некоторой критической нагрузке скольжение распространяется на всю дугу обхвата, в первую очередь меньшего шкива; и начинается буксование ремня по шкиву.

При упругом скольжении и буксовании ремня окружная скорость ведомого шкива V ₂ немного меньше окружной скорости ведущего шкива V ₁. Относительное скольжение в ременной передаче равно

, (13.4)

КПД и безразмерный коэффициент тяги j передачи определяют как

, (13.5)

, (13.6)

где Т ₁ и Т ₂ - крутящие моменты на ведущем и ведомом шкивах, Нм; n ₁ и n ₂ – круговые частоты вращения ведущего и ведомого шкивов, мин^-1.

Коэффициент тяги j позволяет судить о том, какая часть силы предварительного натяжения ремня F ₀ используется для передачи окружной силы F_t, т.е. характеризует степень загруженности передачи. Целесообразность выражения окружной силы через безразмерный коэффициент j объясняется тем, что скольжение и КПД связаны со степенью загруженности передачи, а не с абсолютной величиной окружной силы F_t.

В настоящее время работоспособность ременной передачи принято характеризовать кривыми скольжения и КПД, которые получают по результатам испытаний ременной передачи.

На рис.13.2 показаны типовые кривые скольжения (нижний график) и КПД (верхний график) ременной передачи. На начальном участке кривой скольжения от 0 до некоторого значения коэффициента тяги j ₀ наблюдается только упругое скольжение. Так как упругие деформации ремня приблизительно подчиняются закону Гука, этот участок близок к прямолинейному. Дальнейшее увеличение окружной силы F_t, приводит к частичному появлению буксования при , а затем и к полному буксованию при .

Рис. 13.2. Типовые графики зависимости относительного скольжения и

КПД ременной передачи от коэффициента тяги

Расчётный коэффициент тяги при проектировании ременной передачи рекомендуют выбирать вблизи критического (оптимального) значения слева от него. Этому значению соответствует также и максимальное значение коэффициента полезного действия ремённой передачи. Значения и , установленные для типовых ремённых передач (при испытаниях на типовых стендах в типовых условиях: нагрузка равномерная, передача горизонтальная, , ,), составляют: для плоских ремней и , для клиновых и поликлиновых ремней и .

Порядок выполнения работы

1. Изучают теоретические основы работы.

2. Проводят эксперимент по определению опытных данных для построения кривых скольжения и КПД исследуемой клиноремённой.

Для этого в ходе испытаний ремённой передачи на стенде ДМ 35У (рис. 13.1) ступенчато изменяют нагрузку (момент Т ₂) на выходном валу с помощью регулировочного винта 15 тормоза. Показания r ₁ и r ₂ часовых индикаторов 19 и 14 в делениях, соответствующие значениям Т ₁ и Т ₂, а также показания n ₁ и n ₂ тахометров для каждой ступени нагружения передачи заносят в табл. 13.2.

Таблица 13.2

Таблица экспериментальных данных

№ п/п	Измеряемые параметры	Расчетные параметры эксперимента
Число делений r 2	Число делений r 1	n 1, мин^-1	n 2, мин^-1	Т 1, Нм	Т 2, Нм	Ft, Н	e, %	h, %	j
1.
2.
3.
4.
5.
6.

 

3. Для определения расчетных параметров табл. 13.2 показания индикаторов пружин переводят в крутящие моменты на валу электродвигателя T₁ и на валу тормоза Т₂ по формулам

T₁ = r ₁ ×k ₁ и T ₂ = r ₂ ×k ₂, (13.7)

где k ₁ = 0,091 Hм/дел и k ₂ = 0,076 Hм/дел - коэффициенты пропорциональности измерительной системы стенда.

4. Значение силы предварительного натяжения F₀ рассчитывают как

, (13.8)

где n = 5 - число грузов 18, использованных в устройстве натяжения передачи (рис.13.1); m = 1 кг - масса одного груза; м/с² – ускорение свободного падения; l ₁ = 20мм и l ₂ = 100 мм длины плеч рычага натяжного устройства (табл. 13.1).

5. Значения остальных расчётных параметров в табл. 13.2 вычисляют по формулам (13.1), (13.4) … (13.6).

6. По данным табл. 13.2 строят для исследуемой передачи экспериментальные кривые скольжения и КПД, аналогичные представленным на рис. 13.2, и по и по ним определяют критическое значение коэффициента тяги , соответствующее максимальному значению .

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают полученные результаты с данными учебной литературы [1, 2], дают оценку корректности проведённых исследований.

4. Контрольные вопросы

1. В чём заключается принцип действия ременных передач?

2. Для чего необходимо предварительное натяжение ремня?

3. Какие виды ремённых передач имеют наиболее широкое распространение в машиностроении и почему?

4. В чём заключается явление упругого скольжения ремня на шкивах?

5. Чем объясняется переменная величина передаточного отношения ремённой передачи?

6. При каких условиях начинается буксование ремня по малому шкиву?

7. Что такое коэффициент тяги ремённой передачи и что с его помощью можно определить?

8. Что характеризуют кривые скольжения и КПД ремённой передачи?

9. Какая точка на кривых скольжения и КПД соответствует критическому значению j₀ коэффициента тяги?

10. Какие значения j₀ и характерны для клиноремённых передач?

 

 

Литература

 

1. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. – М.: Высшая школа, 2006.

 

2. Атлас конструкций узлов и деталей машин / Л.А. Андриенко, Б.А. Байков, И.К. Ганулич и др.; Под ред. О.А. Ряховского – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007.

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

	Введение ……………………………………………………………………..
1.	Лабораторная работа № 7 Изучение конструкции привода ленточного транспортёра и его кинематическо-силовой расчёт ………………………
2.	Лабораторная работа № 8 Изучение конструкции передачи винт-гайка скольжения и определение её основных параметров …………………………………...
3.	Лабораторная работа № 9 «Изучение конструкций и определение основных параметров вариаторов»……………………………………………………………..…....
4.	Лабораторная работа № 10 «Изучение конструкций и определение основных параметров цилиндрических зубчатых редукторов»……………………………………
5.	Лабораторная работа № 11 «Изучение конструкции и определение основных параметров конического зубчатого редуктора»…………………………………………
6.	Лабораторная работа № 12 «Изучение конструкции червячного редуктора и определение его КПД»………………………………………………...…..
7.	Лабораторная работа № 13 «Изучение конструкции клиноремённой передачи и построение её кривых скольжения и КПД»……………………………………………...
	Литература…………………………………………..……………………..…