Крім названих видів пасових передач у машинобудуванні також широко застосовують передачі із зубчастими пасами (рис. 6.24, д), які забезпечують постійне значення передаточного відношення і добру тягову здатність.
Найбільшого поширення набули відкриті плоско – і клинопасові передачі (клинові, поліклинові зубчасті паси можна застосовувати тільки у відкритих передачах).
Рис. 6.24
Переваги пасових передач:
– можливість передавання енергії на значні відстані:
плоскими пасами і amax 6,0 м клиновими пасами;
–простота і низька вартість конструкції;
–плавність і безшумність ходу, здатність пом'якшувати удари завдяки еластичності паса і захищати механізм від руйнування при буксуванні і перевантаженні;
–можливість передавати потужності до 50 кВт ( рідко до 300 кВт)
при коловій швидкості до 30 м / с ;
– простота обслуговування і догляду.
495
Недоліки пасових передач.
–нестале передаточне відношення, яке змінюється залежно від навантаження внаслідок пружного ковзання;
–відносно великі габарити передачі і невисока довговічність паса
(особливо у швидкохідних передачах);
–витягування паса в процесі експлуатації передачі приводить до необхідності застосування додаткових натяжних пристроїв або до частого перешивання плоского паса;
–неможливість застосування у вибухонебезпечних приміщеннях внаслідок електризації паса;
–великі навантаження на вали та їх опори (підшипники);
Незважаючи на ці недоліки, пасові передачі широко використовуються в промисловості і народному господарстві. У будь-якій галузі машинобудування і приладобудування можна зустріти плоскопасову або клинопасову передачу: приводи насосів, вентиляторів, транспортерів,
приводи комбайнів та інших сільськогосподарських машин; приводи машин у текстильній, автомобільній, тракторній, хімічній, нафтовій та інших галузях промисловості.
Плоскопасові передачі рекомендується застосовувати при високих колових швидкостях, великих міжосьових відстанях та підвищених вимогах до плавності і еластичності роботи передачі.
Клинопасові і поліклинопасові передачі застосовують при порівняно великих передаточних відношеннях, вертикальному і похилому розташуванні паралельних осей валів, потребі у малогабаритності передачі і менших навантажень на опори валів, передаванні енергії на кілька валів.
Круглопасові передачі призначені в основному для передавання малих потужностей і тому менше поширені (швейні машини,
радіоапаратура, прилади, настільні верстати, машини домашнього вжитку).
Тяговим елементом пасових передач є пас, від якості якого залежать довговічність і нормальна робота передачі.
До нього ставляться наступні вимоги: достатня міцність, надійність і довговічність, невисока вартість матеріалу паса, висока тягова здатність та еластичність, відносно високий коефіцієнт тертя між пасом і шківом.
Плоскі приводні паси мають прямокутний поперечний переріз і являють собою гнучку скінчену або рідше безконечну стрічку з прогумованої бавовняної тканини або шкіри.
Шкіряні паси мають високу тягову здатність, пружність і еластичність, але мають також високу вартість.
Зубчасті паси можуть передавати енергію при незмінному передаточному відношенні з високими коловими швидкостями. Ці паси виготовляють з армованого металевим тросом неопрену, значно рідше використовують пластмасу (поліуретан). Для використання в кінематичних механізмах верстатів їх каркас виготовляють із скловолокна або поліамідного шнура.
У поліклинових пасах несучий шар виготовляють у вигляді корд-
шнура з хімічних волокон (віскоза, лавсан, скловолокно). Ці паси поєднують достоїнства плоских пасів — монолітність і гнучкість і клинових — підвищене зчеплення з шківом.
Роботоздатність і довговічність пасів залежать від якості тканини,
кордної нитки, поліамідних смол і каучуку. Застосування синтетичних матеріалів і стальних тросів істотно збільшує міцність і довговічність пасів. Нові плівкові паси, що виготовляються із пластмас на основі поліамідних смол, армованих кордом з капрону або лавсану, мають високу статичну міцність і міцність на втомленість.
Кордтканинні або кордшнурові клинові паси загального призначення стандартизовані і використовуються для вентиляторів автомобілів,
497
тракторів і комбайнів.
Гумотканинні паси при постійних навантаженнях мають добру тягову здатність і пружність при відносно низькій вартості Тому вони дуже поширені і працюють у широкому діапазоні потужностей (до 50 кВт) зі значними швидкостями (до 30 м/с).
Шківи пасових передач виготовляють із сталі при 30 м / с або із чавуну при менших швидкостях. У швидкохідних передачах рекомендується застосовувати шківи із алюмінієвих сплавів.
Найпоширенішим матеріалом для виготовлення шківів являється сірий чавун СЧ 12-28 при 25 м / с , СЧ 15-32 і СЧ21-40 при 30 м / с .
Розглянемо кінематичні і силові співвідношення у пасових передачах.
На рис. 6.25 представлена схема відкритої передачі, яка складається із двох шківів і плоского паса. Частина паса, що набігає на ведучій шків називається ведучою (в даному випадку – нижня), а та, що набігає на ведений шків – веденою.
Довжина паса (довжина гнучкої нерозтяжної нитки) визначається за формулою:
Чим коротшим буде пас, тим частіше він при даній швидкості додатково деформується при огинанні шківів і тим скоріше вийде з ладу внаслідок втомлюваності. Тому міжцентрову відстань вибирають із умови втомної довговічності паса за емпіричною формулою:
визначення передаточного числа треба знати колові швидкості
веденого шківів, які |
знаходимо через їх відповідні кутові |
1 , 2 і діаметри d1 , d2 |
шківів: |
|
|
|
|
|
|
|
d |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Без пружного ковзання пасу по шківу при однакових лінійних |
швидкостях шківів ( 1 |
2 ) передаточне число (передаточне відношення) |
передачі дорівнює: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
n |
|
|
d |
|
. |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
n |
2 |
|
|
|
d |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пружне ковзання в дійсності зменшує кутову швидкість |
2 , і |
лінійну швидкість 2 |
веденого шківа. |
|
Це зменшення характеризується |
коефіцієнтом пружного ковзання, який залежить від конструкції передачі,
навантаження, матеріалів і приймається в межах 0,01...0,03 .
499
Враховуючи ковзання, можна записати:2 1 1
а передаточне число буде дорівнювати:
|
|
|
u |
|
|
|
|
d |
2 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
(6.43) |
|
|
|
d |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найменший кут обхвату (кут обхвату малого шківа) визначається |
співвідношенням: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
180 |
|
|
57 |
|
d |
2 |
d |
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для плоскопасових |
передач |
|
рекомендовано |
1 150 |
|
, а для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
клинопасових |
1 |
120 . Якщо |
1 |
|
виявиться меншим від рекомендованих |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значень, треба збільшити міжосьову відстань або встановити натяжний ролик.
Необхідну силу тертя між пасом і шківами, яка забезпечує передачу потрібного (заданого) моменту, досягають попереднім (початковим)
натягом паса. При цьому у гілках непрацюючого паса виникає сила |
F0 |
(рис. 6.26, а). Такі самі сили діють і при холостому ході передачі. |
|
При роботі (навантаженні) пасової передачі, тобто при прикладенні |
до ведучого вала обертаючого моменту M 1 , а до веденого вала моменту |
опору M , який направлений протилежно напрямку |
|
2 |
, |
сила натягу |
2 |
|
|
|
|
ведучої частини паса збільшується до значення |
F1 , |
|
|
а веденої |
– |
зменшується до значення F2 (рис. 6.26, б). |
|
|
|
|
|
При цьому колова сила пасової передачі дорівнює: |
|
|
|
|
|
Ft 2 M 1 d1
Із умови рівноваги (при 1 const ) ведучого шківа:
|
M O |
0, |
F1 |
d |
1 |
F2 |
d |
1 |
M1 |
0 |
, |
|
|
|
|
2 |
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
звідки
Таким чином, колова сила дорівнює різниці між силами натягу ведучої і веденої частин пасу.
Неоднаковий натяг паса і є причиною його пружного ковзання, яке характерне для всіх пасових передач (крім зубчастих).
Рис. 6.26
Визначимо напруження, що виникають у пасі під час роботи передачі. Ці напруження обумовлені згином паса при набіганні на шківи,
501
дією відцентрових сил і сил розтягу.
Нормальні напруження від розтягу паса:
|
|
1 |
F |
|
F |
, |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
b |
|
|
|
|
де |
F1 |
– сила розтягу ведучої частини паса, |
|
А b – площа поперечного |
перерізу паса, – товщина паса, b |
– ширина паса. |
|
|
|
|
Нормальні напруження згину в місці набігання пасу на менший |
шків (ведучій шків діаметром d1 ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зг |
E |
, |
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
де |
E |
– модуль поздовжньої пружності паса. |
|
|
|
|
|
|
Нормальні напруження від дії відцентрових сил: |
|
|
|
|
|
q0 |
|
2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де |
q – густина паса (маса 1 м паса із площею перерізу 1 м |
2 |
). |
|
Максимальні напруження виникають у місці набігання пасу на шків меншого діаметру і дорівнюють:
Треба зауважити, що основним методом розрахунку пасових передач (крім зубчастих) є не розрахунок паса на міцність по максимальним напруженням, а розрахунок передачі за тяговою здатністю,
який забезпечує високий ККД передачі при достатній довговічності паса.
При цьому виходять із того, що пасова передача повинна передавати максимально можливе колове зусилля без буксування. На відміну від пружного ковзання, яке є нормальним і закономірним явищем пасових передач, буксування є наслідком перевантаження і вважається
неприпустимим. |
|
|
Але із збільшенням |
Ft |
зростає і ковзання, яке може перерости в |
буксування, тому що збільшується різниця між силами натягу ведучої і веденої часин пасу ( Ft F1 F2 ). Провівши заміри Ft і , можна отримати їх графічну залежність і визначити критичну точку початку буксування.
При цьому на практиці зручніше користуватися залежністю між
|
|
|
|
F |
|
|
|
корисним напруженням |
k0 |
t |
(тобто зусиллям |
Ft , що приходиться на |
|
A |
|
|
|
|
|
|
одиницю площі перерізу паса) і коефіцієнтом ковзання , яка називається
кривою ковзання. Такі криві, отримані експериментально для різних пасів,
являються характеристикою їх тягової здатності і є критерієм працездатності пасових передач із тертям.
§ 27.4. Ланцюгові передачі
Передача руху між двома або кількома паралельними валами, що здійснюється зачепленням за допомогою гнучкого нескінченного ланцюга
ізірочок, називається ланцюговою.
Умашинобудуванні і народному господарстві існують наступні види ланцюгів: вантажні, які застосовуються для підвішування, піднімання і опускання вантажу в різних підйомно – транспортних механізмах при швидкостях, які не перевищують 0,25...0,5 м/с; тягові, які застосовуються для транспортування вантажів (транспортери, елеватори, ескалатори) при невеликих лінійних швидкостях – до 2…4 м/с; приводні, що використовуються для передавання енергії в широкому діапазоні швидкостей з сталим передаточним відношенням.
Далі будемо розглядати тільки приводні ланцюги (рис. 6.27).
503
Рис. 6.27
Приводні ланцюги — роликові, втулкові і зубчасті – застосовують у велосипедах, мотоциклах, сільськогосподарських машинах, верстатах,
транспортерах, комбайнах, приводах допоміжного механізму прокатного устаткування, приводах підйомно – транспортних машин і т. ін.
Переваги ланцюгових передач:
– можливість передавати потужності на значні відстані ( а 8 м ) при передаточному відношенні i 6 ;
– порівняно невеликі (менші, ніж у фрикційних і пасових передачах)
навантаження на вали та їх опори;
–великий діапазон потужностей: від часток кіловата до сотень кіловат (відомі передачі потужністю до 4000 кВт) і великий діапазон швидкостей: від часток м/с до 30...35 м/с; роликові втулкові ланцюги допускають швидкість до 10... 15 м/с;
–можливість передавати рух одним ланцюгом кільком валам із
однаковим або протилежним напрямом обертання;
