Курсовые и лабораторные по сопромату Подвижный шарнир Балочные системы Пространственная система сил Основные понятия кинематики Растяжение и сжатие Деформации при кручении Сопротивление усталости

Курсовые и лабораторные по сопромату, теоретической механике, машиностроительному черчению

Исследование характеристик ременной передачи

Цель работы: экспериментальное определение зависимости ременной передачи от нагрузки (момента на ведомом шкиве), натяжения ремня, передаточного числа u.

Оборудование: специальная установка; штангенциркуль, линейка.

Общие сведения

Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Передача (рисунок 3.1) состоит из ведущего 1 и ведомого шкивов 2, огибаемых ремнем 3, натяжного устройства 4. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают плоскоременные (рисунок 3.1б), круглоременные (рисунок 3.1в), клиновые (рисунок 3.1г), поликлиновые (рисунок 3.1д).

Рисунок 3.1 – Схема ременной передачи

Достоинства ременной передачи:

простота конструкции и малая стоимость;

возможность передачи мощности на значительные расстояния;

плавность и бесшумность работы;

уменьшение вибрации из-за упругой вытяжки ремня.

Недостатки ременной передачи:

большие габариты;

малая долговечность ремня;

большие нагрузки на валы и опоры от натяжения ремня;

непостоянство передаточного отношения из-за упругого проскальзывания ремня.

Применяют ременную передачу в сочетании с другими передачами на быстроходных ступенях привода.

Передаваемая мощность – до 50 кВт, скорость ремня v = 5…50 м/с.

Основными геометрическими характеристиками  (см. рисунок 3.1) ременных передач являются:

1) межосевое расстояние а; впоследствии межосевое расстояние а уточняется при окончательно установленной длине ремня;

2) расчетная длина ремня l;

3) угол обхвата ремнем малого шкива a1.

3.1.1 Силы в передаче и напряжения в ремне

Для возникновения трения между ремнем и шкивом создают предварительное натяжение F0.

При приложении рабочей нагрузки Т1 натяжение ведомой ветви снижается до величины F2, ведущей повышается до величины F1 :

F1 = F0 + DF ; F2 = F0 – DF,

F1 + F2 = 2F0 ;

окружная сила на шкиве:

Ft = F1 – F2 .

Решая совместно два последних уравнения, получим:

F1 = F0 + Ft /2 ; F2 = F0 – Ft /2 .

При обегании ремнем шкивов в ремне возникает центробежная сила:

Fv = rАv2 ,

где А – площадь сечения, м2; r – плотность материала, кг/м3; v – скорость ремня, м/с.

Силы натяжения ветвей ремня нагружают валы и подшипники (рисунок 3.2а).

Рисунок 3.2 – Силы в ветвях ремня: а) T1 <0; б) T1 >0

Равнодействующая сила Fn = 2F0 sin (a /2). 

Обычно величина Fn в 2–3 раза больше величины Ft .

При работе ременной передачи от действующих сил возникают напряжения в материале ремня. Максимальное напряжение в ремне возникает в месте его набегания на малый шкив. Так как при перемещении ремня напряжение изменяется по величине, материал ремня со временем разрушается от усталости, здесь же возникают максимальные напряжения изгиба.

Расчеты на прочность и жесткость при растяжении (сжатии)

Одна из основных задач сопротивления материалов – подобрать размеры деталей, обеспечивающие прочность и жесткость этих деталей, подверженных тому или иному силовому, температурному или другому воздействию. Указанные размеры можно определить из расчета на прочность или жесткость. Рассмотрим условия прочности и жесткости для случаев простого растяжения (сжатия). Опасность наступления разрушения характеризуется величинами наибольших нормальных и касательных напря­жений, возникающих при нагружении в опасных (т. е. наиболее напряжен­ных) точках сечения. Очевидно, что реальные материалы не могут выдержи­вать сколь угодно большие напряжения. Поэтому величины наибольших на­пряжений из условия надежности работы детали необходимо ограничивать некоторыми допустимыми значениями, такими, чтобы деталь испытывала только упругие деформации. Их называют допускаемыми напряже­ниями. При растяжении и сжатии допускаемые напряжения обозначают [], [] соответственно.

Если из расчета известны максимальные и минимальные (по алгебраической величине) напряжения, возникающие в опасном сечении детали, то условия прочности могут быть записаны следующим образом:

; .

Если материал одинаково сопротивляется растяжению и сжатию, что харак­терно для пластичных материалов (более строго для материалов в пластич­ном состоянии), а значит

,

 

 (2.15)

и условие прочности при растяжении (сжатии) запишем в виде:

 

(2.16)

В некоторых случаях для обеспечения нормальной работы машин и соору­жений размеры их деталей нужно выбирать так, чтобы обеспечивалось ус­ловие жесткости, то есть ограничить предельные деформации (пере­мещения) элементов конструкции.

Условие жесткости, ограничивающее изменение длины элемента, имеет сле­дующий общий вид: ,

где   - изменение размеров детали;

 []- допускаемая величина этого изме­нения.

Учитывая, что при растяжении (сжатии) абсолютное удлинение в общем виде определяется как алгебраическая сумма величин   по участкам

 , (2.17)

условие жесткости при растяжении (сжатии) запишем следующим образом:

 (2.18)


Общие сведения о подшибниках качения