Характеристика фрикционных передач и использование их в системах сервиса

Ивановский филиал

Автономная некоммерческая организация

высшего профессионального образования

Центросоюза Российской Федерации

"Российский  университет кооперации"

 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

"Основы функционирования  систем сервиса".

На тему:

"Характеристика фрикционных передач и использование их в системах сервиса".

 
 
 
 
 

Выполнил: Лукичев Д.Н. студент 4 курса СПС

Проверила: Мельникова О.В.

 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иваново 2013 г.

Содержание

 

Введение

Гл. 1 Характеристика фрикционных передач

1 Основные понятия. Классификация, достоинства и недостатки

2 Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения во фрикционных  передачах

3 Цилиндрическая фрикционная передача. Устройство, основные геометрические 

и силовые соотношения

4 Коническая фрикционная передача. Устройство и основные геометрические 

соотношения

5 Вариаторы

Гл. 2 Применение фрикционных передач

Список использованных источников и литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Значительная часть потребностей человека связана с техникой. Этим объясняется необходимость грамотного обращения при оказании услуг с механизмами, приборами, аппаратами и сооружениями, являющимися составной частью систем сервиса.

Большинство этих устройств входит в состав машин, которые преобразуют энергию, материал и информацию с целью облегчения физического и умственного труда человека.

В настоящее время редукторы применяются во всех областях промышленности. Для строительной и землеройной техники предлагаются стандартные и специальные редукторы. Разработанный модельный ряд отличается тем, что редукторы могут быть установлены непосредственно в обычный колесный или гусеничный привод, обеспечивая, тем самым, больший клиренс для машин, работающих в сложных условиях. В сельском и лесном хозяйстве к приводам подъемников, поворотных механизмов, погрузчиков, шнеков комбайнов, транспортеров предъявляются жесткие требования к надежности, долговечности и эффективности. В горнодобывающей промышленности редукторы доказывают свою исключительную работоспособность и надежность, отлично подходят для приводов лебедок, различных конвейеров, транспортеров или подъемников, особенно в стесненных условиях. Также планетарные редукторы нашли свое применение в приводах мельниц на цементных заводах, где требуется передавать огромные моменты. Высокие требования по надежности и долговечности, предъявляемые на энергетических объектах и в нефтеперерабатывающей промышленности, являются основной причиной, по которой применение редукторов является предпочтительным в системах отопления, приводах высоконагруженных мешалок, генераторных установок, вентиляторов и дымососов, винтовых компрессоров. Большое количество примеров применения редукторов можно встретить и в области пищевой индустрии, где, как правило, требуется реализовать цикл нагружения, характеризующийся низкими оборотами при высоком крутящем моменте: приводы мешалок, мельниц, дробилок, экструдеров и конвейеров различного типа, спиральных морозильных аппаратов.

Редукторы - продукция материально-технического назначения. Эти механизмы служат для изменения скорости вращения при передачи вращательного движения от одного вала к другому. По типу передачи они делятся на зубчатые, червячные и гидравлические.

Мотор редуктор - представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). Мотор-редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением (с полым валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами приводов различных назначений, размеров и мощностей. Мотор редуктор, как универсальный элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.

Наибольшее распространение в промышленности получили планетарные редукторы и цилиндрические редукторы, выполненные по схеме взаимного расположения электродвигателя и выходного вала. Такие механизмы пригодны для использования в умеренных климатических условиях, при установке в помещении или на открытом воздухе под навесом. В стандартном исполнении они грунтуются краской методом окунания, а затем покрываются сине-серой алкидной эмалью воздушной сушки. Имеются также и специальные покрытия. Для экстремальных условий и установки на открытом воздухе имеется окраска для всемирного использования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гл. 1 Характеристика фрикционных передач

 

Основные понятия. Классификация, достоинства и недостатки

Фрикционная передача — механическая передача, служащая для передачи вращательного движения (или для преобразования вращательного движения в поступательное) между валами с помощью сил трения, возникающих между катками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и прижимаемыми один к другому.

Фрикционные передачи состоят из двух катков (рис.9.1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой   (на рисунке — пружиной), так что сила трения   в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы  .       

Рис.9.1. Цилиндрическая фрикционная передача:

1 — ведущий каток; 2 — ведомый  каток 

 

Условие работоспособности передачи:

                                                             (1)

Нарушение условия (1) приводит к буксованию и быстрому износу катков. Для того чтобы передать заданное окружное усилие  , фрикционные катки надо прижать друг к другу усилием   так, чтобы возникающая при этом сила трения   была бы больше силы   на величину коэффициента запаса сцепления  , который  принимают равным    = 1,25...2,0.

Значения коэффициента трения между катками в среднем:

- сталь  или чугун по коже или ферродо насухо f = 0,3;

- то  же в масле f = 0,1;

- сталь  или чугун по стали или чугуну насухо f = 0,15;

- то  же в масле f = 0,07.

Подставив эти значения в уравнение, можно убедиться в том, что усилие прижатия фрикционных катков во много раз превышает передаваемое окружное усилие. 

 

Фрикционные передачи классифицируют по следующим признакам:

1. По  назначению:

- с  нерегулируемым передаточным числом (рис.9.1-9.3);

- с  бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа  (вариаторы).                  

Рис.9.2. Цилиндрическая фрикционная

передача с катками клинчатой формы 

 

 

             

Рис.9.3. Коническая фрикционная передача 

 

2. По взаимному расположению осей валов:

- цилиндрические или конусные с параллельными осями (рис.9.1, 9.2);

- конические с пересекающимися осями (рис.9.3).

3. В зависимости от условий работы:

- открытые (работают всухую);

- закрытые (работают в масляной ванне).

В открытых фрикционных передачах коэффициент трения   выше, прижимное усилие катков Fn меньше. В закрытых фрикционных передачах масляная ванна обеспечивает хороший отвод тепла, делает скольжение менее опасным, увеличивает долговечность передачи.

4. По принципу действия:

- нереверсивные (рис.9.1-9.3);

- реверсивные.

5. Различают  также передачи с постоянным  или автоматическим регулируемым  прижатием катков, с промежуточным (паразитным) фрикционным элементом  или без него. 

 

Достоинства фрикционных передач:

- простота  конструкции и обслуживания;

- плавность  передачи движения и регулирования  скорости и бесшумность работы;

- большие  кинематические возможности (преобразование  вращательного движения в поступательное, бесступенчатое изменение скорости, возможность реверсирования на ходу, включение и выключение передачи на ходу без остановки);

- за  счет возможностей пробуксовки  передача обладает предохранительными свойствами. Однако после пробуксовки передача, как правило, резко ухудшает свои качества - появляются лыски на катках, неравномерно срабатываются фрикционные поверхности и т.д. Поэтому использовать пробуксовку как предохранительное средство не рекомендуется;

- отсутствие  мёртвого хода при реверсе  передачи; 

- равномерность  вращения, что удобно для приборов;

- возможность  бесступенчатого регулирования  передаточного числа, причем на  ходу, без остановки передачи. 

 

 

Недостатки фрикционных передач:

- непостоянство  передаточного числа из-за проскальзывания;

- незначительная  передаваемая мощность (открытые передачи - до 10-20 кВт; закрытые - до 200-300 кВт);  

- для  открытых передач сравнительно  низкий КПД;

- большое  и неравномерное изнашивание  катков при буксовании;

- необходимость  применения опор валов специальной  конструкции с прижимными устройствами  (это делает передачу громоздкой);

- для  силовых открытых передач незначительная  окружная скорость (  7 - 10 м/с);

- большие  нагрузки на валы и подшипники  от прижимной силы  , что увеличивает их размеры и делает передачу громоздкой. Этот недостаток ограничивает величину передаваемой мощности;

- большие  потери на трение. 

 

Применение.

Фрикционные передачи с нерегулируемым передаточным числом в машиностроении применяются сравнительно редко, например, во фрикционных прессах, молотах, лебедках, буровой технике и т.п.). В качестве силовых передач они громоздки и малонадежны. Эти передачи применяются преимущественно в приборах, где требуется плавность и бесшумность работы (магнитофоны, проигрыватели, спидометры и т. п.). Они уступают зубчатым передачам в несущей способности. Зато фрикционные передачи с бесступенчатым регулированием скорости – вариаторы – широко применяются в различных машинах, например, в металлорежущих станках, в текстильных и транспортирующих машинах и т. д. Зубчатые передачи не позволяют такого регулирования. На практике широко применяют реверсивные фрикционные передачи винтовых прессов, передачи колесо — рельс и колесо — дорожное полотно самоходного транспорта. Фрикционные передачи предназначены для мощностей, не превышающих 20 кВт, окружная скорость катков допускается до 25 м/с.  

 

Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения во фрикционных передачах

Основные геометрические параметры фрикционной передачи: 

D1  и D2 — диаметры ведущего и ведомого катков;

а — межосевое расстояние;

b — ширина катка;

d1 и d2 — диаметры валов ведущего и ведомого катков (рис.9.4). Методика определения диаметров катков D1, D2 и их ширины, как относящихся к параметрам фрикционной передачи, рассмотрена в настоящей главе. Диаметры валов d1 и d2рассчитывают по известным формулам курса «Сопротивление материалов». 

 

 

               

Рис.9.4. Геометрические параметры фрикционных передач 

 

Передаточное число.

Если допустить, что во фрикционной передаче скольжение отсутствует, то окружные скорости катков будут равны, т. е.  . Для передачи, показанной на рис.1:       

;    .

Приравнивая правые части равенств, получим   или  . Отсюда

,

где   — передаточное число.

В действительности скольжение между катками есть, т. е.  . Величина скольжения оценивается коэффициентом скольжения   ;  = 0,005 ÷ 0,03 (здесь   — теоретическая угловая скорость).

Передаточное отношение фрикционной передачи с учетом скольжения

                                              

Для передачи движения между валами с пересекающимися осями используют коническую фрикционную передачу. Угол   между осями валов обычно составляет 900. В этом случае передаточное отношение без учета скольжения

.

КПД фрикционных передач зависит от следующих потерь:

- связанных  с использованием катков, имеющих  формы, не позволяющие им перекатываться один по другому без проскальзывания; это отчетливо видно, например, в передаче с клиновыми катками и лобовом вариаторе;

- проскальзывания, обусловленного масляной пленкой  на рабочих поверхностях и т. д.;

- трения  качения, вызванного деформацией  поверхностей катков в зоне контакта;

- в  подшипниках. Потери в подшипниках  зависят от величины нагрузки  на валы, которая определяется  прижимным усилием F .

КПД фрикционной передачи определяют по формуле

                                                                                      

где   — сумма относительных потерь.

Для закрытых фрикционных передач   = 0,88 – 0,93, для открытых   = 0,68 – 0,86.  

 

Цилиндрическая фрикционная передача. Устройство, основные геометрические и силовые соотношения