Описание лабораторной установки

Лабораторная работа № 14

ИСПЫТАНИЕ РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Разработал: к.т.н., доцент  Рогачевский Н.И.

Рецензент: д.т.н., доцент Лустенков М.Е.

Утверждено

на заседании кафедры ОПМ

18.01.2017г.  протокол № 8

Могилев 2017г.

                МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ

К проведению лабораторных и практических работ допускаются обучающиеся прошедшие инструктаж по мерам безопасности.

Рабочее место должно содержаться в чистоте и порядке, не должно быть загромождено посторонними предметами, мешающими работе.

Перед включением прибора ДП2К опустите защитный кожух ременной передачи.

Во время работы не прикасайтесь к движущимся частям механизмов прибора ДП2К, а также электропроводам и токоведущим частям.

Все работы необходимо выполнять, не касаясь токоведущих частей электрических устройств.

При возникновении опасных факторов (пожар, короткое замыкание), а также обнаружении других неисправностей в работе лабораторного оборудования работы прекратить до полного устранения неисправностей.

Цель работы

1.1 Изучение работы ременной передачи.

     1.2 Построение кривой скольжения.

     1.3 Построение кривой КПД.

     1.4 Рекомендации по оптимальной загрузке передачи.

Теоретические основы ременной передачи

Общие сведения

Схема ременной передачи изображена на рисунке 1. Передача образуется из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего.

Рисунок 1 -  Кинематическая схема ременной передачи по ГОСТ 2.770-68

Достоинства ременных передач, определяющие область их применения: 1) возможность передачи движения на средние расстояния; 2) плавность работы - смягчение толчков, бесшумность; 3) возможность работы с высокими частотами вращения; 4) малая стоимость.

Недостатки ременных передач: 1) значительные габариты (обычно в несколько раз больше, чем зубчатых); 2) неизбежность некоторого упругого скольжения ремня; 3) повышенные силы на валы и опоры, так как суммарное напряжение обеих ветвей ремня существенно больше передаваемой окружной силы; 4) необходимость устройств для натяжения ремня; 5) необходимость предохранения ремня от попадания масла; 6) малая долговечность ремней в быстроходных передачах.

Ременные передачи классифицируют по следующим основным признакам:

1. По взаимному расположению звеньев передачи (открытые, перекрестные, угловые и т.д.).

2. По виду поперечного сечения ремней (плоскоременные, клиноременные и круглоременные).

3. По способу натяжения ремней (натяжение грузовое, винтовое или натяжными роликами).

Усилия в ремнях

При передаче крутящего моментаТ₁усилия в ветвяхременной передачи изменяются. На рисунке 2 показаны усилия в ветвях ремня в двух случаях: а) без нагрузки T₁ =0; б) под нагрузкой T₁>0.

На рисунке2 обозначено:

S₀ - предварительное натяжение ремня (без учета центробежных сил);

S₁ и S₂ - натяжение ведущей и ведомой ветви в нагруженной пере­даче.

Окружная сила на шкивах:

(1)

Рисунок2 - Силы, действующие в ветвях ремня

Условие равновесия шкива:

Откуда с учётом равенства (1)

               (2)

Связь между S₀, S₁, и S₂ устанавливают, исходя из того, что геометрическая длина ремня не зависитот нагрузки и остается неизменнойкак и в ненагруженной передаче. Следовательно, дополнительная вытяжка ведущей ветви компенсируется равным сокращением ведомой ветви. Поэтому можно записать, что

                                                                                         (3)

Из равенств (2) и (3) следует 

Скольжение в передаче

Под действием окружное силы F_t ведущая ветвь ремня получает дополнительное удлинение. Величина относительного удлинения постоянно уменьшается на дуге обхвата, определяемой углом обхвата a, и станет равной нулю в некоторой точкеС(рисунок 3). Дополнительное удлинение ремня сопровождается скольжением по шкиву. Это скольжение принято называть упругим скольжением, а дугу АС - дугой упругого скольжения. На дугеBC ремень остается в покое. Эту дугу называют дугой покоя. Чем больше F_t , тем больше дуга упругого скольжения и меньше дуга покоя, так как АС + ВС =AB=const.

При увеличении F_t до значения, равного запасу сил трения, дуга покоя станет равной нулю, а дуга упругого скольже­ния распространяется на весь угол обхвата - наступит буксование.

Дуги упругого скольжения располагаются со стороны сбегающих ветвей.

Отметим некоторый участок ремня длиной l в ненагруженной передаче, а затем нагрузим ее. На ведущей ветви отмеченный участок

удлиняется до (l+D) , а на ведомой – сокращается до(l-D)

Рис. 3. Схема скольжения в ременной передаче

Определяя окружные скорости шкивов по совместномуперемещениюсремнемнаучасткахдугпокоя,получим:

для ведущего шкива:

для ведомого шкива:

или V₁<V₂,

где Dt - время набегания отмеченного участка ремня на шкивы.

где D₁и D₂ в мм; n₁и n₂ в мин^-1;V₁иV₂ в м/с.

Скольжение в ременной передаче характеризуется коэффициентом упругого скольжения:

или

для случая  D₁=D₂ имеем:

.

Передаточное число:

как видно из формулы, не является постоянным.

КПД в ременной передаче:

.

Кривые скольжения и КПД

Работоспособность ременной передачи характеризуют кривыми скольжения и КПД (рисунок 4). По оси ординат отсчитывается коэффициент упругого скольжения e и КПДh в процентах, а по оси абсцисс - нагрузка передачи, которая выражается через коэффициент тяги

Коэффициент тяги позволяет судить о том, какая часть предварительного натяжения ремня S₀ используется полезно для передачи нагрузки F_t т.е. характеризует загруженность передачи.

На начальном участке кривой скольжения от 0 до j₀ наблюдается только упругое скольжение. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к частичному, а затем и к полному буксованию. В зоне от j₀доj_max наблюдается, как упругое скольжение, так и буксование, которое равно разности между ординатами кривой коэф­фициента упругого скольжения и пунктирной линией (продолжением ОA).

Рабочую нагрузку рекомендуется выбирать вблизи критического значения j₀ и слева от него. Этому значению соответствуетмаксимальное значение к.п.д.        

Работа в зоне частичного буксования допускается только при кратковременных перегрузках, например, при пуске. В этой зоне КПД резко снижается за счет увеличения потерь на скольжение ремня, а ремень быстро изнашивается. Величина зоны частичного буксования характеризует способность передачи воспринимать кратковременные перегрузки.

Потери мощности собственно в ременных передачах складываются из:

а) потерь от скольжения ремня по шкивам;

б) потерь на внутреннее трение в ремне;

в) потерь от сопротивления воздуха движению ремня и шкивов.

Рисунок4 - Типовые кривые коэффициента упругого скольжения e иКПДв зависимости от коэффициента тяги j

Максимальное значение КПД передачи зависит, в основном, от потерь на внутреннее трение в ремне и поэтому уменьшается с уменьшением диаметра шкива.

При загрузке передачи, близкой в j₀ , среднее значение КПДобычно находится в интервале 0,95¸0,97.

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на приборе ДП2К (рисунок 5). Прибор состоит из балансированного электродвигателя 3, нагрузочного устройства 8 и устройства для создания предварительного натяжения ремня. На литом основании 1 установлен кронштейн 2, на котором балансирно в шарикоподшипниках установлен корпус электродвигателя 3. На валу электродвигателя установлен ведущий двухступенчатый шкив 4 ременной передачи. Момент, развиваемый электродвигателем, измеряется через деформацию пружины на балансире индикатором 5.

Рисунок 5 - Прибор для изучения работы ременной передачи

К основанию 1 прикреплена подставка 15, на верхней части которой в направляющих установлен ползун 10. В ползун вмонтирована ось нагрузочного устройства 8, вал которого сочленяется с валом двухступенчатого ведомого шкива 9 ременной передачи. К ползуну 10 крепится шарнирно рычаг 12. При помощи грузов 13 создается момент относительно шарнира в ползуне, в результате чего нагрузочное устройство 8 вместе с валом ведомогошкива 9 может перемещаться в направлении от ведущего шкива 4, создавая тем самым натяжение ремня 6. При помощи гайки 11 производится перемещение ползуна 10 с нагрузочным устройством 8 до совпадения меток на ползуне и рычаге 12. Ручкой 14 фиксируется ползун при выбранном натяжении ремня 6. Момент, развиваемый нагружающим устройством, измеряется через деформацию пружины на балансире устройства индикатором 7.

На панели прибора установлены: 25, 26 - предохранители ЗА; 23 - лампа сигнальная: 24 - тумблер включения и выключения сети; 22 - тумблер включения двигателя; 21 - резистор скорости двигателя; 20, 18 - счетчики частот вращения ведущего и ведомого шкивов; 19 - кнопка включения и выключения счетчиков; 17 - тумблеp нагрузочного устройства; 16 - резистор нагрузочного устройства.

Схема ременной передачи и устройства для натяжения ремня прибора ДП2К показана на рисунке  6.