Описание установки

Установка (рис.9.3) для испытания предохранительных муфт состоит из основания 1 с кронштейном 2, на котором закреплены исследуемые муфты. Конструкция установки позволяет испытывать различные типы предохранительных муфт. Момент срабатывания муфты устанавливается динамометрическим ключом 4. Величина момента срабатывания составляет

Т_э=К_ТД·ΔК, (9.3)

г де ΔК ––число делений индикатора ключа при срабатывании муфты. К_TД=0,5977;0,5715;0,4981– тарировочные коэффициенты ключей 1,2,3 (выбрать в соответствии с номером используемого ключа )

Рис.9.3

Порядок выполнения работы

1. Заполнить табл. 9.1 с параметрами исследуемой муфты.

2. Выполнить обмер пружины и заполнить табл. 9.2.

3. Рассчитать по выражению (9.1) и построить теоретическую характеристику исследуемой муфты Т=f (F_пр) при усилии поджатия пружины F_пр=500 Н.

4. Полностью ослабить пружину.

Таблица 9.1

Параметры муфты

Типы муфт	Шариковая	Конусная	Дисковая
Средний диаметр муфты, Dср., м·10^-3	60	92	65
Средний диаметр шлицев, dш, м·10^-3	38	––	38
Угол давления α, град.	45	––	––
Угол трения ρ, град.	7	––	––
Коэффициент трения, f	0,1	0,2	0,3
Число пар поверхностей трения, Z, шт.	––	1	5
Угол конусности, β, град.	––	15	––
Пара трения	Сталь Сталь	Текстолит Сталь	Сталь Сталь

Таблица 9.2

Параметры пружины

Наружный диаметр, DН, м·10^-3	Диаметр проволоки, d, м·10^-3	Средний диаметр, D0, м·10^-3	Число рабочих витков, n	Жесткость пружины, С, Н·м

5. Поджать пружину, сделав три оборота гайки. (Это соответствует поджатию пружины на λ=5,25·10^-3 м, см. табл.9. 3.)

6. Провернуть муфту динамометрическим ключом до начала смещения полумуфты. Показания индикатора ΔК занести в табл. 9.3.

7. Повторить п. 5, 6 для других значений λ (см. табл.9.3), каждый раз подтягивая гайку на три оборота.

Таблица 9.3

Результаты опыта

№ опыта	Деформация пружины λ, м·10^-3	Усилие пружины Fпр.э.=λ·С, Н	Показания индикатора ключа, ΔК дел.	Крутящий момент при срабатывании муфты Тэ=KTD·ΔКТ.Д, Н·м
1	5,25
2	10,50
3	15,75
4	21,00

8. Рассчитать фактическое усилие пружины F_пр.э. по выражению (9.2), величину крутящего момента Т_э по выражению (9.3) и заполнить табл. 9.3.

9. На графике теоретической характеристики муфты Т=f (F_пр.) по данным табл.9.3 построить экспериментальную зависимость Т_э=f (F_пр.э.).

10. После выполнения работы пружину ослабить.

Содержание отчета

1. Схема установки.

2. Табл. 9.1, … 9.3.

3. Графики Т=f (F_пр.), Т_э=f (F_пр.э.).

4. Анализ результатов и выводы (объяснить причины возможного несоответствия расчетных и экспериментальных данных).

Вопросы к лабораторной работе

1. Назначение муфт.

2. Типы муфт.

3. Конструкции предохранительных муфт.

4. Рациональные области применения отдельных типов предохранительных муфт.

5. Описание экспериментальной установки.

6. Порядок настройки предохранительной муфты на заданный момент.

7. Дать анализ результатов эксперимента.

Лабораторная работа № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ КЛИНОРЕМЕННОГО ВАРИАТОРА

Цель работы

1.Определить диапазон регулирования вариатора.

2.Исследовать зависимость коэффициента скольжения и КПД вариатора от нагрузки на ведомом валу.

Основные сведения

Вариатором называется фрикционная передача с регулируемым передаточным отношением. Такие передачи широко применяются в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скоростей (в станках, прессах, конвейерах и т. п.). Значение фрикционных вариаторов как бесступенчатых регуляторов скорости возрастает в связи с широким фронтом работ по автоматизации производственных процессов.

Достоинствами вариаторов являются: простота конструкции и обслуживания; плавность передачи движения и бесшумность работы; возможность реверсирования; самопредохраняемость.

К недостаткам вариаторов можно отнести следующее: непостоянство передаточного отношения и поэтому неприменимость их в конструкциях, не допускающих проскальзывания или накопления ошибок взаимного расположения валов; сравнительно низкий КПД для открытых передач; большой и неравномерный износ при буксовании; необходимость применения опор валов со специальными прижимными устройствами, что делает передачу громоздкой; незначительная окружная скорость для силовых открытых передач (v ≤ 7…10 м/с).

Применение фрикционных вариаторов в практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами.

Рассмотрим некоторые конструкции вариаторов.

На рис.10.1.а изображен лобовой вариатор, содержащий ведущий каток 1, ведомый 2 и нажимное устройство 3. Ведущий каток диаметром D₁ устанавливается на валу на скользящей шпонке (или шлицах) для перемещения в направлениях, указанных стрелками (от D_{2 min} до D_2max). При этом передаточное отношение U будет плавно изменяться в соответствии с изменением рабочего диаметра D₂ ведомого катка 2, закрепленного на валу неподвижно, т.е.

i=D₂/D₁=var.

Рис.10.1

Если перевести каток 1 на левую сторону катка 2 (рис.10.1,а), то можно получить изменение направления вращения ведомого вала––вариатор обладает свойством реверсивности.

На рис.10.1,б представлен вариатор с коническими катками, жестко закрепленным на валу ведущим 1 и подвижным ведомым 2. Вращение от ведущего к ведомому катку передается промежуточным (паразитным) цилиндрическим диском 3, вращающимся на оси 4. Пружина 5 обеспечивает необходимую силу поджатия ведомого катка 2. При перемещении паразитного диска 3 вдоль оси 4 изменяются рабочие диаметры ведущего и ведомого катка.

На рис.10.1,в представлен торовый вариатор, на ведущем и ведомом валах которого закреплены чашки 1 и 2, выполненные по форме кругового тора. Вращение от ведущей чашки к ведомой передается промежуточными дисками 3, вращающимися на осях 4. Угловая скорость ведомой чашки изменяется при одновременном повороте осей 4 вокруг шарниров 5. При этом изменяются диаметры D₁ и D₂.

На рис.10.1,г изображен вариатор со сферическими и коническими регулируемыми роликами. Принцип его действия ясен из рисунка.

В лабораторной работе используется клиноременный вариатор с раздвижными конусами 1 и 2 (рис.10.2). Передающим элементом служит клиновой ремень 3. Винтовой механизм управления 4 сдвигает или раздвигает ведущую пару конусов. Ввиду того, что длина ремня и межосевое расстояние передачи постоянны, то ведомая пара конусов одновременно с ведущей раздвигается или сдвигается. При этом ремень передвигается на другие рабочие диаметры D₁ и D_2,, чем и обеспечивается плавное изменение передаточного отношения. Для уравновешивания распорного усилия на ведомых конусах служит пружина 5. Индикаторы 6, 7 предназначены для измерения моментов на ведущем и ведомом конусах.

Одной из основных характеристик вариаторов является диапазон регулирования

Д=i_max/i_min, (10.1)

где i_max, i_min– максимальное и минимальное передаточное отношение вариаторов соответственно.

Рис.10.2

Для клиноременного вариатора с раздвижными конусами

(10.2)

где n₁––число оборотов ведущего вала; n_2min, n_2max––минимальное и максимальное число оборотов ведомого вала соответственно.

Кроме того, минимальное и максимальное передаточное отношение вариатора можно определить

(10.3)

где D_1min, D_1max, D_2min, D_2max – минимальный и максимальный рабочий диаметр ведущего и ведомого конусов соответственно; ε – коэффициент скольжения.

Тогда

Д=.

Коэффициент скольжения определяется по формуле

где n₁, n₂––число оборотов ведущего и ведомого вала соответственно; U– передаточное отношение вариатора.

Теоретический КПД клиноременного вариатора рассчитывается по выражению

(10.4)

где β––коэффициент запаса сцепления ремня с конусами; υ––коэффициент, учитывающий жесткость ремня; φ=Т₁/(S₀·D₁)––коэффициент тяги; Т₁––момент на ведущем валу; S₀––первоначальное натяжение ремня; f_n––коэффициент трения в подшипниках, приведенный к шейке вала; d₁, d₂––диаметры ведущего и ведомого вала соответственно.

Практический КПД вариатора определяется следующим образом:

(10.5)

где А_n– полезная работа на ведомом валу; А_з – затраченная работа; Т₂ – момент на ведомом валу; α₁, α₂ – угол поворота ведущего и ведомого вала соответственно.