21.2 Передачі з гнучкими ланками Загальна кінематична схема

Розташування ведучої та веденої віток залежить від напрямку ω₁. Передача знижуюча, 1,3-тіла обертання, 2-гнучка ланка.

Гнучкою ланкою можуть бути: пас, ланцюг, канат.

Відповідно й передачі бувають: пасовими, ланцюговими, канатними. Найбільш широко в машинобудуванні застосовуються пасові й ланцюгові передачі.

Пасові передачі

В найбільш простому і найбільш поширеному виконанні - це ведучий та ведений шківи (шків - голландське слово, в перекладі - колесо), що розташовані на деякій відстані і з’єднані між собою (охоплені) пасом з певним попереднім зусиллям (пас натягається). Обертальний рух передається пасом веденому шківу завдяки тертю ковзання, що створюється між пасом та поверхнями шківів.

21.3 Види шківів

По формі поперечного перерізу паса: плоскі, клинові, круглі (рис.2). Найбільш поширеними пасами в машинобудуванні є пласкі та клинові паси. Круглі паси застосовуються в приводах невеликої потужності (легка промисловість, побутова техніка, прилади, та ін.).

У плоскопасових передачах величина потужності, що передається, пов’язана головним чином із шириною паса, а в клинопасових - кількістю пасів, що натягаються на шківи (буває від 1 до 8…12).

21.4 Схеми пасових передач

Відкрита схема (рис.1), перехресна, кутова (напівперехресна) та ін. (плакат). З плоским пасом може бути виконана будь-яка схема передачі, а з клиновим - головним чином відкрита.

Матеріал пасів

Клинові паси виготовляються з прогумованих матеріалів, пластмас у вигляді нескінченної стрічки.

Матеріали плоских пасів: прогумована тканина, бавовняно-паперовий матеріал, шкіра, вовна, шовк, сталь, пластмаси (в останнє десятиріччя - пластмасові нескінченні стрічки - плівкові).

Кінематичні й геометричні параметри пасових передач

Розглянемо на прикладі плоскопасової передачі відкритої схеми.

1. Пружне ковзання паса. Ведуча вітка паса натягнута з силою F₁, яка є більшою по величині, ніж зусилля натягання F₂ веденої вітки, бо ведучу вітку ведучий шків тягне на себе, а ведену - штовхає (вона може навіть провисати, якщо міжосьова відстань значна). З епюри зусиль видно, що на ведучому шківі сила натягання поступово зменшується у напрямку руху від протидії зусиль тертя, а на веденому шківі зусилля поступово збільшується від натягання паса. Оскільки пас нерозривний і повинен залишатись цілим, деформація його приблизно пропорційна силі натягання, а тому:

1. на ведучому шківі пас скорочується в напрямку руху, начебто розтягаючись назустріч рухові, і пружно проковзує по шківу назустріч його обертанню, відстаючи від ньго, тобто пас обертається повільніше, ніж ведучий шків;

2. на веденому шківі пас подовжується, розтягаючись у напрямку руху, і пружно проковзує по шківу, переганяючи його, тобто ведений шків обертається повільніше, ніж пас. Отже, V₂<V₁, де V₂ - колова швидкість веденого шківа, V₁- те ж ведучого шківа.

Після вмикання приводу в роботу виникає відносне ковзання паса, виразимо його через деформацію паса.

(21.4.1).

Відомо, що

V₁=, (21.4.2)

З (21.4.1) маємо , звідки .

- коефіцієнт пружного ковзання паса.

Практично .

Отже, при роботі пасової передачі завжди присутнє пружне ковзання паса внаслідок різкого натягання його віток, і передаточне число треба визначати з урахуванням цього, а через діаметри шківів його можна визначити тільки приблизно.

Величина ε_к не є сталою, і тому в пасовій передачі передаточне число також не є сталою величиною (залежить від матеріалу паса, його конструкції, режиму роботи передачі (зусилля натягання, поштовхи, удари та ін.)).

Треба чітко розрізняти поняття пружного ковзання паса і явища буксування в передачі. Останнє може виникати від недостатнього натягання паса, його перевантаження, спрацювання, залишкових деформацій і т. ін. Його можна і треба уникати. А пружне ковзання присутнє завжди.

2. Кути обхвату (охоплення) пасом шківів

Це - кути в межах дуг контакту паса зі шківами. З рис.3 видно, що вони утворюються перпендикулярами, проведеними з осі симетрії шківа до віток паса. На ведучому шківі - α₁, на веденому - α₂.

З рис.3 бачимо, що завжди α₁<180?, а α₂>180? за виключенням випадку, коли u=1, і тоді α₁=α₂=180? (дуже рідко зустрічається).

Не викликає сумніву, що від величини цих кутів залежить тягова спроможність передачі. Першорядне значення має величина α₁. Очевидно, існує якась його величина, при якій має починатись буксування паса. Величина α₁, як видно з рис.3, залежить від різниці (D₂-D₁) і, отже, від величини u, а також міжосьової відстані a.

Чим більше (D₂-D₁) або u, тим менше α₁, і зі зростанням a, при тих же умовах, α₁ буде збільшуватись.

Практикою проектування та експлуатації пасових передач вироблені конструктивні рекомендації, що пов’язують між собою всі ці параметри і диктують умови оптимального варіанту.

(1)

3.Зусилля в вітках паса та силові залежності

Розглянемо умовно відокремлений ведучий шків передачі відкритої схеми (рис.3). Коли передача не працює, натягання віток паса однакове (існує попереднє натягання паса), і зусилля в вітках F₁=F₂=F₀ (рис.4). Після включення передачі в роботу (рис.4) зусилля у вітках паса перерозподіляються, і F₁>F₂. Але наскільки? Розглянемо рис.4. Умова рівноваги шківа (рівняння рівноваги моментів):

(1)

або (2)

(3)

деF_t - колова сила пасової передачі. Необхідно визначити, чому дорівнюють F₁ та F₂. Оскільки довжина паса залишається незмінною, бо він повинен залишатись цілим, додаткове видовження ведучої вітки після включення передачі в роботу повинно компенсуватись скороченням видовження веденої вітки (від попереднього натягання вони видовжені однаково). З рис.3,4 запишемо (4),(5)

де ΔF - прирощення зусилля у вітках паса для працюючої передачі. З рівнянь (3) і (5)

з р-ння (7) - (8)

З рівнянь (8) та (4) витікає, що ΔF=F_t/2,

Величина F₂ повинна бути настільки ж меншою, тобто - на величину F_t/2,

тоді (10)

21.5 Одержані раніше рівняння (9) та (10) показують лише зміни натягнення паса в залежності від колового зусилля F_t, яке ми надалі будемо називати корисним навантаженням, бо це саме те навантаження, для створення якого й призначеного пасову передачу. Ці залежності не дають відповіді щодо тягової спроможності пасової передачі, тобто спроможності передавати ту чи іншу величину корисного навантаження силою тертя.

Відповідь на це питання (від чого залежить тягова спроможність передачі) дає рівняння Л. Ейлера F₁=F2·e^fα1, де f- коефіцієнт тертя ковзання паса об шківи, α_1- кут обхвату пасом ведучого шківа, е- основа натуральних логарифмів.

Правильні висновки з рівняння Ейлера щодо пасових передач: для підвищення тягової спроможності передачі збільшувати значення f та α_1. На основі цього згодом з’явилася клинопасова передача, в якій внаслідок клинової форми паса наявний зведений коефіцієнт тертя ковзання f¹>f.

В плоско пасових передачах збільшують кут обхвату α₁ шляхом впровадження схеми з натяжним роликом (рис. 5):

Рис.5

Перевагу клинової форми паса доведемо з допомогою рис.6.

Під дією реактивних зусиль F_n виникають зусилля тертя ковзання (вектори їх направлені перпендикулярно площині креслення (рис.6).

Рис.6

Зусилля тертя

F_тер.=f· 2·F_n (21.5.1)

Складемо рівняння рівноваги сил по рис. 6:

F-2·F_nSinγ=0 (21.5.2)

або

F=2·F_n·Sinγ (21.5.3)

звідси

2·F_n= F/ Sinγ (21.5.4)

Підставимо (21.5.4) в (21.5.1):

F_тер= F/ Sinγ·f= f¹F (21.5.5)

де f¹=f/Sinγ- зведений коефіцієнт тертя ковзання в клинопасової передачі.

Кут нахилу робочої грані паса γ рекомендується брати не менше 2γ ≥34⁰ з умови незаклинювання паса. Практично беруть 2γ=40⁰, тоді f¹=f/Sin20^o≈3f.

Як бачимо, виграш значний внаслідок клинової форми паса. Це і є основною перевагою клинового паса