21.6 Напруження в пасах ( на прикладі плоскопасової передачі)

Найбільші напруження виникають в ведучій вітці паса. При цьому виникає сумарне напруження, величина якого пов’язана з рядом факторів, тобто поодиноких напружень, всі вони по природі одного виду - нормальні напруження, отже:

σ_max =σ₁+σ_v+σ_зг (21.6.1)

де σ₁- напруження розтягу, від натягання вітки паса під час роботи передачі; σ_v- напруження розтягу від відцентрової сили, σ_зг- напруження згину паса.

σ₁= F₁/вδ (21.6.2)

де в- ширина паса, δ- товщина паса;

F₁=F₀+F_t/2 (21.6.3)

σ₁= F₀/b ·δ+F_t/2 b·δ = σ₀+ σ_t/2 (21.6.4)

де σ₀- напруження розтягу паса від попереднього натягання, σ_t- напруження розтягу паса від колової сили.

σ_v=F_v/ b·δ (21.6.5)

де F_v - натягнення паса від відцентрової сили, враховується тільки при лінійних швидкостях паса V_n>25м/с.

Напруження згину визначається згідно з законом Гука:

σ_зг=ε·Е (21.6.6)

де ε- відносне видовження зовнішніх волокон паса при згині; Е- модуль пружності паса. При чистому згині, ε=y/r, (7), де y - відстань від крайніх волокон паса до нейтрального шару,

r- радіус кривизни нейтрального шару паса

Рис.7

З рис. 7 у= δ/2; r≈ Д/2; тоді ε=δ/Д. Таким чином

σ_зг= (21.6.7)

В рівнянні (21.6.8) підставляємо діаметр Д₁, бо він менший від Д₂ і згин паса на ньому буде більший. Як бачимо з рівняння (21.6.7),величина напруження згину в значній мірі залежить від товщини паса та діаметра ведучого шківа при одному й тому ж матеріалі паса. Тобто чим товще пас, тим більше σ_зг і втомлюваність. Фізична суперечність, коли до одного і того ж елемента виникають суперечливі вимоги.

Лекція №22 22.1 Розрахунок пасів

Є два види розрахунку пасів:

- розрахунок по тяговій спроможності паса;

- розрахунок паса на довговічність.

Як бачимо, не існує чистого розрахунку паса на міцність. Справа в тому, що роботоздатність паса - найважливіша його характеристика, а вона залежить не тільки від статичної міцності паса як конструкції, але й від пружних якостей паса, умов роботи.

Пас, розрахований на міцність з урахуванням максимальних напружень, при роботі може виявитись недовантаженим з точки зору запасу сил тертя, або навпаки - перевантаженим, і буде пробуксовувати. Якщо ж пас буде розрахований по тяговій спроможності, буде задовольняти разом з тим і умови міцності. Мета такого розрахунку - створити конструкцію, де було б раціонально використано зусилля попереднього натягання паса F₀.

Тягова спроможність паса оцінюється коефіцієнтом φ=F₁-F₂/ F₁+F₂=F_t/2F₀. По суті φ - це відносне навантаження пасової передачі, вона показує, яка частка зусилля попереднього натягнення паса F₀ використовується для створення корисного зусилля F_t.

Коефіцієнти тягової спроможності паса визначається експериментально (випробовувальний стенд). При цьому для паса з певного матеріалу будуються експериментальні криві ковзання: при сталому значенні F₀ ступінчасто підвищують F_t (збільшують потужність) і вимірюють значення пружного ковзання ε_к.

По результатах експерименту будують криву ковзання (рис. 8).

Рис.8

В зоні пружного ковзання паса він працює в межах закону Гука. Тобто розтягається прямо пропорційно зусиллям натягу. Як видно з рис. 8, раціонально навантажений пас (і раціональна його робота) буде при φ_кр - критичне значення коефіцієнту тягової спроможності паса ( максимальне значення К.К.Д.)

За точкою,що відповідає φ_кр, починається на кривій ковзання зона часткового буксування, а ще далі, де крива асимптотично наближається до вертикалі, настає повне буксування.

Отже, раціонально експлуатувати пасову передачу треба саме близько точки φ_кр.

Експериментально встановлено, що для плоскопасової передачі (залежно від матеріалу паса) φ_кр=0,4...0,6,

Для клинопасової передачі φ_кр=0,7...0,9.

Але ці значення φ_кр справедливі тільки для умов, ідентичних тим, що на випробовувальному стенді.

Розрахунок по тяговій спроможності плоских і клинових пасів ведеться по різному.