Тема 3.7. Пасові передавачі

План

1. Призначення, будова, принцип роботи, застосування пасових передавачів. Матеріал пасів

2. Кінематичні і силові співвідношення в пасових передавачах. Сили і напруги в пасах

3. Розрахунок передавача: плоскопасового, клинопасового. Деталі пасових передавачів і натяжні пристрої

1. Призначення, будова, принцип роботи, застосування пасових передавачів. Матеріал пасів

Пасовий передавач (рис. 7.1) у найпростішому вигляді складається з двох шківів, ведучого 1 і веденого 2, та гнучкого зв’язку у вигляді замкнутої форми урухомлювального паса 3. Вільну ділянку а паса, що набігає на ведучий шків, називають ведучою віткою паса, а вільну ділянка b паса, що збігає з ведучого шківа, називають веденою віткою паса.

Рис. 7.1. Схема пасового передавача

Найвигідніші пасові передавачі використовують для передавання потужностей у діапазоні 0,5...50 кВт за швидкості руху пасів (v), що не перевищує 30 м/с , з передатним числом    і ККД в межах 0,92...0,97.

Класифікація пасових передавачів

- за формою поперечного перерізу паса:

плоскопасовий (рис. 7.2а);

клинопасовий (рис.7.2б);

круглопасовий (рис. 7.2в);

з поліклиновим пасом (рис. 7.2г);

Рис. 7.2. Схеми поперечних перерізів пасів

- за розміщенням валів:

прямий (рис. 7.3а);

перехресний (рис. 7.3б);

напівперехресний (рис. 7.3в);

Рис. 7.3. Схеми передавачів за розміщенням валів

- за способом натягу паса:

періодичний (рис. 7.4а);

автоматичний (рис. 7.4б);

Рис. 7.4. Схеми способів натягу паса

- за конструкцією корпусу:

відкриті (рис. 7.5а);

закриті (рис. 7.5б)

Рис. 7.5. Схеми передавачів за конструкцією корпусу

2. Кінематичні і силові співвідношення в пасових передавачах. Сили і напруги в пасах

Передача енергії у пасових передавачах здійснюється за рахунок сил тертя, які виникають між пасом і шківами. Для створення умов виникнення сил тертя між пасом і шківами у пасовому передавачі у передпусковому стані (рис. 2.6а) потрібно пас попередньо натягнути з силою попереднього натягу , яка спричинить у довільному перерізі площею паса напруження попереднього натягу    .

Рис. 7.6. Схеми сил в передавачі

У разі передавання робочого навантаження (крутні моменти на ведучому шківі і на веденому шківі) сили у вітках паса змінюються (рис. 7.6б). У ведучій вітці виникає сила , а у веденій – . За умовою рівноваги шківа маємо:

або  ,                                 (7.1)

де   – колова сила на шківі (корисне навантаження).

Рівняння, що виражає залежність сил натягу ведучої () і веденої () віток від сили попереднього натягу (), має вигляд:

 .                                          (7.2)

Зв’язок сил натягу ведучої () і веденої () віток описується відомим рівнянням Ейлера для гнучкої нерозтяжної нитки, що ковзає по циліндричній поверхні:

,                                           (7.3)

де: е – основа натурального логарифма; – кут обхвату шківа пасом; – коефіцієнт тертя між пасом і шківом.

У працюючому передавачі виникає додатковий натяг паса від дії відцентрових сил

,                                         (7.4)

де   – густина матеріалу паса.

Сили натягу віток паса передаються на вали і опори передавача. Силу тиску на вали і опори () можна визначити за формулою:

.                                        (7.5)

Від дії сил натягу віток паса виникають напруження. Максимальне напруження виникає у перерізі паса який набігає на ведучий шків:

,                                      (7.6)

де   – корисне напруження в пасі від робочого навантаження; – напруження від дії відцентрових сил; – напруження згину, де – модуль пружності матеріалу паса; – товщина паса; – діаметр шківа.

Розрахунок геометричних розмірів

Рис. 7.7. Схема пасового передавача

Діаметр ведучого (меншого) шківа () обмежується напруженнями згину у пасі, які виникають під час огинання шківа. Для плоских пасів рекомендують брати такі відношення між діаметром   і товщиною паса  залежно від матеріалу:  – бавовняні;  – гумотканинні;  – шкіряні  і  – синтетичні.

Орієнтовно діаметр  в мм, для плоскопасового передавача можна визначити за емпіричною залежністю професора М.А. Саверина:

або   ,                     (7.7)

де – потужність на ведучому шківі, кВт; – кутова швидкість ведучого шківа, ;  – крутний момент на ведучому шківі, Нм. Отримане значення округляємо до значення стандартного ряду ГОСТ 17383-73 переважно в більшу сторону.

Розрахункове значення діаметра веденого шківа  () в мм визначають:

,                                        (7.8)

де и – передатне число, вибирають із таблиці = ; – коефіцієнт пружного ковзання, залежить від матеріалу паса, . Отримане значення  округляємо до значення стандартного ряду ГОСТ 17383-73 переважно в меншу сторону.

Розрахункова міжосьова відстань () у плоскопасових передавачах, де натяг паса здійснюється за рахунок пружних сил, для підвищення постійності сили натягу за рахунок збільшення податливості паса приймають:

.                                           (7.9)

Розрахункову довжину паса () визначають із двох умов:

- з умови габаритів передавача:

;                           (7.10)

- з умови кількості пробігів за секунду:

,                                               (7.11)

де   – колова швидкість паса в м/c, дорівнює     ;   [] – допустима кількість пробігів паса за секунду, .

Остаточну довжину паса  () приймають за більшим з отриманих значень     або  . Для з’єднання віток паса довжина стрічки збільшується на  

Остаточна міжосьова відстань:

.            (7.12)

Кут обхвату ведучого шківа  ():

.                              (7.13)

Для плоскопасових передач рекомендовано, щоб   . Коли умова не виконується потрібно збільшити міжосьову відстань.

3. Розрахунок передавача: плоскопасового, клинопасового. Деталі пасових передавачів і натяжні пристрої

Розрахунок розмірів поперечного перерізу плоского паса

Урухомлювальний пас передавача є найважливішим елементом, що визначає її роботоздатність. Він має відповідати таким вимогам: висока тягова здатність; міцність і стійкість проти спрацювання; невеликий модуль пружності матеріалу; низька вартість. За матеріалом і конструкцією плоскі паси є бавовняні суцільноткані (ГОСТ 6982-75), гумотканинні (ГОСТ 23831-79), шкіряні (ГОСТ 18679-73) та із спеціальних синтетичних поліамідних матеріалів. Щодо вимог найбільш поширені гумотканинні паси, які виготовляють трьох типів (А – нарізні (рис. 7.8 а), Б – центральна прокладка охоплюється окремими кільцевими прокладками (рис. 7.8б) і В – спірально згорнуті (рис. 7.8в)) із кількох шарів міцної тканини, прогумованої вулканізацією. Застосування типу гумотканинного паса залежить від його швидкості:

Рис. 7.8. Схеми поперечних перерізів плоского паса

Розрахункове корисне навантаження (колова сила), яке передає передавач,   в Н

або         .                          (7.14)

Тут – потужність на ведучому шківі;  – крутний момент на ведучому шківі; – діаметр ведучого шківа;  – колова швидкість паса. Значення  ,, і  визначені вище.

Допустиме питоме корисне навантаження,   в  Н/мм

,                                         (7.15)

де  – оптимальне питоме корисне навантаження, що може передаватися одиницею ширини паса за питомої сили попереднього натягу віток , яка припадає на одиницю товщини однієї прокладки ( – кількість прокладок);  – коефіцієнт, який враховує нахил передавача до горизонту;  – коефіцієнт, який враховує кут обхвату пасом малого шківа; – коефіцієнт, який враховує вплив на роботу передачі відцентрових сил;  – коефіцієнт, який враховує режим роботи передавача. Коефіцієнти ,, і  вибирають з довідкової літератури.

Потрібна ширина паса, :

.                                                  (7.16)

Отримане значення   округляємо до стандартного .

Площа поперечного перерізу паса, :

,                                                     (7.17)

де   – товщина паса, визначають з відношень    . 

Розрахунки клинопасових передавачів і передавачів з натяжним роликом

Клинові паси нормального перерізу для урухомників загального призначення стандартизовано (ГОСТ 12841-89). Їх виготовляють кордтканинні (рис. 7.9б) та кордшнурові (рис. 7.9в) семи типів різних за розмірами перерізів (рис. 7.9а), які позначають: O (Z), A (A), Б (B), B (C), Г (D), Д (E), E (EO). Тут у дужках вказано позначки, які застосовують у міжнародній практиці. Клинові паси виготовляють замкнутої форми з різними стандартними довжинами.

У розрахунках необхідно враховувати, що для пасів типів О, А, Б і В максимальна швидкість допускається , а для типів Г, Д і Е  - .

Рис. 7.9. Схеми поперечних перерізів клинового паса

Тип клинового паса вибирають залежно від крутного моменту (), або потужності  () та кутової швидкості ()або частоти обертання () – це параметри ведучого вала передавача.

Допустима потужність для одного клинового паса цього типу

,                                  (7.18)

де   – допустима потужність для одного клинового паса цього типу для передавача з такими дослідними умовами:  =;  ; базова довжина  паса; спокійне навантаження;  – коефіцієнт, який враховує кут обхвату пасом малого шківа; – коефіцієнт фактичної довжини паса, який рівний  , де базову довжину паса приймають із довідкової літератури;  – коефіцієнт, який враховує режим роботи передавача;  – коефіцієнт кількості  z  пасів, що працюють паралельно в одному передавачі. Коефіцієнти  і  вибирають із довідкової літератури. Визначають потрібну кількість пасів:

.                                                      (7.19)

Для клинопасових передавачів рекомендують через відхилення пасів у довжині та нерівномірність навантаження.

Шківи пасових передавачів

Шків пасового передавача (рис. 7.10а) здебільшого має обід 1, який безпосередньо несе пас, маточину 3, за допомогою якої шків розміщується на валу, та диск 2 (або спиці), що з'єднує обід із маточиною.

Рис. 7.10

Форму робочої поверхні обода шківа визначають формою поперечного перерізу паса.

Для плоских пасів найбажанішою формою робочої поверхні шківа є гладка полірована поверхня Для зменшення спрацьовування паса, яке викликається пружним ковзанням, шорсткість робочої поверхні обода повинна мати  R_z < 10 мкм.

Щоб забезпечити центрування паса, робочу поверхню одного із шківів роблять випуклою (рис. 7.10б), описаною в осьовому перерізі шківа дугою кола. Основні розміри шківів – діаметр d, ширина В (залежно від ширини паса b), а також стрілка випуклості обода у, регламентовано стандартами. Можна брати: В ≈ 1,1b + (5...8) мм; у ≈ B/200. Діаметри шківів вибирають із стандартного ряду.

Для клинових пасів робочою поверхнею є бокові сторони клинових жолобків на ободі шківа. Розміри та кількість жолобків визначають профілем перерізу паса та кількістю клинових пасів, що водночас працюють на шківі (рис. 7.10в). Профіль перерізу клинового паса за згину на шківі спотворюється і тому кут клину паса (рис. 7.10б) порівняно з початковим (φ₀ = 40°) змінюється. Отже, кут φ профілю жолобків шківа беруть залежно від його діаметра. Для стандартних клинових пасів розміри жолобків шківів наведено у ГОСТ 20889–88.

Для круглих пасів мінімальний діаметр шківа  d_min ≥ 20d₀,  де d₀ – діаметр паса. Профіль жолобків на шківі виконують напівкруглим або клиновим із кутом φ = 40° (рис. 7.10г,д). Розміри жолобків обода шківа для поліклинових пасів вибирають згідно з ТУ 38–105763–84.

Шківи пасових передавачів виготовляють із чавуну, сталі, легких сплавів, пластмас.

Чавунні шківи найбільш поширені. Використовують такі марки чавуну: СЧ 15 за швидкості паса v ≤ 15 м/с; СЧ 18 за v = 15...30 м/с; СЧ 20 за v = 30...35 м/с. Заготованки шківів виготовляють литтям.

Сталеві шківи здебільшого виготовляють збірної конструкції зварюванням відштампованих окремих деталей. Тому вони відрізняються легкістю і використовуються за високих швидкостей пасів (v ≤ 40 м/с). Інколи заготованками для шківів може служити сталеве литво або круглий прокат.

Шківи із легких сплавів виготовляють переважно із алюмінієвого литва. За конструкцією вони такі самі, як і чавунні, але з тоншими стінками. Оскільки шківи з легких сплавів порівняно із чавунними та сталевими мають меншу масу, то їх раціонально використовувати, в першу чергу, у швидкохідних передавачах.

Пластмасові шківи здебільшого використовують за невеликих діаметрів (до 300 мм) і виготовляють із текстоліту або волокніту, збірної конструкції, де маточина із сталі або чавуну. Порівняно із металевими пластмасові шківи мають малу масу, а коефіцієнт тертя між пасом та шківом більший. Ці шківи застосовують у швидкохідних пасових передавачах.

Натяжні пристрої у пасових передавачах застосовують для створення попереднього натягу, компенсації витягування паса в процесі його експлуатації, а також збільшення кутів охоплення шківів, які впливають на тягову здатність.

За конструкцією та принципом роботи натяжні пристрої можна поділити на три групи: полозки та гойдаючі плити; натяжні та відтяжні ролики; пристрої з автоматичним регулюванням натягу паса.

Полозки (рис. 7.11а) та гойдаючі плити (рис. 7.11б) є найпростішими натяжними пристроями, що використовують у пасових передавачах із регульованою відстанню між шківами. Ці пристрої прості за конструкцією і забезпечують сталість протягом деякого періоду експлуатації попереднього натягу паса. Тому їх раціонально використовувати у передавачах з постійним у часі робочим навантаженням.

Рис. 7.11

Натяжні ролики застосовують для пасових передавачів із постійною відстанню між осями шківів. Натяжний ролик – шків з гладким ободом, притиснутий до зовнішньої поверхні веденої вітки паса близько меншого шківа, який вільно обертається (рис. 7.12а).

Притискання ролика до паса може здійснюватися встановленим на важелі тягарцем або натягом відповідної пружини. У передавачах з натяжним роликом збільшується кут охоплення малого шківа, поліпшується робота передавача з великим передатним числом за малої відстані між осями валів. Однак ролик спричинює додатковий (і до того ж в обернену сторону) згин паса, що значно прискорює його руйнування.

Відтяжні ролики застосовують у клинопасових передавачах (рис. 7.12б). Тут пас зазнає лише односторонній згин, що значно менше впливає на його довговічність, проте зменшуються кути обхвату пасом шківів.

Рис. 7.12

Натяжні та відтяжні ролики також раціонально застосовувати за постійного робочого навантаження передавача, бо вони забезпечують постійний попередній натяг паса.

Значно ліпшими від описаних вище є натяжні пристрої з автоматичним регулюванням натягу паса.

Запитання для самоконтролю

1. З яких деталей складається пасовий передавач?

2. Вкажіть область застосування пасових передавачів.

3. Як передавачі класифікують за формою поперечного перерізу паса?

4. За якими признаками ще класифікують пасові передавачі?

5. Які сили виникають у пасовому передавачі?

6. Для чого необхідно створювати попередній натяг паса?

7. Які геометричні параметри визначають для пасового передавача?

8. Які є плоскі паси за матеріалом і конструкцією?

9. Як маркують клинові паси?

10. Для чого у пасових передавачах служать натяжні пристрої?

11. Які є натяжні пристрої за конструкцією і принципом роботи?

Попередня тема Теоретичні відомості Наступна тема