На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


контрольная работа Расчёт фрикционной передачи

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 03.10.2012. Сдан: 2012. Страниц: 7. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Минобрнауки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего  
профессионального образования

«Волгоградский  государственный технический университет» 
 

Кафедра «Сопротивление материалов» 
 

Семестровая работа по дисциплине «Прикладная физика (триботехника)» на тему:
Расчёт  фрикционной передачи 

Вариант 13 
 

Выполнил:
студент группы АТ-313
Мулин В. А.
Проверил:
к. т. н. доцент
Паршев  С. Н. 
 
 
 

Волгоград, 2011
  Содержание
  Введение ……………………………………………………………… 2
I. Теоретическая часть…………………………………………………8
  Типы  фрикционных передач………………………………………….10
  Расчет  фрикционной передачи……………….……….……………..13
Макрогеометрия  поверхности (спецвопрос)……………..…………15
  II. Расчётная часть …………………………………………………... 19
  Заключение ………………………………………………………….. 23
  Список  литературы …………………………………………………. 24 
 
 
 
 
 
 

 


Введение 

  Триботехника  – наука о  контактном  взаимодействии  твердых  тел  при  их относительном  движении,  охватывающая  весь   комплекс   вопросов   трения, изнашивания и смазки машин. В некоторых  странах,  в  том  числе  и  России, вместо термина триботехника  употребляют  термины  трибология  и  трибоника.
  Название  научной  дисциплины  трибология  образовано  от   греческих   слов «трибос» –  трение  и «логос» –  наука.  Она охватывает  теоретические и экспериментальные  исследования  физических  (механических,   электрических, магнитных, тепловых), химических, биологических и других явлений,  связанных с трением, изнашиванием и  смазкой.  Как  наука,  трибология  имеет  научно- технические    разделы:    трибофизику,     трибохимию,     триботехническое материаловедение, трибомеханику, трибоинформатику и др.
  Трибохимия - изучает взаимодействие контактирующих поверхностей с химически активной средой. Она исследует проблемы коррозии при трении, химические основы избирательного переноса и воздействие на поверхность деталей химически активных веществ, выделяющихся при трении вследствие деструкции полимеров или смазочного материала.
  Трибофизика - изучает физические аспекты взаимодействия контактирующих поверхностей при их взаимном перемещении.
  Трибомеханика - изучает механику взаимодействия контактирующих поверхностей при трении. Она рассматривает законы рассеяния энергии, импульса, а также механическое подобие, релаксационные колебания при трении, реверсивное трение, уравнения гидродинамики и др. применительно к задачам трения, изнашивания и смазывания [1].
  Трибометрия — система методов и средств  измерения сил трения, износа и  несущей способности трущихся тел. Измерения, полученные непосредственно  в процессе фрикционного взаимодействия, позволяют простыми расчетами определить величины коэффициента трения, интенсивности  изнашивания, допустимых нагрузок, скоростей  и температур.
      Дадим определения основным понятиям триботехники.
      Внешнее  трение  –  явление   сопротивления  относительному  перемещению, возникающее между двумя  телами  в  зонах  соприкосновения  поверхностей  по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией энергии.
     Изнашивание – процесс разрушения  и  отделения  материала   с  поверхности твердого тела и (или)  накопления  его  остаточной  деформации  при  трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.
     Износ – результат изнашивания,  определяемый в установленных  единицах.
     Смазка – действие  смазочного  материала,  в  результате  которого  между двумя  поверхностями  уменьшается  сила   трения   и   (или)   интенсивность изнашивания.
     Износостойкость – свойство материала  оказывать сопротивление  изнашиванию в определенных условиях трения,  оцениваемое  величиной,  обратной  скорости изнашивания или интенсивности изнашивания [3].
     Антифрикционные материалы –  материалы, используемые для работы  в  несущих или  направляющих  узлах  трения  (подшипниках  скольжения,   радиальных   и торцовых уплотнениях).
     Фрикционные материалы – материалы,  предназначенные или  используемые  для работы в узлах трения,  передающих  или  рассеивающих  кинетическую  энергию движущихся масс (в тормозах, муфтах,  сцеплениях,  демпферах,  вариаторах  и др.).
     Присадка – вещество, добавляемое  к смазочному материалу для  придания  ему новых свойств или усиления существующих.
     Надежность – это свойство  объекта сохранять во  времени   в  установленных пределах значения всех  параметров,  характеризующих  способность  выполнять требуемые функции в заданных режимах  и  условиях  применения,  технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования[5].
  Внешнее трение - явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссипацией энергии.
  Изнашивание - процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.
  Износ - результат изнашивания, определяемый в установленных единицах. Износ может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.
  Износостойкость - свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания. Смазочный материал - материал, вводимый на поверхности трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнашивания.
  Смазка  - действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.
  Смазывание - подведение смазочного материала к поверхности трения.
  Трение  покоя - трение двух тел при микроперемещениях до перехода к относительному движению.
  Трение  движения - трение двух тел, находящихся в относительном движении.
  Трение  без смазочного материала - трение двух тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида.
  Трение  со смазочным материалом - трение двух тел при наличии на поверхности трения введенного смазочного материала любого вида.
  Трение  скольжения - трение движения двух твердых тел, при котором скорости тел в точках касания различны по величине направлению, или по величине или направлению.
  Трение  качения - трение движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы по величине и направлению.
  Сила  трения - сила сопротивления при относительном перемещении одного тела по поверхности другого под действием внешней силы, направленной по касательной к общей границе между этими телами.
  Наибольшая  сила трения покоя - сила трения покоя, любое превышение которой ведет к возникновению движения.
  Предварительное смещение - относительное микроперемещение двух твердых тел при трении в пределах перехода от состояния покоя к относительному движению.
  Скорость  скольжения - разность скоростей тел в точках касания при скольжении.
  Поверхность трения - поверхность тела, участвующая в трении.
  Коэффициент трения - отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.
  Коэффициент сцепления - отношение наибольшей силы трения покоя двух тел к нормальной относительно поверхностей трения силе, прижимающей тела друг к другу[1]. 

  I. Теоретическая часть 

  Фрикционные передачи — передачи, в которых движение от одного вала к другому передается за счет трения между рабочими поверхностями вращающихся катков (дисков). Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.
  Фрикционная передача состоит из двух колес (катков) — ведущего и ведомого, которые  прижаты друг к другу с заданной силой. При вращении одного из катков, например, ведущего приходит в движение ведомый, благодаря возникающей  силе трения.
  Условие работоспособности передачи Тmp ? F,
  где: F — передаточное окружное усилие;
  Тmp — сила трения в месте контакта.
  Примечание. Окружное усилие — сила, которая вращает шкив, коленчатый вал, маховик и т. д., направленная по касательной к окружности, по которой движется точка приложения этой силы. Определяют окружное усилие по формуле 

  где: М — вращающий момент;
  r — расстояние от точки приложения  окружного усилия до оси вращения.
  Если  это условие нарушается, то возникает  буксование, то есть ведомый каток  не вращается, а ведущий скользит по нему.
  Передаточное  число фрикционной передачи —  отношение угловых скоростей  ведущего и ведомого валов — не может быть строго постоянным, так как всегда существует относительное проскальзывание катков, изменяющееся в зависимости от нагрузки.
  Различают фрикционные передачи с условно  постоянным передаточным числом между  валами с параллельными пересекающимися  осями и передачи с переменным передаточным числом (вариаторы) без  промежуточного звена и с промежуточным  звеном.
  В зависимости от условий работы фрикционные  передачи подразделяют на открытые, работающие всухую, и закрытые, работающие в  масле. Коэффициент трения в открытых фрикционных передачах выше, а  прижимное усилие катков меньше. В  закрытых фрикционных передачах  масляная ванна делает скольжение менее  опасным, кроме того, обеспечивается отвод тепла и увеличивается  долговечность передачи[4].
  Фрикционные передачи обладают рядом достоинств, основными из которых являются: простота и бесшумность работы; равномерность  вращения колес; возможность регулирования  скорости (без остановки передачи); небольшая стоимость колес (катков).
  К недостаткам фрикционных передач  относятся значительные нагрузки на валы и подшипники, непостоянство  передаточного числа, сравнительно низкий КПД, неравномерный износ  рабочих поверхностей колес.
  Фрикционные передачи широко используются в различных  отраслях промышленности. Их часто  применяют в приводах конвейеров, в сварочных и литейных машинах, в металлорежущих станках и др.
  Для колес применяют следующие сочетания  износостойких материалов с высоким  коэффициентом трения и модулем  упругости: закаленная сталь по закаленной стали (такое сочетание обеспечивает высокий КПД, не требует изготовления передачи с высоким классом шероховатости поверхности); чугун по стали или чугуну (в этом случае рабочим поверхностям придают большую твердость, для чего отбеливают поверхность чугунных колес). 

  Типы  фрикционных передач
  Цилиндрическая  фрикционная передача. На ведущем 2 (рис. 1) и ведомом 1 валах насажены на шпонках два катка. Подшипники вала 1 установлены неподвижно, а  подшипники вала 2 позволяют перемещаться валу по направлению линии центров  передачи. Если привести во вращение ведущий  вал 2, то вместе с ним будет вращаться  и ведущий диск. Ведомый диск не будет вращаться до тех пор, пока не будет преодолено полезное сопротивление  на валу 1 — вращающий момент и  сопротивление трения в подшипниках. Но так как подшипники ведущего вала выполнены плавающими и находятся  под действием пружины сжатия, то этим самым обеспечивается прижимное  усилие Т, а следовательно, и вращение ведомого вала. 

             

           Рис. 1                                                Рис. 2
  Коническая  фрикционная передача. Катки передачи (рис. 2) представляют собой усеченные конусы, которые соприкасаются по общей образующей. При осевом сжатии конусов на их образующих в месте контакта возникает сила трения, которая и увлекает во вращение ведомый каток и вал. Для правильной работы передачи необходимо, чтобы конусы имели общую вершину, являющуюся точкой пересечения осей катков[2].
  Вариаторы — передачи, посредством которых можно плавно, бесступенчато изменять передаточное число. По форме тел вращения вариаторы бывают лобовые, конусные, торцовые и др.
  Лобовые вариаторы (рис. 3) применяются в винтовых прессах и приборах. В наиболее простом из них (рис. 3, I) ведущий ролик катится по торцовой поверхности большого диска и передает ему вращение. Движение можно передавать и в обратном направлении — от диска к ролику. Для регулирования скорости вращения ролик передвигают вдоль диска. Передаточное отношение в таких вариаторах равно 

  где: R1 и R2 — радиусы колес.
  В более сложном плоском вариаторе (рис. 3, II) между двумя большими дисками вращается передвижной ролик. Один диск ведущий, другой — ведомый. Ролик служит промежуточным звеном, передающим вращение. При регулировании скорости ролик перемещают вдоль обоих дисков, причем, приближаясь к центру одного из них, он в то же самое время удаляется от центра другого. Поэтому изменение передаточного отношения и плавное регулирование скоростей вращения производится быстрее и в более широких пределах, чем в вариаторе с одним диском.
  Вариаторы с раздвижными конусами (рис. 4) имеют ограниченное применение в машиностроении. Конические диски насажены на два параллельных вала I I и II. Между дисками зажато стальное кольцо, которое передает движение от ведущего вала к ведомому. Изменение передаточного числа осуществляется сближением одной пары конусов и раздвижением другой.
  
                      Рис. 4                                       Рис. 5 

  На  рис. 5 представлены торовые вариаторы. На валах I и II насажены два диска, имеющие сферические рабочие поверхности. Вращение от ведущего диска I к ведомому II передаются посредством двух промежуточных роликов 1, свободно сидящих на осях 2. Изменение передаточного числа осуществляется одновременным поворотом этих осей вокруг шарниров 3. Торовые вариаторы требуют довольно высокой точности изготовления. 

  Расчет  фрикционной передачи
  Износостойкость рабочих поверхностей контактирующих колёс является основным критерием работоспособности фрикционных передач. Обычно для быстроходных фрикционных передач, работающих в масляной ванне, износ стальных колёс имеет вид поверхностного выкрашивания (питтинга), а расчет ведётся (аналогично зубчатым передачам) на контактную выносливость активных поверхностей колёс. Однако в быстроходных закрытых передачах, даже при наличии интенсивной смазки, иногда обнаруживается абразивный износ, обусловленный недостаточной чистотой рабочих поверхностей и частой работой передачи на пусковых и тормозных режимах, когда затруднено образование устойчивой масляной плёнки в зоне контакта.
  Для тихоходных фрикционных передач, у  которых не обеспечено устойчивой масляной плёнки между контактными поверхностями, или передача вообще работает без смазки, характерен абразивный износ (истирание) рабочих поверхностей колес. Особенно интенсивный износ наблюдается при наличии систематического проскальзывания (пробуксовывания) колёс, переменной нагрузки, попадания на рабочие поверхности абразивов (металлических   частиц, песчинок, пыли и т.п.).
  Интенсивное истирание рабочих поверхностей колёс ведёт к нарушению их размеров и правильности формы, а  также к появлению дополнительных динамических нагрузок.
  Как контактная выносливость, так и абразивный износ активных поверхностей колес, в первую очередь, зависят от величины максимальных контактных напряжений и  механических характеристик материалов, из которых изготовлены колёса. Кроме  того, на работоспособность передачи большое влияние  оказывают технологические  факторы (качество и точность изготовления рабочих элементов фрикционной  передачи) и эксплуатационные особенности (условия нагружения, проскальзывание, температурный режим, свойства смазки и др.) [6].
  Расчёт  фрикционных передач на износостойкость  предполагает определение величин  интенсивности изнашивания и  толщин износа за требуемый промежуток времени контактирующих поверхностей фрикционных колес при работе без смазки (как правило, открытых передач) и со смазкой, а также  определение ресурса работы передачи.
  При передаче вращающего момента Т1 на ведущем валу фрикционной передачи (рис. 4.1) необходимую силу нажатия можно вычислить по формуле
   ,          
  где kсц =1,2-1,5 - коэффициент сцепления (коэффициент режима работы); f - коэффициент трения скольжения.
  Расчёт  на износ и долговечность фрикционных  передач с постоянным передаточным отношением и вариаторов проводят, определяя на рабочих поверхностях колёс величины интенсивности линейного износа Ih по формуле (4.1). В данном случае принимается, что номинальное и контурное давления равны (р=рс ).
  Толщину изношенного слоя ведущего 1 и ведомого 2 (рис 3.5) колёс можно определить по формуле
         
  где Ih(1,2) - интенсивность изнашивания рабочих поверхностей ведущего 1 и ведомого 2 колёс (формула 4.1);
  bH - полуширина полоски контакта при действии силы нажатия Fп , мм;
  и - окружные скорости (качения) точек рабочих поверхностей ведущего I и ведомого 2 колёс, м/с;
  n(1,2) - частота вращения ведущего 1 и ведомого 2 колёс, об/мин;
  t - время  работы рассчитываемой фрикционной  передачи, мин.
  Максимальную  величину толщины изношенного слоя hmax необходимо сравнить с нормативной (допустимой) величиной износа [h] и определить ресурс работы фрикционной передачи
    

Макрогеометрия  поверхности (спецвопрос).
  Макрогеометрическими  называют отклонения формы поверхности  от заданной. Так, детали с боковой  поверхностью кругового цилиндра могут  иметь следующие погрешности: отклонения контура от окружности (овальность, огранка); отклонения от прямолинейности  образующих при прямолинейности оси цилиндра (бочкообразность); отклонения от прямолинейности образующих (конусность); криволинейности оси. Величина и характер этих отклонений могут быть определены путем измерения диаметра детали в различных поперечных сечениях по длине, а в данном поперечном сечении - в различных направлениях.
  Возникновение макрогеометрических погрешностей поверхности происходит в основном из-за низкой точности станка, на котором  происходит обработка, погрешностей установки  заготовок, силовых и температурных  деформаций системы станок - заготовка - инструмент и износа инструмента, в процессе обработки детали.
  Под волнистостью поверхности понимают совокупность более или менее  регулярно чередующихся возвышений и впадин с шагом волны, значительно  превышающим ее высоту. На рисунке 6 изображена схема волнистости поверхности (? - шаг волны в продольном направлении; ?о - длина волны в поперечном направлении; Hв, Hо - высота волны соответственно в продольном и в поперечном направлениях). Волнистость в направлении главного движения при резании называют продольной, а в перпендикулярном направлении – поперечной [3].
  Волнистость поверхности образуется в результате неравномерности подачи при точении  и шлифовании, неплоскостности направляющих и вынужденных колебаний системы  станок – изделие - инструмент, возникающих  из-за неравномерности силы резания, наличия неуравновешенных масс и  т. д.
  

  Рис. 6 

  Реальная  поверхность не является гладкой, она  имеет неровности: выступы и впадины  с относительно малым расстоянием  между ними. Эти неровности, образующие в совокупности рельеф поверхности, называют шероховатостью поверхности. Иногда их именуют микронеровностями. Контур сечения реальной поверхности  плоскостью, перпендикулярной соответствующей  идеальной геометрической поверхности, образует профиль, характеризующий  микрогеометрию поверхности изделия. Графическое изображение реального  профиля по данным измерений шероховатости  называют профилограммой шероховатости. Так как через данную точку  геометрической поверхности можно  провести бесчисленное множество нормальных сечений, то шероховатость поверхности  следует связывать с тем или  иным направлением.
  Шероховатость обработанной поверхности в направлении  главного движения при резании называют продольной, а в направлении подачи - поперечной шероховатостью. Преобладающее  направление следов механической обработки  поверхности или следов трения называют направлением неровностей.
  Шероховатость поверхности - совокупность неровностей  поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.
  Количественно шероховатость можно оценить  по тем или иным показателям. ГОСТ 2789—73 предусматривает шесть параметров, характеризующих шероховатость  поверхности: три высотных - Ra, Rz и Rmax, два шаговых - S и Sm и относительная опорная длина профиля tp. 

  
Рис. 7 

Средним арифметическим отклонением профиля Ra называют среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины (рис. 7). На профилограмме положение средней линии профиля определяют так, чтобы площади по обе стороны от нее до контура профиля были равны.
  Относительная однородность микронеровностей поверхности  детали позволяет судить о шероховатости  в данном направлении по результатам  обследования участка сравнительно небольших размеров от 1,5 до 5 мм. 

  II. Расчётная часть
Задание. Определить максимальную величину износа на рабочих поверхностях колёс открытой фрикционной цилиндрической передачи:
- вычислить  необходимую силу прижатия в  передаче и полуширину полоски  контакта;
- вычислить  контактные напряжения;
- определить  интенсивность изнашивания колёс  передачи;
- вычислить  величину изношенного слоя ведущего  и ведомого колёс передачи;
- определить  допустимый ресурс работы фрикционной передачи и сравнить с заданным;
- сделать  выводы; 

Исходные данные (вариант 13):
1 –  ведущее колесо;
2 –  ведомое колесо;
D1=80 мм – диаметр ведущего колеса;
D2=250 мм – диаметр ведомого колеса;
V1,2 – окружные скорости (качения) точек рабочих поверхностей ведущего и ведомого колес, м/с;
?1,2 – угловые скорости ведущего и ведомого колес, рад/с;
Fn – сила прижатия колес, Н;
T1 – крутящий момент на ведущем колесе;
b=55 мм – ширина колес;
о –  точка контакта;
о1 и о2 – оси вращения колес.
P1=4,8 кВт – передаваемая мощность на ведущем валу;
n1=920 об/мин – частота вращения ведущего вала;
Kсц=1,5 – коэффициент сцепления;
fc=0,13 – коэффициент трения скольжения материала без смазки;
Е=2,1•105 МПа – модуль нормальной упругости (сталь 50);
t=1200 ч – время работы.
Рабочие поверхности колес обработаны круглым  шлифованием (Ra=0,63) и приработаны. Величину допустимого износа принять: [h]=2,5мм. 

Решение. 
Необходимая сила нажатия для передачи вращающего момента T1 определяется по формуле
 Н                    [1, c. 40, ф. (4.24)]
где
 Нм
Полуширина  полоски контакта при действии силы нажатия F'n=14365 Н. определяется по формуле
                           [1, c. 39, ф. (4.23)]
 мм,
где приведенный  радиус кривизны
 мм        [1, c. 35, ф. (4.10)]
Контактные  напряжения
                                [1, c. 38, ф. (4.22)]
 МПа
Определяем  интенсивность изнашивания рабочих  поверхностей колёс фрикционной передачи по формуле.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.