3.6. Розрахунок пасових передач

Пас - основний елемент пасової передачі, який зумовлює надійність і довговічність її роботи. Тому мета розрахунку пасової передачі – знайти розміри паса (або пасів для клинопасової передачі ) за заданими умовами роботи. Основні критерії розрахунку пасової передачі: тягова здатність паса, яка зумовлює надійність зчеплення паса зі шківами, і довговічність паса, яка залежить від його міцності в умовах нормальної експлуатації. У відповідності з цим, паси розраховують на тяго­ву здатність та на довговічність.

Основним розрахунком пасів є розрахунок за тяговою здатністю. Тягова здатність паса характеризується кривими ковзання, які будують у координатах: коефіцієнт тяги - відносне ковзання (рис.3.11).

Коефіцієнт тяги являє собою відносне навантаження передачі і знаходиться із виразу:

. (3.21)

Коефіцієнт тяги показує, яка частина попереднього натягу пасів використовується для передачі навантаження , тобто характеризує ступінь завантаження передачі. Доцільність вираження навантаження передачі через безрозмірний коефіцієнт пояснюється тим, що ковзання і ККД пов'язані не з абсолютним значенням навантаження, а із ступенем завантаження передачі.

Відносне ковзання знаходиться із рівняння:

, (3.22)

де - колові швидкості відповідно на ведучому і на веденому шківах.

Криві ковзання одержують експериментально за наступних умов: при постійній величині натягу поступово підвищують корисне наван­таження і заміряють ковзання . Такі криві одержано для пасів різ­них типів, виготовлених із різних матеріалів.

На дільниці кривої ковзання від 0 до j_к (рис.3.11) має місце тільки пружне ковзання, зумовлене пружними деформаціями паса. Оскільки пружні деформації паса приблизно відповідають закону Гука, ця дільниця кривої ковзання близька до лінійної. При подальшому збільшенні навантаження в зоні має місце як пружне ковзання, так і буксування; і при деякому граничному значенні коефіцієнта тяги наступає повне буксування. Передача втрачає працездатність.

Як видно з рис. 3.11, ККД зі збільшенням навантаження також збільшується. Свого максимуму ККД досягає в зоні критич­ного значення коефіцієнта тяги, а потім починає різко зменшуватися у зв'язку з додатковими втратами на буксування.

З кривих ковзання і ККД видно, що оптимальне навантаження пасової передачі перебуває в зоні критичного значення коефіцієнта тяги, де найбільш високий ККД. За менших навантажень тягова здатність паса використовується не повністю. При навантаженнях, що відповідають , мають місце підвищений знос паса і втрати швидкості. Робота в цій області допустима лише при короткочасних перенавантаженнях.

Одержані експериментальним шляхом середні значення коефіцієнта тяги складають: для плоских пасів ; для клинових пасів .

При максимальному використанні тягової здатності плос­кого паса, з рівняння (3.21) маємо:

(3.23)

Поділивши праву та ліву частини рівняння на площу попереч­ного перерізу паса (b - ширина паса; d - товщина паса), маємо:

(3.24)

де - корисне напруження в матеріалі паса;

- напруження в матеріалі паса, зумовлене попереднім натягом (початкове напруження).

Криві ковзання одержують при випробуваннях пасів на стендах за умов: навантаження постійне; передача розташована горизонталь­но; кут обхвату шківа пасом = 180⁰; швидкість паса м/c.

В результаті математичної обробки експериментальних даних встановлена наступна залежність для знаходження допустимого (приведеного) корисного напруження в пасі:

, (3.25)

де - коефіцієнт, що залежить від попереднього напру­ження паса; - коефіцієнт, що залежить від матеріалу паса; - товщина паса; - діаметр меншого шківа.

Реальні умови роботи пасової передачі, як правило, відрізняю­ться від експериментальних, для яких були побудовані криві ковзання. Ця відмінність враховується рядом коефіцієнтів. Таким чином, розрахункова величина допустимого корисного напруження [K] для плоского паса знаходиться із рівняння:

(3.26)

де - коефіцієнт режиму навантаження, який враховує вплив коливань навантаження на довговічність паса;

- коефіцієнт, що враховує вид передачі та її розта­шування;

- коефіцієнт, що враховує кут обхвату та вплив його на тягову здатність пасової передачі;

- коефіцієнт, що враховує вплив швидкості на прижим паса до шківів.

Величини коефіцієнтів наводяться в довід­кових таблицях.

При розрахунку плоского паса за тяговою спроможністю площа його перерізу знаходиться із умови:

(3.27)

З рівняння (3.27) знаходимо ширину паса:

. (3.28)

Одержану з рівняння (3.28) ширину паса округлюють до найближчої стандартної величини.

При розрахунку пасової передачі за тяговою здатністю необхідно перевірити запас зчеплення паса зі шківом b:

(3.29)

де - максимальний крутний момент, який передає ведучий шків з урахуванням короткочасного перенавантаження передачі;

- крутний момент, що передає ведучий шків за умов сталого режиму роботи передачі;

- коефіцієнт запасу зчеплення, який характеризує перенавантаження паса;

- допустима величина коефіцієнта запасу зчеплення: для прогумованих пасів ; для шкіряних пасів ; для бавовняних пасів .

При розрахунку клинопасової передачі з нормальними пасами паси виби­раються в залежності від потужності передачі та частоти обертання меншого шківа.

У відповідності до ГОСТу 1284.3-80, клинові паси рекомендується розраховувати за допустимою потужністю на один пас. Величина допустимої потужності на один пас Р₀при почат­ковому напруженні пасів МПа,= 180⁰ і спокійному навантаженні наводиться в таблицях. Розрахункова потужність на один клиновий пас з урахуванням реальних умов роботи передачі знаходиться із рівняння:

(3.30)

де - коефіцієнт, що враховує вплив кута обхвату пасом меншого шківа;

- коефіцієнт, що враховує довжину паса;

- коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу нава­нтаження між пасами.

Розрахунок клинових пасів за тяговою спроможністю зводиться до знаходження кількості пасів:

(3.31)

де - коефіцієнт динамічного навантаження і режиму роботи передачі;

- потужність на ведучому шківі.

Розрахунок пасів на довговічність виконується як перевірочний. При цьому перевіряється частота пробігів паса (пасів) на шківах:

(3.32)

де - дійсна частота пробігів паса, с^-1;

- допустима частота пробігів паса, с^-1; для звичайних плоских пасів с^-1; для спеціальних швидкісних і клинових пасів с^-1 ; для особливих випадків с^-1.