UNIWERSYTET

TECHNOLOGICZNO – PRZYRODNICZY

im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich

w Bydgoszczy

LABORATORIUM

EKSPLOATACJI MASZYN

Ćw. nr 2 „Badanie i ocena wpływu oddziaływania wybranych czynników eksploatacyjnych na wartości podstawowych parametrów przekładni cięgnowej z paskiem klinowym”

Wykonali:

Alicja Zacharek

Paula Jurek

Dawid Haiza

Marcin Mikołajczyk

Krystian Szulerecki

Transport, sem IV

Grupa F

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z budowa i zasada działania, oraz badanie
i ocena wpływu oddziaływania wybranych czynników eksploatacyjnych na wartości podstawowych parametrów przekładni cięgnowej z paskiem klinowym.

2.Podstawowe cechy konstrukcyjne klinowej przekładni pasowej:

Podstawowe wielkości związane z geometrią oraz siłami działającymi
w przekładni pasowej przedstawiono na rys.:

Schemat geometryczny przekładni pasowej. (rys. 1) [1]

Wielkości charakterystyczne przekładni:

- średnice skuteczne kół napędzającego i napędzanego,

,- siły w cięgnie czynnym i biernym,

Q - siła wypadkowa obciążająca wały przekładni,

O - kąt odchylenia siły wypadkowej od linni łączącej osie kół,

e - odsunięcie sił wypadkowych oddziałujących na osie kół,

γ – kąt odchylenia pasa,

,- prędkości obrotowe kół,

,- kąty opasania na kole mniejszym oraz większym.

3.Zalety przekładni pasowych klinowych i pasków klinowych:

a) do zalet przekładni pasowych klinowych należą [1]:

• możliwość przenoszenia różnych mocy (od minimalnych do około 1500 kW),

• praca przy różnych prędkościach cięgna (do 50 $\frac{m}{s}$ ),

• duże rozstawienie osi kół ( do 15 m ),

• mogą zapewniać zmianę prędkości obrotowej skokowo lub w sposób ciągły,

• prosta i tania konstrukcja (bez kadłuba i smarowania) nie wymaga specjalnej obsługi i konserwacji, przez co uzyskuje się redukcję kosztów eksploatacyjnych,

• możliwość zastosowania jako sprzęgło sprężyste.

b) do zalet pasków klinowych należą [1]:

• niski koszt produkcji,

• duży wybór materiałów na pasy,

• łatwy i szybki montaż oraz demontaż w przekładni,

• jednolita, prosta budowa.

4.Opis stanowiska pomiarowego:

Widok stanowiska pomiarowego. (zdjęcie 1) [2]

Schemat kinematyczny stanowiska pomiarowego. (rys. 2) [2]

Silnik elektryczny (1) przez koło pasowe (2,) pasek klinowy (3) i koło pasowe (4) napędza wałek (5) wraz z kołem pasowym (6). Wałek (5) (wałek czynny) osadzony jest
w łożyskach (7). Moment paska klinowego (8) przekazywany jest na koło pasowe (9) osadzone na wałku (10) (jest to wałek bierny). Wał bierny stanowi „momentomierz” (11), osadzony na czopach wałka (10) i (12). Wałki te , osadzone w łożyskach (13) mogą przemieszczać się po prowadnicach (14). Hamulec (15) służy do hamowania wału (12). Chwilowe wartości momentów są przekazywane z momentomierza (11) poprzez przewód giętki (17) na wyświetlacz (16).Śruby (18) ustalają odległość wałków, przez co służą do realizowania napięcia wstępnego paska klinowego.

5.Obliczenia:

Obliczenie wartości przełożenia i poślizgu NIEOBCIĄŻONEJ przekładni pasowej klinowej:

$$i = \frac{D_{2}}{D_{1}} = \frac{143\ mm}{138\ mm} = 1,04$$

$$i = \frac{n_{1}}{n_{2}} = \frac{775,9\ \frac{\text{obr}}{\min}}{746,7\ \frac{\text{obr}}{\min}} = 1,04$$

$$S_{1} = \frac{D_{1}*n_{1} - D_{2}*n_{2}}{D_{1}*n_{1}} = \ \frac{138\ mm*775,9\frac{\text{obr}}{\min} - 143\ mm*746,7\ \frac{\text{obr}}{\min}}{138\ mm*775,9\frac{\text{obr}}{\min}}*100\% = 0,28\ \%$$

Gdzie:

I – przełożenie

D₁ - średnica koła napędzającego

D₂ – średnica koła napędzanego

S - poślizg przekładni

Obliczenie wartości przełożenia i poślizgu przekładni pasowej klinowej OBCIĄŻONEJ momentem oporowym:

β=3,5⁰:

$$i_{\text{nII}} = \frac{n_{3}}{n_{4}} = \frac{763,3\frac{\text{obr}}{\min}}{735,7\ \frac{\text{obr}}{\min}} = 1,04$$

$$S_{2} = \frac{138\ mm*763,3\frac{\text{obr}}{\min} - 143\ mm*735,7\ \frac{\text{obr}}{\min}}{138\ mm*763,3\frac{\text{obr}}{\min}}*100\% = 0,12\ \%$$

$$M_{1} = m*g*R*\ \sin\beta = 7,715\ kg*9,81\frac{m}{s^{2}}*0,403m*sin{3,5}^{0} = 1,676\ Nm$$

Gdzie:

M – moment obciążenia

m – masa

g – przyśpieszenie

R – ramię

β=6,0 ⁰:

$$i_{\text{nIII}} = \frac{n_{5}}{n_{6}} = \frac{749,9\frac{\text{obr}}{\min}}{722,0\frac{\text{obr}}{\min}} = 1,04$$

$$S_{3} = \frac{138\ mm*749,9\frac{\text{obr}}{\min} - 143\ mm*722,0\ \frac{\text{obr}}{\min}}{138\ mm*749,9\frac{\text{obr}}{\min}}*100\% = 0,23\ \%$$

$$M_{2} = m*g*R*\ \sin\beta = 7,715\ kg*9,81\frac{m}{s^{2}}*0,403m*sin{6,0}^{0} = 2,870\ Nm$$

β=9,5 ⁰:

$$i_{\text{nIV}} = \frac{n_{7}}{n_{8}} = \frac{724,9\frac{\text{obr}}{\min}}{698,9\frac{\text{obr}}{\min}} = 1,04$$

$$S_{4} = \frac{138\ mm*724,9\frac{\text{obr}}{\min} - 143\ mm*698,9\ \frac{\text{obr}}{\min}}{138\ mm*724,9\frac{\text{obr}}{\min}}*100\% = 0,09\ \%$$

$$M_{3} = m*g*R*\ \sin\beta = 7,715\ kg*9,81\frac{m}{s^{2}}*0,403m*sin{9,5}^{0} = 4,535\ Nm$$

β=11,0 ⁰:

$$i_{\text{nV}} = \frac{n_{9}}{n_{10}} = \frac{706,4\frac{\text{obr}}{\min}}{681,1\frac{\text{obr}}{\min}} = 1,04$$

$$S_{2} = \frac{138\ mm*706,4\frac{\text{obr}}{\min} - 143\ mm*681,1\ \frac{\text{obr}}{\min}}{138\ mm*706,4\frac{\text{obr}}{\min}}*100\% = 0,09$$

$$M_{4} = m*g*R*\ \sin\beta = 7,715\ kg*9,81\frac{m}{s^{2}}*0,403m*sin11^{0} = 5,235\ Nm$$

β=15,5 ⁰:

$$i_{\text{nVI}} = \frac{n_{11}}{n_{12}} = \frac{656,4\frac{\text{obr}}{\min}}{631,3\frac{\text{obr}}{\min}} = 1,04$$

$$S_{6} = \frac{138\ mm*656,4\frac{\text{obr}}{\min} - 143\ mm*631,3\ \frac{\text{obr}}{\min}}{138\ mm*656,4\frac{\text{obr}}{\min}}*100\% = 0,34$$

$$M_{5} = m*g*R*\ \sin\beta = 7,715\ kg*9,81\frac{m}{s^{2}}*0,403m*sin{15,5}^{0} = 7,353\ Nm$$

6.Tabele z wynikami:

TABELA 1. Zestawienie wartości przełożenia i poślizgu NIEOBCIĄŻONEJ

przekładni pasowej klinowej.

L.p.	Średnica kół pasowych [mm]	Przełożenie	Prędkości obrotowe [obr/min]	Przełożenie	Poślizg [%]
I	D1=138 D2=143	ItI=1,04	n1=775,9 n2=746,7	InI=1,04	SI=0,28

TABELA 2. Zestawienie wartości przełożenia i poślizgu przekładni pasowej

klinowej OBCIĄŻONEJ momentem oporowym.

Średnice kół pasowych: D₁=138 [mm], D₂=143 [mm]

L.p.	Wartość momentu [Nm]	Prędkości obrotowe [obr/min]	Poślizg po obciążeniu [%]	Przełożenie
1	M1=1,676	n3=763,3 n4=735,7	S2=0,12	InII=1,04
2	M2=2,870	n5=749,9 n6=722,0	S3=0,23	InIII=1,04
3	M3=4,535	n7=724,9 n8=698,9	S4=0,09	InIV=1,04
4	M4=5,235	n9=706,4 n10=681,1	S5=0,09	InV=1,04
5	M5=7,353	n11=656,4 n12=631,3	S5=0,34	InV=1,04

7.Wykres zależności poślizgów od momentu obciążenia:

8.Wykres zależności przełożenia od momentu obciążenia:

9.Wnioski:

Ważnymi parametrami w przypadku diagnozowania i badania przekładni cięgnowej jest zarówno jej przełożenie, jak i poślizg. Są to zjawiska pozwalające określić zdatność danej przekładni do pracy oraz efektywność tej pracy. Wyniki badań wzięte od grupy E, pozwoliły nam policzyć zarówno przełożenie jak i poślizg przekładni zaprezentowanej na zajęciach. Zauważyliśmy, że przełożenie przy zmianie obciążenia nie zmieniało się wcale. Zmianie ulegał poślizg.

Literatura:

[1] M.Woropay, A.Budzyński, K.Migawa „Podstawy badań eksploatacyjnych wybranych elementów maszyn” , wydawnictwo uczelniane akademii techniczno-rolniczej w Bydgoszczy, 2001

[2] http://www.ztie.utp.edu.pl/cw_1.html (dostęp: 02.04.2014)