PRZEKŁADNIE CIERNE – wchodzą w skład mechanizmów napędowych pośredniczących w przekazywaniu energii od silnika do maszyny roboczej. CO za tym idzie przekładnie odpowiadają za

• Zmianę prędkości obrotowej

• Zmianę przenoszonych sił i momentów

Przekładnie cierne tworzą koła cierne wzajemnie dociskane do siebie siłą Q i przenoszące moment obrotowy dzięki obwodowej sile tarcia. Przy tworzeniu takich przekładni dobiera się materiały, które w skutek działania siły tarcia ulegają w punktach styku odkształceniom sprężystym (powrotnym)

Przełożenie kinetyczne – stosunek prędkości kątowej koła czynnego do prędkości kątowej koła biernego . Ewentualnie stosunek prędkości obrotowej koła czynnego do koła biernego

$$i = \frac{\omega_{1}}{\omega_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$$

Przełożenie geometryczne – stosunek średnic współpracujących kół, w przypadku współpracujących kół zębatych lub łańcuchowych stosunek liczby zębów

$$i = \frac{D_{2}}{D_{1}} = \frac{Z_{2}}{Z_{1}};V = \omega \bullet r$$

Przekładnie

• Proste – 1 para kół

• Złożone – dwie lub więcej par przekładni prostych

Przekładnie złożone

• Wielostopniowe – z szeregowym ustawieniem przekładni pojedynczych

• Wielorzędowe – z równoległym ustawieniem przekładni pojedynczych

Poślizg powstaje w skutek mikronierówności np. zęby przekładni ciernej napędzającej odkształcają się w punkcie styku w sposób rozciągania

Parametry przekładni ciernych

• Prędkość obwodowa v ≤ 25m/s

• Przełożenie1 < 10 (roznica wielkosci kol)

• Sprawność η ≤ 96%

• Prosta konstrukcja, proste kształty elementów ciernych

• Cichobieżność i brak obciążeń dynamicznych (duże prędkości obrotowe)

• Możliwość uzyskania dużej rozpiętości przełożenia

• Możliwość ciągłej regulacji obrotów

• Duże obciążenia wałów i łożysk

• Konieczność stosowania specjalnych elementów dociskowych

• Brak stałości przełożenia spowodowany poślizgiem

• Mała sprawność

• Mała możliwość łagodzenia nierównomierność przenoszonego obciążenia

Zasady doboru materiałów

• Tarcie toczne powinno być możliwie małe (małe odkształcenie sprężyste, duży współczynnik sprężystości wzdłużnej)

• Tarcie ślizgowe możliwie duże (wtedy siła docisku i reakcja w łożyskach małe)

• Wysoka granica zmęczenia stykowego

• Duża odporność na zużycie

• Dobre odprowadzanie ciepła

Stal hartowana	$$\eta \leq 7\frac{m}{s}i\ N \geq 10\ kW - na\ sucho$$
Stal matowa	$$\eta \leq 15 \div 20\frac{m}{s}i\ N \geq 20\ kW - smarowanie\ olejem$$
Żeliwo-stal, żeliwo-żeliwo	Dobra współpraca elementów z uwagi na odporność elementów na zatarcie
Tworzywa sztuczne-stal, tworzywa sztuczne-żeliwo	Większy współczynnik tarcia, mniejszy wymagany docisk, mniejsze obciążenia wałów i łożysk, większa cichobieżność. Mniejsza sprawność, większe wymiar przekładni
Guma-stal, guma-żeliwo	Duży współczynnik tarcia ślizgowego μ ≤ 0, 8 w napędach małej mocy gdzie wymagana jest cichobieżność

PRZEKŁADNIE PASOWE – układ przenoszący energie mechaniczną ruchu obrotowego z jednego wału na inny za pośrednictwem kół pasowych i opasającego je cięgna w postaci pasa. Przenoszenie momentu obrotowego następuje:

• Sprzężenie cierne – pas płaski i klinowy z kołem

• Sprzężenie kształtowe – w przypadku pasa zębatego z kołem

Przekładnie:

• Z pasem płaski

• Z pasem klinowym – normalna składowa siły Q (mniejszy docisk, lepsze przenoszenie momentu obrotowego)

• Z pasem okrągłym

Płaskie pasy

• Możliwość uzyskania zmiennych przełożeń przez zastosowanie kół schodkowych

• Płynność ruchu, cichobieżność

• Zdolność do łagodzenia zmian obciążenia

• Tłumienie drgań

• Prosta i łatwa konstrukcja

• Praca bez smarowania

• Możliwość przenoszenia ruchu gdy wały nie są równoległe

• Mała wrażliwość na błędy rozstawienia osi i wałów

• Stosunkowo duże wymiary

• Mała zwartość konstrukcji

• Duża siła w łożyskach wałów

• Niestałość przełożenia z powodu poślizgu

• Mała odporność na podwyższoną temperaturę i chemiczne oddziaływanie ośrodka

• Mniejsza sprawność i konieczność regulacji napięć pasa

Materiał pasa i jego dobór

• Dobra wytrzymałość na rozerwanie, ścieranie i zmęczenie

• Duzy współczynnik tarcia w skojarzeniu z materiałem na koło pasowe

• Duża podatność gięta

• Mała odkształcalność przy rozciąganiu

• Niewrażliwość na zmianę temperatury i wilgoci

• Niska cena

• Pasy zbrojone tkaniną lub linami o dużej wytrzymałości

• Pasy wielowarstwowe

Regulacja napięcia pasa

• Pas przekładni musi być ta k napięty aby w cięgnie biernym wystąpiła siła zapewniająca sprzężenie cierne pasa z kołem i przenoszenie założonej mocy

• W czasie pracy pas ulega wydłużeniu sprężystemu ale także i trwałemu co prowadzi do luzu pomiędzy pasem a kołami

• Regulacja okresowa – okresowe skracanie długości pasa lub zwiększenia rozstawu osi kół

• Regulacja ciągła – zastosowanie rolki naprężającej, która utrzymuje stałe napięcie

Przekładnie z pasem klinowym

• Przekrój poprzeczny w kształcie trapezu

• Wprowadzenie w rowek koła pasowego działa jak klin

• Uzyskuje się dobre sprzężenie cierne przy mniejszym napięciu wstępnym

• Mniejsze obciążenie wałów i łożysk

• Możliwość uzyskania mniejszego rozstawu osi kół i większego przełożenia

• Koszt kół rowkowanych

• Większa praca zginania pasa (duże straty)

• Materiał na pasy klinowe to guma tworząca osnowę i włókna stanowiące element nośny

• Materiał na koła rowkowane – żeliwa, staliwa, stal, stopy aluminium, tworzywa sztuczne

Przekładnie pasowe – zębate

• Pas napędowy ma po stronie przylegania do koła niskie zęby o kształcie zbliżonym do trapezu

• Podobne zęby wykonane są na kole pasowym

• Obwodowy luz w zazębieniu umożliwia płynną współpracę

• Kształtowe sprzężenie pasowe z kołem zapewnia stałość przełożenia

• Nie wymaga wstępnego przełożenia pasa

Wzory przekładnie cierne

$$i = \frac{\omega_{1}}{\omega_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}\left( 1 - \varepsilon \right)}$$	i − przelozenie
	ω − predkosc obrotowa
	R − promien
	ε − poslizg,  dla stali ε ≤ 0, 2%
$$a = \frac{D_{1} + D_{2}}{2} = \frac{D_{1} + D_{2}i}{2}$$	a − odleglosc osi
	D − srednica
$$F_{n} = F \bullet \frac{\beta}{\mu} = 2\rho \bullet b \bullet k$$	Fn −  sila docisku
	F − sila obwodowa
	β − wsp.pewnosci,  β = 1, 25 ÷ 2
	μ − wsp.tarcia
$$P_{1} = F \bullet D_{1} = 2\rho \bullet b \bullet k\frac{\mu}{\beta}V1$$	P1 − moc na kolo czynne

Wzory przekładnie cięgnowe

σmax = σr + σc + σg1	σmax − naprezenie dopuszczalne
	σr − naprezenie spow. sila odsr.
	σc −  naprezenie kola czynnego
	σg1 − naprezenie zginajace
$$\sigma_{r} = \frac{S_{b}}{A} = \sigma \bullet r^{2}$$	Sb − naprezenie
	A − przekroj pasa
$$\sigma_{c} = \frac{S_{1}}{A} = \frac{S_{1}}{a \bullet b}$$	moc − P = Su • ν
$$\sigma_{g} = \ E_{g}\frac{g}{D_{1}}$$	Eg − modul sprezystosci pasa
	g − grubosc pasa
	D1 − srednica kola mniejszego

Elementarna przekładnia zębata - mechanizm trój-ogniwowy, w którym dwa ruchome ogniwa są kołami zębatymi i tworzą z nieruchomym ogniwem obrotową lub postępową parę kinematyczną. Przekładnie zębate mogą być kombinacjami przekładni elementarnych.

• małe gabaryty dzięki zwartej budowie

• wysoka sprawność przenoszonej mocy

• duża niezawodność i trwałość

• nadają się do największych mocy i największych prędkości

• głośność

• wysokie koszty produkcji

Podział ze względu na

liczbę przekładni:

jednostopniowe

wielostopniowe

wzajemne położenie osi kół:

równoległe

kątowe

wichrowate

ruch osi:

o osiach nieruchomych

planetarne

uzębienie:

wewnętrzne

zewnętrzne

kształt bryły, na której wykonane są zęby:

walcowe

stożkowe

kształt linii zębów:

koła o prostej linii zęba

koła o skośnej linii zęba

koła o łukowej linii zęba

Koło zębate - element uzębiony przeznaczony do uruchomiania drugiego elementu uzębionego lub odwrotnie, do uruchomiania go przez drugi element dzięki kolejnej współpracy ich zębów.

Ząb - występ w kole zębatym, poprzez który w czasie pracy przekładni jeden element uzębiony wprawia w ruch drugi element.

Uzębienie – tworzą wszystkie zęby na kole.

Wrąb – przestrzeń między dwoma sąsiednimi zębami.

Powierzchnia wierzchołków – powierzchnia współosiowa z kołem zębatym przylegająca do wierzchołków zębów.

Powierzchnia podstaw - powierzchnia współosiowa z kołem zębatym przylegająca do den wrębów.

Powierzchnia podziałowa – w jej odniesieniu ustalane są wymiary uzębienia:

• wysokość głowy zęba

• wysokość stopy zęba

• podziałka

• grubość zęba

• szerokość wrębu

Zarys ewolwentowy

• mało wrażliwe na odchyłki odległości kół, co zapewnia stałe przełożenie kinematyczne

• kierunek działania siły międzyzębnej normalnej (pomijając tarcie) nie zmienia się, gdyż wspólna normalna w każdym punkcie styku zarysów ma stałe położenie

• koła zębate o tym samym module (podziałce) i nominalnym kącie zarysu mogą być kojarzone w dowolne pary, niezależnie od liczby zębów

• jednym narzędziem metodą obwiedniową mogą być wykonywane koła różnych liczbach zębów

• zęby współpracują powierzchniami wypukłymi, wywołując duże naciski stykowe (oprócz zazębienia wewnętrznego)

Koła walcowe o zębach ewolwentowych skośnych

• w zazębieniu skośnym współpracuje kilka par zębów równocześnie – lepsza ciągłość i płynność ruchu, cichsza praca i korzystniejszy rozkład obciążeń.

• występowanie sił wzdłużnych, powodujących osiowe obciążenie łożysk (można tego uniknąć przez stosowanie zębów daszkowych

SPRZĘGŁO – zespół układu napędowego maszyny do łączenia wałów i przekazywania momentu obrotowego bez zmiany kierunku i wielkości. Sprzęgło składa się z członu czynnego (napędzającego) i biernego (napędzanego)

• Człon czynny – to umowna część maszyny osadzona lub ukształtowana na wale napędowym

• Człon Bierny – umowna część osadzona lub ukształtowana na wale napędzanym

• Łącznik – część lub czynnik który przekazuje moment obrotowy z członu czynnego na człon bierny, określenie sposobu przekazywania momentu charakteryzuje sprzęgło

SPRZĘGŁA
nierozłączne
Mechaniczne Inne
NIEROZŁĄCZNE MECHANICZNE
Sztywne
Niedzielone Dzielone Prostopadle do osi wału Równolegle do osi wału

Podział Sprzęgieł wg zadań

• Łączenie wałów na sztywno (sprzęgło sztywne, gdy mamy dokładnie ustawienie wałów w trakcie montażu)

• Łączenie wałów o niepokrywających się osiach (samonastawne)

• Łączenie wałów o osiach stale przemieszczających się (nastawne)

• Przenoszenie obciążeń dynamicznych między wałami (podatne)

• Łącznie i rozłącznie zespołów w trakcie ich działania (włączalne)

• Łączenie wałów i ograniczanie ruchu jednego z nich w jedną stronę (jednokierunkowe)

• Ochrona mechanizmu przed przeciążeniem (bezpieczeństwa)

Sprzęgło sztywne – połączenie elementów na sztywno, łączenie przebiega w sposób cierny lub kształtowo-osiowy(tulejowe, tarczowe, łupkowe)

Sprzęgła łupkowe – nazwa pochodzi od rodzaju łącznika którym jest łupek nakładany na końcówki wału, a następnie skręcany śrubami. Łupki wykonane są z żeliwa lub staliwa

Sprzęgła tarczowe – tarcze nakładane są na końcówki wału, a następnie są skręcane

Sprzęgła samonastawne – łączenie wałów przy pewnych odchyleniach osi. Mogą to być odchylenia osiowe, promieniowe, Katowe

• Kołkowe – z wpustami na kołki

• Sworzniowe – z tarczami do zamocowania sworzni

• Kłowe – z tarczami o specjalnie ukształtowanych formach – z wystającymi ”kłami”

• Zębate – kompensują wszystkie rodzaje odchyleń. Uzębienie występuje na jednej z tulei nakręcanej na wał i na obudowie znajdującej się na drugim wale. Sprzęgło to wymaga smarowania

Sprzęgło przegubowe (Cardana) – do łączenia wałów o dużym kącie pomiędzy osiami (kąt do 30^O). Zastosowanie sztywnego elementu w postaci krzyża umieszczonego w widełkach, połączonych prostopadle do siebie połączonych z wałami. Sprzęgło to jest niesynchroniczne tzn. prędkość wału napędzanego może być inna od prędkości wału napędzającego

Sprzęgła podatne

• Tłumią pewne przeciążenia i drgania w czasie pracy maszyny

• Występowanie elementów podatnych (mogą wykonywać względny obrót wału biernego wokół czynnego)

• Zależność momentu od kąta skręcania wału jest charakterystyką sprężystą sprzęgła

• Jeżeli zależność jest liniowa to jest sztywność skrętna sprzęgła

• Jeżeli zależność jest nie liniowa to wyznaczany jest zastępczy współczynnik sztywności

• Dzięki podatności sprzęgła mogą zmniejszyć moment obrotowy

• Podatność sprzęgła jest zapewniana przez zastosowanie łączników podatnych (metalowych lub niemetalowych)

• Łączniki stosuje się w postaci listew, taśm, prętów, tulei

• Łączenie osiowe, promieniowe, obwodowe

• Materiał podatny w postaci gumy może być ułożony oponowo a następnie dociśnięty tulejami, umożliwia to przenoszenie obciążeń

Sprzęgła włączalne - Włączania i rozłączania wału bez wyłączania maszyny. Współpraca kształtowa(kłowa, zębata) lub cierna łączników. Jedna z tarcz zamocowana jest za pomocą wpustu lub wielowypustu. Tarcza ustalona jest na wale i nie ma możliwości ruchu. Druga natomiast ma możliwość ruchu i przenosi moment obrotowy. Presów może być uruchamiany dynamicznie, hydraulicznie, elektromagnetycznie

Sprzęgła specjalne

• Bezwładnościowe (rozruchowe) – w celu rozruchu maszyny po włączeniu napędu na wale czynnym i po osiągnięciu określonego momentu następuje połączenie wałów czynnego i biernego

• Bezpieczeństwa – samoczynnie rozłączają wały przy niebezpiecznym obciążeniu. Występują w nich sprężyny zaciskające tarcze

• Jednokierunkowe – przenoszenie momentu obrotowego w jednym kierunku, a uniemożliwienie w drugim. Włącza się gdy prędkość kątowa wału czynnego jest większa od prędkość kątowej wału biernego

• Hydrauliczne – w których rolę łącznika pełni ciecz, a członem czynnym jest pompa odśrodkowa natomiast człon bierny to łopatki wirnika

• Elektromagnetyczne – po włączeniu napięcia następuje sprzężenie wirnika zewnętrznego z wewnętrznym

HAMULCE- służą do zatrzymania układu napędowego, utrzymania go w stałym położeniu i regulacji prędkości. Wytwarzania energii mechanicznej przez zmianę jej na inny rodzaj energii np. cieplną, elektryczną. W budowie maszyn najczęściej stosuje się hamulce cierne zmieniające energie kinetyczną na cieplną

Podział hamulców wg sterowania

• Mechaniczne

• Hydrauliczne

• Elektromagnetyczne

• Pneumatyczne

• Samoczynne

Podział hamulców wg sterowania

• Zatrzymująca – w czasie pracy hamulce są w pozycji zluzowanej

• Trzymające – w czasie pracy są załączone np. dźwigniki

• Pomiarowe – stosowane w układach pomiarowych do obciążenia badanych maszyn

Podział hamulców według działania siły hamującej

• Promieniowe

• Osiowe

• Specjalne

$$A_{1})\ T = \mu \bullet N;\ F\mu + Tc - Nb = 0;F = \frac{N(b - \mu c)}{a};b > \text{μc}$$

$$\ A_{2})F = \frac{N(b - \mu c)}{a}$$

$$A_{3})F = \frac{\text{Nb}}{a}$$