Silinderhõõrdülekanne

Silinderhõõrdülekanne on hõõrdülekanne, mille puhul kasutatakse siledaid silinderrattaid. Rataste vahel vajaliku liugehõõrde tagamiseks kasutatakse vedrusid. Siledate silinderratastega ülekannetes määratakse ülekandearv valemiga: i= n 1 n 2 {\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {n_{1}}{n_{2}}}\end{matrix}}} = D 2 D 1 ( 1 − ϵ ) {\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {D_{2}}{D_{1}(1-\epsilon )}}\end{matrix}}} kus n1 ja n2 on vedava ja veetava võlli nurkkiirused. D1 ja D2 on veetava ja vedava ratta läbimõõdud. ε on libisemistegur, mis oleneb hõõrdrataste materjalist ja määrimistingimustest. Kuivalt töötavatel ülekannetel ε=0,01...0,02; määrimisega ülekannetel ε=0,03...0,05. Vältimatu elastne libisemine ülekande hõõrdrataste suhtelisel liikumisel on tingitud nende kokkupuutuvate osade elastsetest deformatsioonidest. Libisemisteguri võib arvutada ka valemiga: ε= (v1–v2)/v1, kus v1 ja v2 on vastavalt vedava ja veetava hõõrdratta ringkiirus. Ülekoormustel, mil ringjõud ületab ratastevahelise hõõrdumise, tekib läbilibisemine. Seejuures veetav ratas jääb seisma, vedav aga sellel libisema, põhjustades rataste kokkupuutekohas kulumist või kriimustusi tööpindadel. Kui jõuga Q teineteise vastu surutud hõõrdrataste vaheline liugehõõrdetegur tähistada tähega f, siis võib hõõrdrataste survejõu arvutada valemiga: Q=2kM1/fD1 (valem 1.) ,kus k – sidestuse varutegur (k>1) D1 – vedava hõõrdratta läbimõõt, M1 – vedava võlli pöördemoment, f=0,04...0,05 – teras terasel või malm malmil määrimisega (märghõõre), f=0,0...0,15 – teras terasel või malm malmil kuivalt (kuivhõõre), f=0,2...0,3 – teras või malm tekstoliidil kuivalt (kuivhõõre). Hõõrdrataste survejõu vähendamiseks tuleb valida suure hõõrdeteguriga materjalid, pidades ühtlasi silmas, et ringkiirustel v>7 m/s on kuivalt töötamine hõõrdrataste pindade kiire kulumise tõttu lubamatu. Alljärgnev kehtib metall- ja tekstoliitrataste kohta. Hõõrdrattad kontakteeruvad kitsa pinnariba ulatuses, mille laius on b1 ja mis paikneb piki hõõrdrataste tööpindade moodustajat. Kontaktpinna väikeste mõõtmete korral võrreldes hõõrdrataste endi mõõtmetega, ning märkimist vääriva survejõu juures tekivad suured kontaktpinged. Viimased põhjustavad hõõrdrataste tööpindade mitmesugust liiki purunemist: väsimusmurenemist, kulumist, kergsöövet. On ilmne, et purunemise aste sõltub pinge suurusest, mis omakorda sõltub hõõrdrataste survejõust, nende raadiustest R1 ja R2 ning rataste materjalide elastsusmoodulist E1 ja E2. Erinevalt teistest mittemetalsetest materjalidest allub tekstoliit Hooke'i seadusele, seepärast arvutatakse tekstoliitrattaid kontakttugevusele nagu metallrattaidki. Hõõrdrataste kokkupuutekohas tekivad tsükliliselt muutuvad pinged, mis määratakse Hertzi valemiga: σk max=0,418\sqrt{QE/Bρ} (valem 2.), kus Q – hõõrdrataste survejõud, B – kontaktjoone pikkus (ehk hõõrdrataste haardepinna laius), E – taandatud elastsusmoodul. E=2E1E2/(E1+E2), kus E1 ja E2 on hõõrdrataste materjalide elastsusmoodulid. ρ – hõõrdrataste taandatud kõverusraadius. ρ=R1R2/(R1+R2), kus siis R1 ja R2 on hõõrdrataste raadiused. Avaldades taandatud kõverusraadiuse vedava ratta läbimõõdu D1 ja ülekandearvu i kaudu, saame: ρ=R1R2/(R1+R2)=R1iR2/(R1+iR2)=R1i/(1+i)=D1i/2(i+1) Tähistame ülekande telgede vahe tähega A; siis: A=(D1+D2)/2=D1(i+1)/2, millest: D1=2A/(i+1) Pärast D1 väärtuse asetamist taandatud kõverusraadiuse ρ avaldisse ja valemisse 1 saame: ρ=Ai/(i+1)2, ja hõõrdrataste survejõud Q on avaldatav: Q=kM1(i+1)/fA Asetades need võrrandisse 2, saame: σk max=0,418 E k M 1 ( i + 1 ) 3 / f A 2 B i {\displaystyle {\sqrt {EkM_{1}(i+1)^{3}/fA^{2}Bi}}} ≤σk, kus M on vedava võlli pöördemoment N•m; i – ülekandearv; A – telgede vahe m; B – kontaktjoonee pikkus (hõõrdratta laius) m; E – taandatud elastsusmoodul N/m2; σk – lubatav kontaktpinge N/m2. Saadud kujul kasutatakse valemit töötava ülekande kontrollarvutamiseks (A ja B on teada). Projektarvutusel määratakse telgede vahe A. Asendame valemis tegeliku kontaktpinge σk max lubatava kontakt pingega σk. Liigse tundmatu elimineerimiseks avaldame hõõrdratta laiuse B telgede vahe A kaudu: B=ψA A=(i+1)3[(0,418/σk)(EkM1/fΨi] [Nurksulgudes olevast avaldisest tuleb võtta kolmas juur], kus Ψ=B/A. Ψon ratta laiuse tegur. Hõõrdrataste läbimõõdud ja laiused määratakse järgmiste valemitega: D1=2A/(i+1); D2=D1i(1–ε); B=Ψ/A Q – hõõrdrataste survejõud, B – kontaktjoone pikkus (ehk hõõrdrataste haardepinna laius) meetrites, E – taandatud elastsusmoodul N/m2. E=2E1E2/(E1+E2), kus E1 ja E2 on hõõrdrataste materjalide elastsusmoodulid. ρ – hõõrdrataste taandatud kõverusraadius. ρ=R1R2/(R1+R2), kus siis *R1 ja R2 on hõõrdrataste raadiused. M – vedava võlli pöördemoment N•m; i – ülekandearv; A – telgede vahe m; σk – lubatav kontaktpinge N/m2, Ψ – ratta laiuse tegur Hõõrdrataste laiuse B määramiseks limiteeritakse nende muljumine, lähtudes lubatavast erikoormusest q kontaktjoone pikkusühikule. Silinderratastega ülekandes on kontaktjoone pikkus võrdne rataste laiusega B. Seega survejõu Q korral on erikoormus kontaktjoone pikkusühikule q=Q/B. hõõrdülekanne ülekanne