摩擦輪傳動原理.pptVIP

第九章 摩擦輪 學習目標 1. 瞭解摩擦輪的傳動原理。 2. 瞭解摩擦作用及摩擦輪傳動的優缺點。 3. 知悉摩擦輪的種類、構造及其應用。 4. 熟練摩擦輪傳動功率之計算。 5. 熟練摩擦輪之速比及輪徑之計算。 9-1 摩擦輪傳動原理 一、摩擦輪 兩物體之接觸面產生相對運動時，在接觸面上會產生阻止相對運動之力，稱為摩擦力。藉著摩擦力主動輪將迴轉運動，由滾動接觸直接傳給從動輪，使從動輪也產生迴轉運動者謂之摩擦輪。如圖9-1所示。 二、純粹滾動接觸 相互接觸的兩物體，在接觸點發生相對速度，當相對速度為零時，即無滑動的情形。此時的滾動狀態即為純粹滾動接觸，純粹滾動接觸之各點的線速度永遠相等。即VA=VB。 三、摩擦輪傳動原理 摩擦輪是藉著兩摩擦輪接觸面間的摩擦力來傳達功率。當摩擦力愈大時，所能傳達的功率就愈大。又摩擦輪的迴轉速愈快，其傳達的功率也愈大。 影響摩擦力的因素很多，如：正壓力(normal pressure)、摩擦係數(coefficient of friction)、相互接觸材料的種類、接觸面的狀況、動摩擦或靜摩擦等。其中最主要的因素為正壓力與摩擦係數。 摩擦輪傳動時，兩輪間的摩擦力受構造上的限制，不能無限制增加，因為太大的正壓力容易損壞機件，因此一般要提高傳動功率在無法提高正壓力的同時，可藉由提高摩擦係數來達成。亦即選用摩擦係數較高之材料。 表9-1為一般摩擦輪常用之材料及摩擦係數。 使用摩擦輪傳動之優缺點 使用摩擦輪傳動之優缺點如下： 1. 優點： (1)從動件起動平穩，無陡震現象。 (2)從動軸阻力過大時，在接觸處完全滑動，被動機件不致損壞。 (3)裝置簡單，傳達動力時，噪音較小。 2. 缺點： (1)速比不穩定。 (2)不適宜傳達較大的馬力。 摩擦輪面之材質 一般為了增大摩擦輪接觸部位的摩擦係數，可在主動輪上加上一層摩擦係數較大的材料，以增加摩擦力，例如：皮革、軟木片及橡皮等。摩擦輪傳達功率有限，如果從動輪負載過大時主動輪會空轉打滑。從動輪的輪面材料如果不夠堅硬，會因摩損而形成凹痕，為了避免這種情況，從動輪通常以較硬材料作成，例如鑄鐵。而主動輪用較軟材料，例如橡皮或塑膠等。 四、摩擦輪傳動功率 摩擦輪傳送動力，完全是靠著接觸部分之摩擦力(F)，如圖9-2所示，在接觸點作圓心連線的垂直線F即為摩擦力，P表示外力，位置在兩圓 O1O2 的連心線上，稱為正壓力。摩擦力的大小等於正壓力乘摩擦係數。 設 P：表正壓力 　 ?：表摩擦係數 　 F：表摩擦力 則 或 (9-1) 如圖9-2所示之摩擦輪，設為滾動接觸，則其所能傳達之功率，可依下列方式計算之。 單位：瓦特 (9-2) 單位：馬力(公制) (9-3) 單位：馬力(英制) (9-4) 其中 D：為摩擦輪之直徑(公尺、呎) 。 P：正壓力(牛頓、公斤、磅) 。 V：切線速率(公尺/秒、呎/秒)。 ?：摩擦係數。 N：每分鐘轉數rpm。 由以上各式可看出，增加速率、正壓力或摩擦係數，均能提高傳達功率。速率不能無限制增加、太大的正壓力容易損壞機件，增加摩擦係數是提高馬力數的最好方法。 [例1]：一摩擦輪直徑為30㎝，迴轉數600rpm，輪與輪之摩擦係數為0.2，正壓力為1,000牛頓。試求可傳送的功率為若干仟瓦﹖ [解]：設 D＝30㎝＝0.3m P＝1,000牛頓 N＝600rpm ?＝0.2 =1.884仟瓦(kw) [例2]：一摩擦輪直徑為50㎝，轉速為500rpm，輪與輪之接觸處的摩擦係數為0.2時，可傳動3.14馬力，問施加該輪的正壓力為若干? [解]：設 D＝50㎝＝0.5m PS＝3.14 N＝500rpm ?＝0.