Критерии работоспособности ременных передач

Причиной потери работоспособности

передачи могут быть:

буксование, обусловленное недостаточным сцеплением ремня со шкивом;

усталостное разрушение ремня, обусловленное циклическими напряжениями изгиба и внутренним трением.

Поэтому основными критериями работоспособности ременных передач являются:

тяговая способность, которая зависит от величины сил трения между ремнем и шкивом;

долговечность ремня, т. е. его способность сопротивляться усталостному разрушению.

Проектным расчетом ременных передач, обеспечивающим требуемую прочность ремней, является расчет по тяговой способности. Расчет на долговечность производится как проверочный.

Расчет ременных передач по тяговой способности заключается в определении критического значения коэффициента тяги φ₀ по экспериментальным кривым скольжения для всех типов ремней (рис. 9.10).

Рис. 9.10. Кривые скольжения

Тяговая способность ременной передачи выражается через коэффициент тяги j, показывающий, какая часть предварительного натяжения ремня полезно используется для передачи нагрузки:

или

,

если числитель и знаменатель разделить на площадь поперечного сечения ремня А.

По оси абсцисс откладывают коэффициент тяги j, а по оси ординат – коэффициенты ε и h. При постоянном натяжении F₁ + F₂ = 2F_o постепенно повышают полезную нагрузку F_t, а следовательно, и коэффициент тяги j и измеряют значение коэффициента ε, а также КПД передачи h. При возрастании коэффициента тяги j от нуля до критического значения j_о наблюдается только упругое скольжение, которое пропорционально нагрузке, и кривая скольжения имеет прямолинейный участок. Передача работает нормально.

При дальнейшем увеличении коэффициента тяги от j_о до j_max к упругому скольжению добавляется частичное буксование. Нормальная работа передачи нарушается. Зона частичного буксования (j_о - j_max) определяет способность передачи переносить кратковременные перегрузки, например при пуске. При предельном значении j_о = j_max наступает полное буксование, ведомый шкив останавливается.

Критическое значение коэффициента тяги j_о характеризует предел рационального использования ремня. Значение j_о соответствует наибольшей нагрузке на ремень F_t, до которой отсутствует буксование.

F_t = 2j_о F_о.

Экспериментально установлено, что в среднем для плоских ремней j_о = 0.4 - 0.5; для клиновых ремней j_о = 0.7 - 0.8. Отношение В = j_max/j_о – коэффициент запаса сцепления, характеризующий возможную перегрузку передачи (до наступления буксования), В = 1.15 - 1.5.

КПД передачи растет с ростом нагрузки вследствие уменьшения роли потерь холостого хода и достигает максимума в зоне критического значения коэффициента тяги. В зоне частичного буксования КПД резко снижается вследствие увеличения потерь на скольжение, при этом ремень быстро изнашивается. При j = j_max КПД падает до нуля.

Поэтому рабочую нагрузку рекомендуется выбирать вблизи критического значения j_о. В этом случае значение КПД принимают: для плоскоременной передачи h = 0.93 - 0.98; для клино- и поликлиноременной h = 0.92 - 0.97. КПД ременных передач зависит не только от потерь мощности на скольжение ремня по шкивам, но и потерь на внутреннее трение в ремне при изгибе, на сопротивление воздуха движению ремня и шкивов и на трение в подшипниках.