Шкивы и натяжные устройства

Шкивы. Основные конструктивные элементы шкива ременной пе­редачи: обод, несущий ремень; ступица, насаживаемая на вал; диск или спицы, соединяющие обод со ступицей.

Материалами для шкивов ременных передач могут быть: чугун, сталь, легкие сплавы, пластмассы и дерево.

Чугунные шкивы наиболее распространены; они изготовля­ются из серого чугуна методом отливки и применяются при окружных скоростях до 30 м/с; для шкивов из модифицированного чугуна эта ско­рость может быть выше (до 45 м/с).

Стальные шкивы могут быть литыми, сварными или точены­ми. Стальное литье может применяться при окружных скоростях до 45 м/с; сварные шкивы допускают скорость до 60 м/с.

Шкивы из алюминиевых сплавов имеют среди метал­лических шкивов минимальную массу и могут использоваться при скоро­стях до 100 м/с, так как малая плотность этих сплавов значительно сни­жает центробежные нагрузки.

Неметаллические шкивы имеют малую массу, высокий ко­эффициент трения ремня о шкив, но теплопроводность и износостойкость их ниже, чем у металлических шкивов.

Шкивы, работающие с окружной скоростью свыше 5 м/с, подверга­ются статической балансировке.

Основные размеры, конструктивные особенности и технические ус­ловия для шкивов плоскоременных передач регламентированы ГОСТом. Стандарт устанавливает три типа шкивов с посадочным отверстием двух исполнений — цилиндрическим и коническим (рис. 6.12). Шкивы имеют гладкую рабочую поверхность обода. На поверхности обода шкивов, ра­ботающих с окружной скоростью свыше 40 м/с, должны быть проточены кольцевые канавки, обеспечивающие выход воздуха из-под ремня, во из­бежание образования воздушного клина, ухудшающего сцепление между ремнем и шкивом. Для предупреждения сползания плоского ремня со шкивов один из них (обычно ведомый) делают выпуклым, очерченным в осевом сечении дугой окружности (тип I), или с цилиндрической поверх­ностью в середине и коническими по краям (тип. III), величина стрелы выпуклости h обода шкива возрастает с увеличением диаметра шкива. Допускается изготовлять шкивы с буртиками на ободе и конусностью Посадочного отверстия 1:5. Для уменьшения изнашивания ремня в ре­зультате упругого скольжения шероховатость поверхности обода шкива не должна превышать Ra = 2,5 мкм. Ширина В обода шкива принимается по таблицам ГОСТа в зависимости от ширины b ремня из стандартного ряда (мм): 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 71; 80; 90; 100 и т.д. до 250 (для открытых передач В = 1,1 b + 10 мм).

В приложении к стандарту даны рекомендуемые сочетания основных параметров и присоединительных размеров шкивов для плоских приводных ремней.

Основные размеры шкивов для клиноременных передач и технические требования к этим шкивам стандартизованы. Стандарт устанавливает три типа конструкций шкивов (рис. 6.13): а — монолитных с расчетным диаметром до 100 мм; б — с диском с расчетным диаметром от 80 до 400 мм; в — со спицами и расчетным диаметром от 180 до 1000 мм. Шкивы могут изготовляться с цилиндрическим или коническим посадочным отверстием, число канавок у стандартных шкивов не превышает восьми. В шкивах со спицами ось шпоночного паза должна совпадать с продольной осью спицы (рис. 6.13, в). Для снижения изнаши­вания ремня за счет упругого скольжения шероховатость рабочих поверхностей канавок должна быть Ra < 2,5 мкм.

Угол а профиля канавок для клиновых ремней зави­сит от расчетного диаметра d_p шкивов и колеблется в пределах а = 34...40° (рис. 6.14, а). Это связано с тем, что при огибании шкива ремень изгибается; эпюра напряжений изгиба и положение нейтральной оси показаны на рис.

6.14, б. В зоне растянутых волокон поперечные размеры ремня уменьша­ется, а в зоне сжатых волокон — увеличиваются, в результате чего угол клина ремня при огибании шкива становится меньше своего первона­чального значения φ₀ = 40±1°. Чем меньше диаметр шкива, тем больше напряжение изгиба и изменение угла клина ремня. Для обеспечения пол­ного прилегания боковых поверхностей ремня к боковым поверхностям канавки шкива соблюдается условие а < φ₀.

Натяжные устройства. Необходимым условием работы ременных передач трением является предварительное натяжение ремня, которое должно сохраняться во время эксплуатации. Для компенсации отклоне­ний от номинала по длине ремня, его удлинения во время эксплуатации, а также для свободной установки новых ремней и создания их предвари­тельного натяжения в передачах предусматривается регулировка межосе­вого расстояния и установка натяжных устройств.

В конструкциях передач наименьшее значение межосевого расстоя­ния должно соответствовать длине ремня, уменьшенной на 2% при длине ремня до 2 м и на 1% при длине ремня свыше 2 м; наибольшее значение устанавливается из расчета длины ремня, увеличенной на 5,5%.

Натяжные устройства можно классифицировать следующим обра­зом: устройства периодического действия, в которых натяже­ние ремня регулируется винтами; устройства постоянного дейст­вия, в которых натяжение поддерживается постоянным за счет силы тя­жести или усилия упругого элемента; устройства автоматические, обеспечивающие регулирование натяжения ремня в зависимости от нагрузки.

Натяжные устройства периодического действия показаны на рис. 6.15: а — регулировка межосевого расстояния осуществляется переме­щением электродвигателя по салазкам с помощью винта; б — регулиров­ка осуществляется перемещением электродвигателя, установленного на качающейся платформе, регулируемой винтом.

Если в конструкции (рис. 6.15, б) удалить регулировочный винт, получится натяжное устройство постоянного действия за счет веса электродвигателя.

На рис. 6.7, ж показана схема открытой ременной передачи с натяж­ным роликом. В такой передаче натяжение ремня Поддерживается и регулируется грузом G, передвигаемым по качающемуся рычагу, на другом конце которого установлен натяжной ролик. Натяжные ролики применя­ют в основном в нереверсивных плоскоременных передачах с большими передаточными числами и малыми межосевыми расстояниями (без натяжного ролика у таких передач угол обхвата малого шкива а₁ < 150°). Применение натяжного ролика увеличивает угол обхвата малого шкива и, следовательно, тяговую способность передачи, но долговечность ремня при этом уменьшается, так как он изгибается в двух направлениях; кроме того, значительно повышаются требования к соединениям концов ремня и возрастает стоимость передачи. Диаметр D_o натяжного ролика прини­мают равным D₀ = (0,8...1,0)D₁ где D₁ — диаметр малого шкива; натяж­ной ролик устанавливается на ведомой ветви ремня ближе к малому шкиву.

В клиноременных передачах, допускающих значительно меньший угол обхвата малого шкива, натяжные ролики применяют лишь при невозможности регулировки межосевого расстояния; ролик рекомендуется располагать с внутренней стороны ремня, в противном случае ремень будет изгибаться в двух направлениях и возникнет необходимость приме­нения ремня шестигранного (сдвоенного клинового) сечения.

Устройства с автоматической регулировкой натяжения ремня в зави­симости от передаваемого вращающего момента улучшают условия экс­плуатации ремня и передачи, однако такие натяжные устройства сложны, дороги и поэтому широкого применения не имеют.