Ременные передачи.
Ременная передача является одной из старейших типов передач, сохранившая свое значение до последнего времени.
Ременная передача (рис.1,а) состоит из ведущего 1 и ведомого 2 шкивов, закрепленных на валах, и бесконечного ремня 3, охватывающего шкивы.
Нагрузка от ведущего шкива к ведомому передается за счетсил трения, возникающих между шкивами и ремнем. Для создания необходимой силы трения ремень должен быть натянут на шкивы с определенным усилием. Это усилие называется усилием предварительного натяжения.
Классификация ременных передач по форме поперечного сечения: плоскоременные (рис. 1, б), клиноременные (рис. 1, в), поликлиновые (рис. 1, г) и круглоременныс (рис. 1, д). К ременным условно относят передачи с зубчатыми ремнями (рис. 1, е), работающие по принципу зацепления.
Рис. 1. Ременные передачи
Достоинства ременных передач.
1. Возможность передачи движения на сравнительно большое расстояние(15м и более).
2. Плавность и бесшумность работы.
3. Малая стоимость и простота в эксплуатации.
4. Возможность работы с высокими скоростями (v до 100 м/с).
5. Высокий КПД (h до 0,96).
6. Возможность передачи движения от одного ведущего шкива к нескольким ведомым.
Недостатки.
1. Неточность передаточного числа вследствие упругого скольжения ремня.
2. Значительные габариты.
3. Большие давления на валы и опоры, создаваемые предварительным натяжением ремня.
4. Малая долговечность ремней и натяжных устройств для поддержания постоянного натяжения ремня.
5. Вытягивание ремня.
Плоские ремни изготавливают кожаными, прорезиненными, шерстяными, шелковыми и др.
Наибольшее распространение получили плоские приводные резинотканевые ремни. Они состоят из нескольких слоев специальной х/бумажной ткани, связанных вулканизированной резиной. Ткань передает нагрузку, а резина предохраняет ткань от повреждений.
Плоскоременные передачи делятся на:
1. открытые – с параллельными валами;
2. перекрестные;
полуперекрестные, угловые и др.
Передача с зубчатым ремнем обеспечивает постоянство передаточного числа, работает бесшумно, без проскальзывания, может работать в масле.
Зубчатые ремни изготавливаются из резины или пластмассы, армированной бесконечным стальным тросом.
В комбинации с зубчатой передачей ременную передачу обычно ставят на быстроходную ступень, как менее нагруженную.
В современном машиностроении получили клиновые ремни. Значительно сократилось применение плоских ремней. Круглые ремни применяются при малых мощностях в приборах, машинах.
Геометрия и кинематика.
- межосевое расстояние, a1-угол обхвата ремнем ведущего шкива, d1-диаметр ведущего вала, d2-диаметр ведомого вала, - угол между ветвями ремня.
Величины a1 и l -длина ремня по причине вытяжки и провисания не являются точными и определяются приблизительно.
Угол обхвата на малом шкиве определяется по формуле:
α1=180-(d2-d1)/а
Для плоскоременных передач угол обхвата α1>=150˚, для клиноременных-α1>=120˚.
Межосевое расстояние α шкивов определяется конструктивно при компоновке машины. При отсутствии специальных конструктивных требований α min определяет α по следующим формулам:
α min=2(d1+d2)- плоскоременной
α min=0,55(d1+d2)+h -клиноременной
где h -высота ремня
Расчетную длину ремней определяют как сумму длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов.
L=2a + (dp1 + dp2) +
Окружные скорости на шкивах
V1=π d1 n1 / 60*1000 (m/c);
V2=π d2 n2 / 60*1000 (m/c)
Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом скольжения E, который показывает относительную потерю скорости в шкивах:
Е=V1-V2/V1
При нормальной работе Е=0,01-0,03.
В ременных передачах следует различать два вида скольжения ремня по шкиву: упругое скольжение и буксование.
Упругое скольжение наблюдается при любой нагрузке передачи, буксование только при перегрузке.
Геометрическая длина ремня не зависит от нагрузки и остается неизменной, как в нагруженной, так и в не нагруженной передаче т.к. при увеличении натяжения ведущей ветви происходит соответствующее изменение натяжения ведомой (сумма натяжений сохраняется постоянной).
Нагрузка на валы и опоры определяется:
Q=2*S0 z’*sin , где S0-сила начального натяжения.
Напряжения в ремне.
При работе ременной передачи напряжения по длине ремня распределяются неравномерно.
Различают следующие виды напряжений в ремне:
1. Предварительное напряжение (хол. ход или покой)
σ0= F0/A, А-площадь поперечного сечения
2. Напряжение от F.
σ1=F1/A=F0/A+Ft/2A=σ0+K/2, K-полезное напряжение
σ2=F2/A=F0/A-Ft/2A=σ0-K/2,
Отношение окружной силы к площади поперечного сечения ремня называется полезным напряжением.
К=Ft/A, Ft-окружная сила
3. Напряжения от действия центробежных сил:
σv=F/A=ρV², ρ- плотность материала
4. Напряжения изгиба
δи=Е*δ/d, δ -толщина ремня, d-диаметр шкива
δmax = δ1+δv+δи