Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Ременные передачи служат для передачи вращения между двумя шкивами при помощи гибкой связи - ремня.

К достоинствам ременных передач относятся:

а) возможность пробуксовки ремня при ударах нагрузки, что спасает звенья механизмов от поломок; ремень передача шкив

б) бесшумная работа на высоких и сверхвысоких скоростях;

в) простота конструкции передачи.

К недостаткам можно отнести:

1) большие габариты передачи;

2) нестабильное передаточное отношение в связи со скольжением ремня.

Конструктивные типы ремней

Ремни подразделяется на два основных вида: плоские и клиновые.

Плоские ремни бывает:

а) кожаные - лучший тип ремней;

б) прорезиненные - основной наиболее распространенный тип;

в) текстильные тканые - шерстяные, хлопчатобумажные и из синтетических материалов.

г) плёночные - современные ремни из тонких сплетённых и вулканизированных полиамидами углеволокнистых нитей, не уступающих по прочности стальным. Эти ремни выпускаются без сшивки.

Клиновые ремни стандартизованы по сечению и длине, не имеют сшивки и состоят из центрального армирующего слоя, окруженного резиновым сердечником в форме трапеции, который защищен снаружи слоями прорезиненной ленты. Эти ремни работают боковыми гранями, угол между которыми составляет около 40°, поэтому трапецеидальные канавки на шкивах должны обеспечить значительный радиальный зазор между ремнем и дном канавки. Число ремней на шкиве колеблется от 1 до 8, но обычно от 1 до 4. По размеру сечения таблицами ГОСТ предусматриваются следующие типы ремней: О, А, Б, В, Г, Д, Е. Для каждого типа (сечения ремня) в таблицах указываются: размеры сечения, площадь сечения, длина, минимальный диаметр шкива, допускаемая нагрузка и вес. Кроме ГОСТа существует еще, отличающийся от него, сортамент ремней для автотракторной промышленности. Более подробно с конструкцией ремней и шкивов, а также способами сшивки ремней, ознакомиться по учебникам.

Сравнение плоских и клиновых ремней по тяговой способности

Рис.51

Сила трения на поверхности плоского ремня: F_п = Pf

То же на поверхностях трения клинового ремня:

при =20, sin=0,34, F_к 3Pf.

Теоретически тяговая способность клинового ремня при том же усилии натяжения в 3 раза больше, чем у плоского.

Однако относительная прочность клинового ремня по сравнению с плоским несколько меньше (в нем меньше слоев армирующей ткани), поэтому практически тяговая способность клинового ремня приблизительно в два раза выше, чем у плоского. Это свидетельство в пользу клиновых ремней послужило основанием для их широкого распространения, в особенности в последнее время. Плёночные плоские ремни в приводах станков начинают вытеснять клиновые.

Устройства для натяжения ремня

Чтобы ременная передача могла передавать полезное окружное усилие, ремень должен быть натянут расчетным усилием S₀. Для натяжения ремней применяются следующие способы:

1) натяжение приводным мотором при помощи винтовых устройств;

2) натяжение натяжным шкивом при помощи постоянного усилия, создаваемого пружиной, или грузом противовеса;

3) упругое натяжение за счет укороченной против расчетной длины ремня.

Последний способ не дает стабильного натяжения, поэтому применяется теперь редко.

Расчетные геометрические зависимости в ременной передаче

Рис. 52

₁, ₂ - углы обхвата;

R₁, R₂ - радиусы шкивов;

A - межцентровое расстояние;

;

Свободная теоретическая длина ремня:

Диаметр малого шкива по опытной формуле Саверина:

N - мощность в кВт;

n - число оборотов в минуту.

D₂ = D₁i, уточненно D₂ =D₁ i(1 - ), где - коэффициент упругого скольжения ремня. Диаметры шкивов округляются до ближайшего значения по ГОСТ.

Упругое скольжение ремня

Рис. 53

По формуле Эйлера для трения гибких тел натяжение набегающей ветви ремня S₁ больше, чем натяжение сбегающей S₂:

:

Здесь: - угол обхвата ремня;

-угол упругого скольжения ремня;

f - коэффициент трения ремня по шкиву;

е - основание натуральных логарифмов.

Так как натяжение ветвей ремня неодинаково, то и относительное удлинение их по закону Гука также будет неодинаковым. На дуге эти удлинения выравниваются, что может иметь место лишь при условии упругого скольжения ремня, величина дуги зависит от передаваемой нагрузки. Если нагрузку все время увеличивать, то в пределе дуга достигнет дуги . Физически это будет соответствовать полному буксованию ремня, что совершенно недопустимо. Относительное удлинение ветвей ремня:

;

.

Относительное упругое скольжения ремня:

.

Упругое скольжение ремня под нагрузкой вполне закономерно, оно обычно не превышает 0,02 (2%); если передачу перегрузить, то упругое скольжение переходит в недопустимое буксование.

Силы, действующие в ременной передаче

Рис .54

1. Окружное усилие .

2. Усилие предварительного натяжения ветвей ремня - S₀

3. Усилие натяжения ветвей ремня в работе. На основе равновесия гибкой нити:

Теорема Понселе: Сумма усилий натяжения ветвей ремня в состоянии покоя и движения под нагрузкой есть величина постоянная:

Следствие теоремы Понселе: При переходе от состояния покоя к состоянию работы под нагрузкой усилие набегающей ветви увеличивается на величину половины окружного усилия, усилие сбегающей - на столько же уменьшается.

;

4. Нагрузка на валы и подшипники:

;

.

Коэффициент тяги и кривые скольжения ремня

Коэффициентом тяги называется отношение полезного окружного усилия к полному усилию натяжения ветвей ремня.

По физическому смыслу коэффициент тяги характеризует степень загрузки передачи:

Рис.55

Зависимость между коэффициентом тяги и коэффициентом упругого скольжения ремня, выраженная графически, носит название кривых: скольжения ремня. Эти кривые для различные типов ремней строятся опытным путем на установках, где рост нагрузки сравнивается с относительным скольжением ремня. До критического значения ?₀ зависимость линейная, что соответствует упругому скольжению ремня; за критической точкой начинается нелинейная зависимость, соответствующая буксованию ремня. Оптимальный режим работы ремня при высшем значении КПД близок к критической точке, но должен находиться в зоне упругого скольжения. На основании кривых скольжения определяются допускаемые напряжения в ремне.

Напряжения в ремне и их круговая эпюра

1) напряжение от окружного усилия:

Для плоских ремней площадь сечения ремня

где b - ширина, d - толщина ремня.

Для клиновых ремней F определяется по таблицам ГОСТа.

2) напряжение от предварительного натяжения ремня:

3) напряжение от усилий натяжения ремня:

Рис. 56

4) напряжение от действия центробежных сил: Рассматривая сумму проекций сил на горизонтальную ось (рис.56 а), получим:

Синус элементарного угла можно принять равным углу в радианах ; тогда центробежная сила элементарного участка ремня, введенного дугой :

(1)

с другой стороны, элементарная центробежная сила:

(2)

Здесь: dm - элементарная масса выделенного участка ремня;

R - радиус шкива;

w - угловая скорость вращения шкива;

g - удельный вес материала ремня;

V - окружная скорость ремня;

g - ускорение силы тяжести.

Приравнивая уравнение (1) и (2) и уравнивая размерности, получим натяжение ремня от действия центробежной силы:

Напряжение в ремне от действия центробежной силы:

Следует заметить, что напряжение пропорционально квадрату окружной скорости; при малых скоростях оно невелико, при больших - резко возрастает.

5) напряжение от изгиба ремня:

Рассматривая подобие фигур (рис. 56 б), можно написать:

;

По закону Гука ;, отсюда

Напряжение изгиба пропорционально толщине ремня, модулю упругости и обратно пропорционально диаметру шкива. Это значит, что отношение не должно быть малым (оно указывается в таблицах ГОСТа для каждого типа ремня).

Рис. 57

Расчет ременных передач до тяговой способности

а) плоские ремни:

;

Здесь: [К] - допускаемое расчетное напряжение;

- табличное допускаемое напряжение;

C_H - поправочный коэффициент, зависящий от характера нагрузки;

C_V - поправочный коэффициент, зависящий от скорости ремня;

C - поправочный коэффициент, зависящий от угла обхвата ремня;

C_n - поправочный коэффициент, зависящий от расположения передачи.

При горизонтальном расположении С_n = 1.

Расчет имеет условный характер и базируется на выборе допускаемых напряжений по кривым скольжения, которые уточняются табличными поправочными коэффициентами.

б) клиновые ремни:

Число ремней:

Здесь: [Р] - допускаемая расчетная нагрузка на ремень;

- табличная допускаемая нагрузка.

Размещено на Allbest.ru