Способ натяжения ремня ременной передачи

Ременные передачи

Ременные передачи служат для передачи вращающего момента от ведущего вала к ведомому одним или несколькими приводными ремнями, надетыми с натяжением на закрепленные на такиех валах шкивы. Ременные передачи применяют при средних и больших межосевых расстояниях.

Схемы и способы натяжения ременных передач

Различают передачи с одним ведомым шкивом (рисунок 9.1.1, а, б) и передачи с несколькими ведомыми шкивами (рисунок 9.1.1, в-д). По способу натяжения ремней передачи подразделяются на самонатяжные и натяжные. Самонатяжные передачи применяют при маленьких межосевых расстояниях. Этот вид передач с автоматическим натяжением в наибольшей степени отвечает современным требованиям. К самонатяжным относят передачи с переменным и постоянным натяжением. В первых натяжение автоматически регулируется, возрастая с ростом передаваемого момента. Это создает наилучшие условия для работы ремня и увеличивает КПД передачи. В таких передачах долговечность ремней высокая. В передаче с автоматическим натяжением ремня под действием реактивного момента на корпусе качающегося электродвигателя (рисунок 9.1.2, а) сила натяжения зависит от эксцентриситета е оси качения двигателя относительно оси шкива. На рисунок 9.1.2, б показан способ натяжения ремня пружиной растяжения. В натяжных передачах натяжение осуществляется периодическим перемещением одного из валов (рисунок 9.1.2, в, г). Натяжение ремня в вертикальной передаче (рисунок 9.1.2, в) регулируется установочным винтом при отпущенных винтах крепления плиты к станине. В натяжных устройствах таже применяют винтовые стяжки с правой и левой резьбой (рисунок 9.1.2, г).

Конструкции и материалы плоских ремней

Плоские резинотканевые ремни (рисунок 9.2.1) состоят из нескольких слоев хлопчатобумажной кордткани (бельтинга), связанных вулканизированной резиной. Преимущественное распространение из ремней этой группы имеют нарезные ремни типа А как наиболее гибкие и позволяющие реализовывать высокие скорости. Кордшнуровые ремни (рисунок 9.2.2) являются наиболее совершенными из прорезиненных ремней. Их несущий слой представляет собой лавсановый кордшнур, расположенный в слое резины. Капроновые ремни с полиамидным покрытием (рисунок 9.2.3) являются синтетическими. Такие ремни прочны и долговечны, обеспечивают высокое трение со шкивом.

Клиновые и поликлиновые ремни

Клиновые и поликлиновые ремни благодаря клиновому действию отличаются повышенными силами сцепления со шкивами, а следовательно, повышенной тяговой способностью. В табл. 9.3.1 приведены размеры сечений и расчетные длины клиновых ремней нормальных сечений по ГОСТ 1284.1-89 при угле профиля ремня в недеформированном состоянии 40°. Основными размерами ремня являются высота hр расчетная ширина bр, отсчитываемая на уровне нейтрального слоя. В качестве несущего элемента может быть применена кордткань или кордшнуры.

Поликлиновой ремень (рисунок 9.3.2) имеет общий несущий слой, расположенный выше рабочих поверхностей и занимающий полную ширину ремня. По сравнению с передачей с несколькими клиновыми ремнями передача с поликлиновым ремнем более компактна и обеспечивает равномерную работу всех рабочих поверхностей (выступов) ремня. В табл. 9.3.2 даны размеры сечений и расчетные длины поликлиновых ремней.

Клиновые вариаторные ремни

Эти ремни применяют в ременных вариаторах. Конструктивно различают гладкие (рисунок 9.4.2, а) и зубчатые (рисунок 9.4.2, б) клиновые ремни. Зубчатые ремни обладают большей изгибной податливостью. В табл. 9.4.1 даны размеры вариаторных ремней.

Зубчатые ремни

Зубчатый ремень имеет в качестве несущего силового элемента канатики (тросы) из стали или стекловолокна. Связующий материал (резина, пластмасса) образует зубья на рабочей стороне ремня и удерживает канатики. По сравнению с обычными ременными передачами зубчато-ременные передачи имеют меньшие габаритные размеры, обеспечивают постоянство передаточного числа, зубчатый ремень мало вытягивается и может работать при скоростях до 40 м/с. Зубчато-ременные передачи успешно заменяют цепные. Они характеризуются малым боковым зазором между зубьями и впадинами шкива. В отличие от зубчато-ременной передачи с трапецеидальным профилем зубьев в зубчато-ременной передаче с полукруглым профилем зубьев более равномерное распределение нагрузки между зубьями и меньшая концентрация напряжений у их основания. Однако у ремней с полукруглым профилем зубьев более высокая изгибная жесткость (примерно в 1,7 раза), чем у ремней с трапецеидальным профилем зубьев, что снижает их долговечность.

Шкивы плоскоременных передач

Для плоских резинотканевых ремней с ростом числа силовых слоев (что приводит к росту изгибной жесткости ремня) и увеличением окружной скорости ремня минимальный допустимый диаметр шкива возрастает (см. табл. 9.6.1). Один из шкивов плоскоременной передачи делают выпуклым для самоустановки ремня на шкиве. Размер выпуклости h (см. табл. 9.6.4) зависит от диаметра и ширины шкива. При скоростях v > 40 м/с на поверхности обода шкива делают кольцевые канавки для выхода воздуха из-под ремня. Материал шкива выбирают в зависимости от скорости v. При v > 5 м/с шкивы балансируют.

Шкивы клиновых и поликлиновых ременных передач

В табл. 9.7.1 указаны минимальные расчетные диаметры шкивов для клиновых ремней разных сечений, а таже размеры, необходимые для изготовления канавок шкивов. Уменьшение диаметров шкивов по сравнению с указанными в табл. 9.7.1 недопустимо, так ка это приведет к быстрому выходу ремня из строя. Угол клина канавки зависит от расчетного диаметра шкива и изменяется в пределах от 34° (для шкивов малого диаметра) до 40° (для шкивов большого диаметра).
В ГОСТ 20889-88 даются таже нормы точности для изготовления шкивов: допускаемое отклонение от номинального значения расчетного диаметра шкивов — по h11; предельное отклонение угла канавки шкивов, обработанных резанием, — не более +1° для шкивов ремней сечений Z, А, В и +30′ для шкивов ремней сечений C, D, E.
Допуск биения конусной рабочей поверхности канавки шкива в заданном направлении на каждые 100 мм его расчетного диаметра относительно оси вращения должен быть не более, мм: 0,20 при частоте вращения шкива nш 1000 мин-1.
Каждый шкив при скоростях свыше 5 м/с должен быть сбалансирован. Допустимый дисбаланс, г — см: 6 при v от от 5 до 10 м/с; 3 при v свыше 10 до 15 м/с; 2 при v свыше 15 до 20 м/с и 1 при v свыше 20 до 30 м/с.
Значение параметра шероховатости рабочих поверхностей канавок шкива должно быть Ra

Источник

Ремённые передачи. Материалы ремней. Способы натяжения ремней. Кинематика и геометрия. Силы в передаче

Страницы работы

Содержание работы

Тема 17: Ремённые передачи

17.1. Общие сведения

Открытая ремённая передача (рис. 17.1) состоит из двух шкивов и ремня, охватывающего шкивы. В состав передачи могут также входить натяжные устройства и ограждения. Возможно применение нескольких ремней и нескольких шкивов.

Рис. 17.1. Открытая ремённая передача

По принципу работы различают передачи трением и зацеплением (зубчато-ремённые). В передачах трением нагрузка передаётся силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие его натяжения.

Ремни передач трением по форме поперечного сечения подразделяют на плоские (рис. 17.2, а), клиновые (рис. 17.2, б), поликлиновые (рис. 17.2, в), круглые (рис. 17.2, г) и квадратные (рис. 17.2, д).

Рис. 17.2. Сечения ремней

Обычно с помощью ремня передают движение между параллельными валами, вращающимися в одну сторону (рис. 17.1). Благодаря закручиванию ремня реализуют также передачи: перекрестную, полуперекрёстную и угловую (рис. 17.3, а, б, в).

Рис.17.3. Виды ремённых передач

17.2. Материалы ремней

Ремни должны обладать высокой прочностью при переменных напряжениях, износостойкостью, максимальным коэффициентом трения на рабочих поверхностях, минимальной изгибной жёсткостью. Повышенный коэффициент трения обеспечивают клиновой формой ремня, пропиткой ремня и применением фрикционных обкладок. В машиностроении применяют следующие основные типы стандартных ремней.

Кожаные ремни обладают хорошей тяговой способностью и высокой долговечностью, хорошо переносят колебания нагрузки. Имеют ограниченное применение в связи с высокой стоимостью. Чувствительны к влажности окружающей среды.

Прорезиненные ремни состоят из нескольких слоёв хлопчатобумажной ткани, связанных между собой вулканизированной резиной. Ремни эластичные, малочувствительные к влаге и колебаниям температуры, обладают высокой тяговой способностью. Они имеют доступную стоимость и являются наиболее распространёнными. Чувствительны к попаданию масла, бензина и щелочей.

Хлопчатобумажные ремни изготовляют как цельную ткань с несколькими слоями хлопчатобумажной основы, пропитанной специальным составом. Ремни лёгкие и гибкие, работают на шкивах сравнительно небольших диаметров при высоких скоростях. Тяговая способность и долговечность ниже, чем у прорезиненных.

Шерстяные ремни имеют основу из многослойной шерстяной ткани, пропитанной специальным составом. Обладая значительной упругостью, они работают при резких колебаниях нагрузки и при малых диаметрах шкивов. Ремни мало чувствительны к температуре, влажности, кислотам. Тяговая способность ниже, чем у других типов ремней.

Плёночные ремни изготовляют из полиамидных лент малой толщины, армированных кордом из капрона или лавсана. Для увеличения сцепления на рабочую поверхность наклеивают фрикционный слой. Обладают высокой статической и усталостной прочностью. Могут работать при малых диаметрах шкивов с высокой быстроходностью. Весьма перспективны.

Клиновые, поликлиновые, зубчатые и быстроходные плоские ремни изготовляют бесконечными замкнутыми. Плоские ремни, кроме плёночных, выпускают преимущественно конечными в виде длинных лент, концы которых соединяют.

17.3. Способы натяжения ремней

Условием нормальной работы ремённых передач является наличие натяжения ремня, которое осуществляют следующими способами:

1) предварительным упругим растяжением ремня;

2) перемещением одного из шкивов относительно другого;

3) натяжным роликом;

4) автоматическим устройством, обеспечивающим регулирование натяжения ремня в зависимости от передаваемой нагрузки;

5) перешивкой конечного ремня.

При первом способе натяжение назначают по наибольшей нагрузке с запасом на вытяжку ремня. Долговечность ремня при этом снижается. Периодическое натяжение ремня перемещением двигателя на специальных салазках (рис. 17.4, а) является наиболее распространённым способом натяжения в приводах машин.

а) б)

в)

Рис. 17.4. Способы натяжения ремней

Натяжные ролики (рис. 17.4, б) обеспечивают постоянное натяжение плоских ремней. Долговечность ремня понижается за счёт появления знакопеременных напряжений. Устройство для автоматического натяжения ремней (рис. 17.4, в) является наиболее совершенным для долговечности ремня, однако имеет высокую стоимость. Периодическая перешивка плоского конечного ремня – достаточно надёжное средство восстановления натяжения. При этом не следует забывать, что соединение – наиболее слабый элемент изделия.

17.4. Оценка и применение

Ремённая передача является одним из старейших типов механических передач, сохранивших своё значение до настоящего времени. Оценку ремённой передачи и других передач выполняют в сравнении с наиболее распространёнными зубчатыми передачами.

1. Простота конструкции и эксплуатации.

2. Возможность передачи движения на значительные расстояния (до 15 м).

3. Плавность и бесшумность работы.

4. Самопредохранение от перегрузки.

1. Большие габариты (в 5 раз).

2. Значительная нагрузка на валы и опоры (в 2…3 раза).

3. Некоторое непостоянство передаточного отношения.

Источник

Ременные передачи

Служат для передачи вращения между двумя шкивами при помощи гибкой связи — ремня

Достоинства: возможность пробуксовки ремня при ударах нагрузки, что спасает звенья механизмов от поломок; бесшумная работа на высоких и сверхвысоких скоростях; простота конструкции передачи.
Недостатки: большие габариты передачи; 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. Эти ремни чаще всего цельнотканые 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

Сравнение плоских и клиновых ремней по тяговой способности

Сила трения на поверхности плоского ремня: F _n = P f

Сила трения на поверхностях трения клинового ремня:

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

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:
натяжение приводным мотором при помощи винтовых устройств;
натяжение натяжным шкивом при помощи постоянного усилия, создаваемого пружиной, или грузом противовеса;
упругое натяжение за счет укороченной против расчетной длины ремня.
Последний способ не дает стабильного натяжения, поэтому применяется редко

Расчетные геометрические зависимости в ременной передаче

α₁, α₂ — 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 —ξ ), где ξ — коэффициент упругого скольжения ремня.
Диаметры шкивов округляются до ближайшего значения по ГОСТ

Упругое скольжение ремня

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

Здесь: α — угол обхвата ремня;
β — угол упругого скольжения ремня;
f — коэффициент трения ремня по шкиву;
l — основание натуральных логарифмов

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

Окружное усилие

Усилие предварительного натяжения ветвей ремня — S₀
Усилие натяжения ветвей ремня в работе. На основе равновесия гибкой нити: S₁ — S₂ = Р

Теорема Понселе: Сумма усилий натяжения ветвей ремня в состоянии покоя и движения под нагрузкой есть величина постоянная: S₁ + S₂ = 2S₀

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

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:

Зависимость между коэффициентом тяги и коэффициентом упругого скольжения ремня, выраженная графически, носит название кривых скольжения ремня. Оптимальный режим работы ремня при высшем значении КПД должен находиться в зоне упругого скольжения. На основании кривых скольжения определяются допускаемые напряжения в ремне

Напряжения в ремне и их круговая эпюра

напряжение от окружного усилия: K = P / F
Для плоских ремней площадь сечения ремня F = bδ
где b — ширина, δ — толщина ремня

Для клиновых ремней F определяется по таблицам ГОСТа.
Напряжение от предварительного натяжения ремня:

Напряжение от усилий натяжения ремня:

Напряжение от действия центробежных сил: рассматривая сумму проекций сил на горизонтальную ось, получим:

Синус элементарного угла sindα/2 можно принять равным углу в радианах dα/2, тогда центробежная сила элементарного участка ремня, введенного дугой dα:

с другой стороны, элементарная центробежная сила:

Здесь: d_m — элементарная масса выделенного участка ремня;
R — радиус шкива;
ω — угловая скорость вращения шкива;
γ — удельный вес материала ремня;
V — окружная скорость ремня;
g — ускорение силы тяжести

Приравнивая уравнения, 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.
Напряжение от изгиба ремня:

По закону Гука σ = εЕ

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

Расчет ременных передач до тяговой способности

[К] — допускаемое расчетное напряжение;
[K]_таб — табличное допускаемое напряжение;
C_H — поправочный коэффициент, зависящий от характера нагрузки;
C_V — поправочный коэффициент, зависящий от скорости ремня;
C_α — поправочный коэффициент, зависящий от угла обхвата ремня;
C_n — поправочный коэффициент, зависящий от расположения передачи.
При горизонтальном расположении C_n = 1

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

Клиновые ремни:
Число ремней

[Р] — допускаемая расчетная нагрузка на ремень;
[Р]_таб — табличная допускаемая нагрузка

Источник