Геометрические и кинематические зависимости ременной передачи

УРОК №23

РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Ременная передача — фрикционная передача (нагрузка передаётся силами трения) с помощью гибкой связи (упругого ремня).

Ременная передача применяется для соединения валов, располо­женных на значительном расстоянии друг от друга (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Схема для расчёта ременной передачи

Рис. 9.4. Силы натяжения

Рис. 9.2. Типы ременных передач:

А — плоскоременпая; б — клиноременная; в — поликлиновая; г — с круглым ремнём

Рис. 9.3. Ременные передачи:

А — открытая; б — перекрестная; в — полуперекрестная; г — уг­ловая; д — открытая с натяжным устройством

Классификация ременных передач

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи:

1) плоскоременные (рис. 9.2, а),

2) клиноременные (рис. 9.2, б),

3) поликлиновые (рис. 9.2, в)

4) с круглым ремнем (рис. 9.2, г).

По расположению валов в пространстве различают

1) передачи с параллельными валами:

· открытые (рис. 9.3, а),

· перекрёстные (рис. 9.3, б)\

2) передачи со скрещивающимися валами — полуперекрёстные (рис. 9.3, в);

3) передачи с пересекающимися осями валов — угловые (рис. 9.3, г).

По направлению вращения шкива:

1) с одинаковым направлением (открытые и полуоткрытые);

2) с противоположными направлениями (перекрёстные).

По способу создания натяжения ремня:

1) простые (см. рис. 6.1, а);

2) с натяжным роликом (см. рис. 6.1, д);

3) с натяжным устройством (см. рис. 6.2).

По конструкции шкивов:

1) с однорядными шкивами (см. рис. 6.1, а—д);

2) со ступенчатыми шкивами (см. рис. 6.1, е).

Клиноременную передачу в основном применяют как открытую (см. рис. 9.3, а).

Предварительное нажатие ремня необходимо для нормальной работы передачи. Натяжение ремня может создаться за счёт

1) перемещения одно­го из шкивов,

2) натяжных роликов (рис. 9.3, д)

3) установки двигателя на качающейся плите.

Клиноременная передача обладает большей тяговой способностью, требует меньшего натяжения, меньше нагружает опоры валов, допуска­ет меньшие углы обхвата, применима при больших передаточных отно­шениях и меньших межосевых расстояниях (табл. П10 Приложения).

Клиновые и поликлиновые ремни выполняют бесконечными и про­резиненными. Нагрузку несет корд или сложенная в несколько слоев ткань.

Клиновые ремни выпускают трех видов: нормального сечения, уз­кие и широкие. Широкие ремни предназначены для вариаторов.

Поликлиновые ремни — плоские ремни с высокопрочным кордом и внутренними продольными клиньями, входящими в канавки на шки­вах. Они более гибкие, чем клиновые, обеспечивают большее постоян­ство передаточного числа.

Геометрические и кинематические зависимости ременной передачи

Рассмотрим открытую передачу (см. рис. 9.1).

Межосевое расстояние передачи плоским ремнём а ≥ 1,5 (D₁ + D₂).

Межосевое расстояние передачи клиновым ремнём

где h — высота ремня.

Расчётная длина ремня

Межосевое расстояние в зависимости от длины ремня и диаметра шкивов

Угол обхвата на малом шкиве α=180° - 57°(D₁ - D₂)/a.

Передаточное отношение

где ε — коэффициент скольжения в передаче, при нормальной работе ε = 0,01...0,02.

Приближённо можно принимать

Силы натяжения в ремне

Сила натяжения ведущей ветви ремня (рис. 9.4) при передаче на­грузки

Сила натяжения ведомой ветви где F_t — передаваемая окружная сила.

Предварительное натяжение, создающее необходимые силы трения между шкивом и ремнём:

F₀=σ₀A,

где σ₀ — напряжение от предварительного натяжения; для плоских ре­зинотканевых ремней σ₀=1,8 МПа, для стандартных клиновых σ₀= 1,2... 1,5 МПа.

При движении в ремне дополнительно возникает сила натяжения от центробежных сил F_v = ρAv (существенно влияет при скорости 20 м/с), где ρ — плотность материала ремня; А — площадь поперечного сечения ремня.

Таким образом, натяжения в ветвях ремня разные:

Напряжения в ремне

При работе на холостом ходу (без передачи нагрузки) обе ветви ремня натянуты одинаково. При передаче полезной нагрузки натяже­ния ветвей ремня меняются. Напряжение от предварительного натяжения

σ₀=F₀/A.

Полезное напряжение в ремне k= F_t/Aопределяется по передаваемой окружной силе. Значением k оценивают тяговую способ­ность передачи.

Напряжения в ведущей и ведомой ветвях при передаче нагрузки

При огибании ремнём шкивов в ремне возникают напряжения изгиба, зависящие от диаметров шкивов передачи.

На практике значение напряжения изгиба на малом шкиве ограничивается заданием минимального диаметра шкива D_min.

При круговом движении ремня на каждый его элемент действуют элементарные центробежные силы, дополнительно растягивающие ре­мень; возникают напряжения σ_v.

Таким образом, при движении ремня напряжение в элементах рем­ня меняется (рис, 9.5).

Наибольшее значение напряжение имеет в момент набегания ремня на малый шкив, наименьшее — в момент набегания на больший шкив; это явление вызывает упругое скольжение ремня на шкивах.

При движении на ведущем шкиве ремень укорачивается, а на ведо­мом удлиняется, ремень скользит на шкиве.

Необходимо отличать упругое скольжение и буксование. Упругое скольжение имеет место при любой нагрузке, буксование — только при перегрузке.

Рис. 9.5. Напряжения в ремне при передаче полезной нагрузки

где δ — толщина ремня; Е — модуль упругости.