Длина ремня определяется как сумма прямолинейных участков и дуг обхвата:

(6)

При заданной длине ремня межосевое расстояние

(7)

Нагрузка на валы и опоры

Силы натяжения ветвей ремня (за исключением ) передаются на валы и опоры (рис.5).

Рис. 5 Силы, действующие на вал передачи

Равнодействующая нагрузка на вал

(21)

Обычно что относится к недостаткам ременной передачи.

11.Силы и напряжения в ремне

Окружная сила на шкивах, Н,

(8)

где -вращающий момент, Нм, на ведущем шкиве диаметром .

Из условия равновесия шкива при передаче вращающего момента имеем

, (9)

где и - силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня под нагрузкой. Так как геометрическая длина ремня от нагрузки не зависит, то можно записать равенство суммарных натяжений ветвей в нагруженной и ненагруженной передаче:

(10)

где - сила начального натяжения ремня.

Из равенств (9) и (10) следует

. (11)

Сила начального натяжения ремня обеспечивает передачу полезной нагрузки за счет сил трения между ремнем и шкивом. С ростом силы несущая способность ременной передачи возрастает, однако срок службы уменьшается.

Уравнения (11) не вскрывают способности передачи передавать нагрузку , т.е. тяговой способности передачи.

Соотношение сил натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня определяют по уравнению Эйлера

(12

где - основание натурального логарифма; - коэффициент трения; - угол обхвата.

Из формулы (12) видно, что нагрузочная способность ременной передачи возрастает с увеличением и .

Нагрузочная способность ременной передачи понижается в результате действия центробежной силы , величина которой определяется по формуле:

= , (13)

где - плотность материала ремня; - площадь поперечного сечения ремня.

Предварительное напряжение в ремне равно

= . (14)

Полезное напряжение в ремне от окружной силы равно

. (15)

Напряжения и в ветвях ремня от рабочей нагрузки равны

= + ; = - . (16)

Напряжения в ремне от действия центробежной силы определяется по формуле:

= (17)

Кроме вышеуказанных напряжений в ремне при огибании шкивов возникают напряжения изгиба ,которые определяются по формуле

(18)

где - модуль упругости; толщина ремня.

Суммарное максимальное напряжение в ведущей ветви в месте набегания ремня на малый шкив

(19)

Эпюра распределения напряжений по длине ремня показана на рис.3.

Рис.3. Эпюры напряжений в ремне

12. Критерии работоспособности ременных передач

Основными критериями работоспособности ременных передач являются: 1) тяговая способность передачи; 2) долговечность ремня.

Тяговой способностью ременной передачи называется ее способность передавать заданную нагрузку без частичного или полного буксования.

Основным расчетом ременных передач является расчет по тяговой способности. Долговечность ремня учитывают при расчете путем выбора основных параметров передачи в соответствии с практическими рекомендациями.

Тяговая способность ременной передачи характеризуется экспериментальными кривыми относительного скольжения (%), совмещенными с кривыми КПД (%), в зависимости от нагрузки передачи, которую выражают через коэффициент тяги (рис.4)

Рис. 4 Кривые скольжения и КПД

Коэффициент тяги равен

(20)

Из рис.4 видно, что при увеличении коэффициента тяги до значения наблюдается упругое скольжение ремня, пропорциональное , а КПД передачи возрастает до максимального значения. При увеличении коэффциента коэффициента тяги от до работа передачи становится неустойчивой, появляется буксование, а КПД передачи резко понижается. При = наступает полное буксование и передача мощности прекращается.

Рабочую нагрузку рекомендуют выбирать вблизи критического значения и слева от нее. Зона частичного буксования характеризует способность передачи переносить кратковременные перегрузки.

Определив по кривым скольжения находят полезное допускаемое напряжение для испытуемой передачи:

, (21)

где - запас тяговой способности по буксованию.

Кривые скольжения получают при испытаниях на типовых стендах при типовых условиях: , нагрузка равномерная, передача горизонтальная. Такие кривые являются результатом испытаний ремней различных типов и материалов. Данные заносят в таблицы.

Для проектируемой передачи допускаемое полезное напряжение определяют с помощью корректирующих коэффициентов:

, (22)

где коэффициент угла обхвата;

- скоростной коэффициент;

коэффициент режима нагрузки;

коэффициент, учитывающий способ натяжения ремня и наклон линии центров передачи к горизонту.

Долговечность ремня зависит не только от величины напряжений, но также от характера и частоты цикла изменения этих напряжений. Частота цикла напряжений равна частоте пробегов ремня:

(20)

где - окружная скорость; - длина ремня; - допускаемое число пробегов ремня; для плоских ремней для клиновых