7.3. Кинематические параметры ременных передач
В ременных передачах наблюдается два вида скольжения ремня по шкивам:
– упругое скольжение;
– буксование.
Упругое скольжение
имеет место при любой нагрузке, а
буксование только при перегрузке.
Упругое скольжение вызвано разностью
натяжений ведущей и ведомой ветвей,
создаваемой нагрузкой. Дуги упругого
скольжения АС
(рис. 7.4) располагаются со стороны
сбегающей ветви. Положение точки С
определяется из условия равенства
окружной силы
и суммарной силы трения, приложенной к
ремню на дуге АС.
На дуге ВС
ремень остается в состоянии покоя. Эту
дугу называют дугой покоя. Сумма дуг
упругого скольжения и покоя равна дуге
обхвата, определяемой углом
.
С увеличением окружной силы дуга упругого скольжения возрастает, а дуга покоя уменьшается. При достижении значения, равного запасу сил трения, дуга покоя станет равной нулю, а дуга упругого скольжения распространится на всю дугу обхвата. В результате равновесие нарушается и происходит буксование.
Рис. 7.4. Параметры ременной передачи
Окружные скорости
на шкивах
,
м/с, (рис. 7.4) определяются по формулам
;
,
где
– диаметры, соответственно, ведущего
и ведомого шкивов, м;
– частоты вращения, соответственно,
ведущего и ведомого шкивов, об/мин.
Из-за наличия
упругого скольжения ремня по шкивам
<
или
,
где
– коэффициент относительного скольжения.
Коэффициент
относительного скольжения определяется
как разность относительных удлинений
ведущей
и ведомой
ветвей ремня:
.
С учетом закона
Гука
имеем
,
(7.1)
где
– напряжения от натяжений, соответственно,
ведущей
и ведомой
ветвей ремня (см. рис. 7.5), ЕА
– жесткость сечения ремня при деформации
растяжения; Е
– модуль продольной упругости материала
ремня; А
– площадь поперечного сечения ремня.
Из формулы (7.1) видно, что значение зависит от нагрузки , поэтому в ременной передаче передаточное отношение не является строго постоянным:
.
При
нормальных рабочих нагрузках
:
–
для прорезиненных плоских ремней;
–
для кожаных ремней;
–
для кордтканевых клиновых ремней;
–
для кордошнуровых клиновых ремней.
7.4. Геометрические параметры ременных передач
Диаметр ведущего
шкива
,
мм, при предварительных расчетах
приближенно оценивается по формулам
М.А. Саверина:
– для плоскоременной передачи
;
– для клино- и поликлиноременной передач
,
где
– крутящий момент на валу ведущего
шкива, Н·м.
При
выборе
необходимо учитывать, что с увеличением
уменьшаются напряжения изгиба, но, с
другой стороны, повышаются габариты
передачи. В клиноременных передачах с
уменьшением
увеличивается число клиновых ремней
.
С увеличением
увеличиваются потери мощности в передаче
из-за неизбежных погрешностей размеров
ремней и канавок шкивов. Это, в свою
очередь, приводит к различному натяжению
ремней, дополнительному упругому
скольжению, износу. Число клиновых
ремней по этой причине ограничено:
.
Диаметр ведомого
шкива
определяется по формуле
.
Значения
и
уточняются по стандартному ряду диаметров
шкивов. При принятых значениях
и
уточняется передаточное число
.
Межосевое расстояние
(см. рис. 7.4) выбирается с учетом следующих
условий:
а) плоскоременная передача
;
б) клино- и поликлиноременная передачи
,
где
– высота клинового ремня;
– высота поликлинового ремня.
При принятых значениях , и определяют угол обхвата ремнем ведущего (малого) шкива :
,
где
– угол между ветвями ремня.
Значение угла определяют по формуле (см. рис. 7.4)
.
Учитывая, что
не превышает 15°, приближенно принимаем
значение синуса равным аргументу:
,
в радианах;
,
в градусах.
После определения значения угла проверяются условия:
а) плоскоременная передача
;
б) клино- и поликлиноременная передачи
,
Если приведенные условия не будут выполняться, то следует увеличить межосевое расстояние. В плоскоременных передачах угол можно увеличить введением в конструкцию передачи натяжного ролика (см. рис. 7.1, д).
Затем определяется
длина ремня
по формуле
.
Полученное значение округляется до стандартного значения, затем проверяется условие:
,
где
– число пробегов ремня в секунду;
– допустимое значение.
При принятом значении уточняется межосевое расстояние по формуле
.