7.7. Силы, действующие на валы и опоры
Принимают, что материал ремней следует закону Гука. Тогда после приложения полезной нагрузки сумма натяжений ветвей остается постоянной. Действие центробежной силы в упрощенных расчетах не учитывают, так как она уравновешивается в ремне и может вызвать лишь разгрузку валов.
Если
ветви ремней параллельны (
)
сила на валы
равна двойному начальному натяжению
ремня:
.
Если
ветви ремней непараллельны (
)
сила на валы
определяется из треугольника ОАВ (рис.
7.6) по теореме косинусов:
.
(7.9)
Рис. 7.6. Силы, действующие на валы
Подставляя в выражение (7.9) значения натяжений и , определяемые по формулам (7.4), получим приближенное выражение для определения силы на валы:
.
(7.10)
Вторым слагаемым под корнем выражения (7.10) можно пренебречь в виду его малости по сравнению с первым слагаемым, поэтому имеем
(7.11)
Приближение (7.11) тем справедливее, чем ближе передаточное число к единице. Нагрузку на валы можно также определить через угол обхвата :
.
(7.12)
Зависимости (7.11) и (7.12) используются для расчета нагрузки на валы при автоматическом регулировании натяжения ремня. В передачах без регулирования натяжения его обычно устанавливают с запасом, и оно сохраняется до вытягивания ремня. Поэтому при расчете нагрузки на валы в данном случае расчетное начальное натяжение и напряжение увеличивают в 1,5 раза:
,
где
– соответственно, ширина и толщина
плоского ремня; А
– площадь поперечного сечения клинового
ремня;
– число клиновых ремней.
7.8. Потери в ременных передачах. Кривые скольжения и кпд
Потери мощности в ременных передачах складываются из потерь:
– в опорах валов;
– от скольжения ремня по шкивам;
– на внутреннее трение в ремне; данные виды потерь связаны с периодическим изменением деформаций и в основном с деформациями изгиба;
– от сопротивления воздуха движению ремня и шкивов.
При средних условиях
эксплуатации значения КПД обычно
принимают для плоскоременных передач
,
для клиноременных передач
.
При неблагоприятных условиях работы:
малых диаметрах шкивов (значения
меньше рекомендуемых), предельных
скоростях ремней или их перетяжке –
КПД может снижаться до 0,85.
Работоспособность
ременных передач принято характеризовать
кривыми скольжения и КПД, которые
строятся в координатах относительного
скольжения
(коэффициент полезного действия
)
– коэффициент тяги
(рис. 7.7).
Коэффициент тяги характеризует степень загруженности передачи:
.
(7.13)
Из формулы (7.13) имеем следующее выражение для напряжения в ремне от передаваемой нагрузки :
.
Кривые скольжения получают экспериментально: при постоянном натяжении постепенно повышают полезную нагрузку и измеряют скольжение .
До
некоторого значения коэффициента тяги
скольжение
вызывается упругими деформациями ремня,
которые пропорциональны коэффициенту
тяги (нагрузке), и кривая скольжения
имеет, соответственно, прямолинейный
характер. При дальнейшем увеличении
нагрузки возникает дополнительное
проскальзывание, и суммарное скольжение
возрастает быстрее, чем нагрузка. Кривая
скольжения резко поднимается вверх и
при некотором предельном значении
коэффициента тяги
наступает полное буксование.
Рис. 7.7. Кривые скольжения и КПД
КПД передачи в начале растет с ростом нагрузки вследствие уменьшения влияния потерь холостого хода. Он достигает максимума в зоне критического значения коэффициента тяги, а потом начинает уменьшаться в связи с дополнительными потерями на буксование.
По коэффициенту
тяги судят о том, какая часть предварительного
натяжения ремня
полезно используется для передачи
нагрузки
.
В зоне
наблюдается как упругое скольжение,
так и буксование. Работу в зоне частичного
буксования допускают только при
кратковременных перегрузках, например,
при пуске. Работа в этой в области связана
с повышенным износом ремня и потерей
скорости.
Рабочую нагрузку рекомендуется выбирать в близи критического значения коэффициента тяги и слева от него. Этому значению соответствует наибольшее значение КПД.
Средние значения коэффициента тяги устанавливаются по экспериментальным данным:
– для прорезиненных
и кожаных ремней
;
– для синтетических
ремней
.