Передачи гибкой связью

К передачам гибкой связью относятся ременные и цепные передачи.

4. Ременные передачи

4.1. Схема и основные параметры

Ременные передачи относятся к механическим передачам с гибкой связью, в которых передача вращательного движения осуществляется за счет сил трения между ремнем и шкивом.

Ременная передача состоит из двух или более шкивов и одного или нескольких ремней.

Передаваемая мощность силовых ременных передач практически дос­тигает 50 кВт, хотя известны плоскоременные передачи мощностью и 1500 кВт. Скорость ремня v = 5 - 30 м/с (в сверхскоростных передачах v = 100 м/с). В механических приводах ременная передача используется чаще всего как понижающая передача. Максимальное передаточное отношение U_max = 5 – 6 для передач без натяжного ролика и U_max = 6 – 10 для передач с натяжным роликом, допускают кратковременную перегрузку до 200%.

Достоинства (по сравнению с зубчатой передачей):

1. Отсутствие шума во время работы.

2. Возможность передачи момента на большие расстояния.

3. Простота изготовления (малая стоимость).

4. Допускает кратковременные перегрузки (может работать как предохранительный механизм).

5. Отсутствие смазки.

6. Возможность компенсации погрешностей изготовления и монтажа.

Недостатки:

1. Невысокая долговечность (ремень работает 5-10тыс. часов)

2. Непостоянство передаточного отношения (возможность пробуксовки).

3. Большие габариты (в 5 раз больше, чем равная по мощности зубчатая передача).

4. Высокие нагрузки на валы и опоры, обусловленные предварительным натяжением ремня.

Схема ременной передачи

- диаметр ведущего шкива определяется по ГОСТу в зависимости от сечения ремня;

- диаметр ведомого шкива.

Передаточное отношение ременной передачи:

,

где - коэффициент упругого скольжения (0,01 – 0,02).

Диапазон передаточных чисел .

Углы обхвата шкивов ремнём , и угол наклона ветви к оси центров :

Минимальное межосевое расстояние:

.

Классификация ременных передач.

По типу ремня:

- передачи плоскими ремнями (плоскоремённые);

- передачи клиновыми ремнями (клиноремённые);

- передачи поликлиновыми ремнями;

- передачи с круглыми ремнями;

- передачи с зубчатыми ремнями.

4.2. Силы и напряжения в ремне

Для передачи вращающего момента необходимо обеспечить силу трения между шкивом и ремнём, которое достигается предварительным натяжением ремня в остановленной передаче.

Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня в работающей передаче определяются по величине передаваемого окружного усилия :

; (разделим все слагаемые на ), тогда

- разность натяжений ведущей и ведомой ветвей – передаваемое полезное усилие .

В остановленной передаче:

; .

В работающей ременной передаче ремень находится в напряженном состоянии, обусловленном одновременным действием нескольких усилий. Эпюра распределения напряжений по контуру ремня показана на рисунке:

- напряжение, создаваемое полезной передаваемой нагрузкой;

- напряжение, создаваемое силой предварительного натяжения ремня;

- напряжение, создаваемое центробежной силой;

; - напряжения изгиба в ремне на ведущем и ведомом шкивах передачи;

- модуль упругости материала ремня;

- толщина ремня.

Максимальное напряжение в ремне:

.

Напряжения изгиба являются главной причиной усталостного разрушения ремней.

Плоские ремни испытывают меньшие напряжения изгиба на шкивах, так как по сравнению с клиновыми имеют малую толщину.

Сила давления на валы ременной передачи

По теореме косинусов находим силу давления на вал ременной передачи (результирующая сил и ):

.

4.3 Способы регулирования натяжения ремня

Предварительное натяжение необходимо для обеспечения силы трения между шкивом и ремнем.

Регулировка предварительного натяжения может осуществляться различными способами.

- натяжным роликом;

- передвижной опорой;

- автоматическим устройством (автоматическая регулировка натяжения в зависимости от передаваемой нагрузки).

4.4. Порядок расчёта клиноремённой передачи.

Клиноременные передачи получили наибольшее распространение, т.к. благодаря клиновому действию отличаются повышенными силами сцепления шкивов с ремнями.

1. Расчет клиноременной передачи начинают с выбора сечения ремня по номограмме в зависимости от мощности и частоты вращения .

2. Определяют геометрические параметры: диаметры ведущего и ведомого шкивов , межосевое расстояние , длину ремня , углы обхвата шкивов ремнём , и т.д.

3. Определяют количество ремней, необходимых для передачи заданной мощности , по формуле:

,

где - номинальная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем;

- коэффициент эксплуатации, зависящий от условий работы проектируемой передачи (динамичности нагрузки, угла наклона передачи к горизонту, способа регулировки натяжения ремней и т.д.)

4. Проверочный расчет (на долговечность) сводится к определению числа пробегов ремня в секунду.

= 10 пробегов в секунду для клиноремённой передачи.

5. Определяют силы, действующие на валы.

5. Цепные передачи

5.1 Область применения и классификация цепных передач

Ц епные передачи относятся к передачам с гибкой связью, в которых вращающий момент передается зацеплением звеньев цепи с зубьями звездочек.

Принцип зацепления, а не трения, а также повышенная прочность стальной цепи по сравнению с ремнем позволяют передавать цепью при прочих равных условиях большие нагрузки (однако меньшие, чем зубчатыми колесами).

Область применения

Современные цепные передачи могут передавать большие мощности (до 5 тыс. кВт) при сравнительно высоких скоростях (до 25—30 м/с). Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.

Цепные передачи применяют:

а) при средних межосевых расстояниях, при которых зубчатые передачи требуют промежуточных ступеней или паразитных зубчатых колес, не вызываемых необходимостью получения нужного передаточного отношения;

б) при жестких требованиях к габаритам;

в) при необходимости работы без проскальзывания (препятствующего применению клиноременных передач).

Цепные передачи также широко распространены в транспортирующих устройствах (конвейерах, элеваторах, мотоциклах, велосипедах), в приводах станков и сельскохозяйственных машин, в химическом, горнорудном и нефтепромысловом машиностроении.

Кроме цепных приводов, в машиностроении применяют цепные устройства, т.е. цепные передачи с рабочими органами (ковшами, скребками) в транспортерах, элеваторах, экскаваторах и других машинах.