6. Ременные передачи трением
Широкое применение ременных передач трением в приводах станков в значительной мере определяется малошумностью и плавностью передаваемого вращения. Последнее свойство характерно для бесконечных, в частности, клиновых ремней. Кроме того, при возникновении нерасчетных перегрузок ремень предохраняет все элементы привода (передачи, подшипники, соединения, …) от разрушения за счет увеличения проскальзывания ремня на шкивах. То есть, в данном случае ременная передача становится предохранительным устройством. Ремень является весьма рациональным средством для передачи вращения от ведущего вала к ведомому при значительном расстоянии между осями. Основной случай применения ременных передач в станках – соединение шкива электродвигателя с приводным шкивом станка. Ремни применяются также для непосредственной передачи вращения от электродвигателя к шпинделю, когда ему требуется сообщить высокие частоты вращения. Схема понижающей ременной передачи изображена на рис. 6.1.1. Передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы.
Рис. 6. 1.1. Кинематическая схема ременной передачи
По форме сечения ремней передачи подразделяются на плоскоременные (рис. 6.1.2, а), клиноременные (рис. 6.1.2, б), круглоременные (рис. 6.1.2, в), а также передачи с поликлиновым ремнем (рис. 6.1.2, г).
Рис. 6.1.2. Виды ременных передач
Сравнивая плоскоременные и клиноременные передачи, следует отметить, что клиноременные передачи обладают рядом серьезных достоинств, делающих их особо пригодными для применения в станках.
Основное преимущество клиноременной передачи – большая тяговая способность ремня, что объясняется его клиновидной формой. Результатом этого является почти трехкратное увеличение силы трения в сравнение с плоскоременной передачей (при одинаковых материалах ремня и шкива и равной силе предварительного натяжения.)
Отсюда, как следствие, появляются также преимущества по габаритам (меньше диаметры шкивов, межосевое расстояние, а значит, и длина ремня) и передаточному числу (до 7…10).
Вместе с тем, клиноременным передачам свойственны и недостатки. Это - более сложная конструкция обода шкива, пониженный КПД (на 1…2%) и, самое существенное – меньшая долговечность ремней.
В целом, клиноременные передачи превосходят плоскоременные (с традиционным прорезиненным ремнем) и имеют доминирующее распространение в силовых приводах станков. Все более широкое применение находят узкие клиновые ремни (ТУ 38-10534-75, ТУ 38-105161-84), которые, обладая всеми положительными качествами клиновых ремней нормального сечения (ГОСТ 1284.1-80, 1284.3-80), обеспечивают еще большую тяговую способность и допускают более высокую скорость ремней (до 40м/с).
Если ременная передача работает при различных передаточных числах (сменные шкивы) или частотах, то рассчитывается тот вариант передачи, при котором частота вращения обеспечивает передачу полной мощности. Обычно расчетный вариант передачи выявляется из графика частот вращения привода. Расчет параметров клиноременной передачи выполняется в соответствии с методикой, изложенной в [50].
Критериями работоспособности клиноременных передач являются:
тяговая способность;
долговечность ремня.
В современной методике проектирования клиноременной передачи оба критерия объединены в одном расчете и могут рассматриваться, как два показателя работоспособности передачи.
Непосредственно из критерия тяговой способности определяется число ремней передачи z, а по критерию долговечности делается сравнение расчетной (To) и нормативной (Tp) долговечности ремней в часах.
Размеры сечения ремней, длин ремней и профиля канавок шкивов с допускаемыми отклонениями принимаются по ГОСТ 1284.3-89.
Для компенсации вытяжки ремней в процессе эксплуатации, а также для свободного надевания новых, при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межосевого расстояния как в сторону уменьшения, так и увеличения примерно на 2 % от расчетного межосевого расстояния.