6.2. Передачи поликлиновым ремнем

6.2.1. Теоретические основы проектирования

Передачи поликлиновыми ремнями (кратко - поликлиновые передачи) являются результатом дальнейшего развития передач трением с гибкой связью и, по сути, представляют собой модификацию клиноременных передач с более высокими показателями работоспособности.

Поликлиновые ремни – бесконечные плоские ремни с продольными ребрами – клиньями, входящими в кольцевые клиновые канавки на шкивах (рис. 6.2.1) [22, 45]. В поликлиновых ремнях корд из высокопрочного полиэфирного шнура расположен в тонкой плоской части. Резина над кордом и по ребрам ремня защищена оберткой. Выпускают также ремни без обертки, обеспечивающие коэффициент трения в 2 раза выше, чем при наличии обертки, что увеличивает тяговую способность, позволяет снижать предварительное натяжение.

Рис. 6.2.1. Сечение поликлинового ремня

Изготавливают ремни трех сечений (в порядке увеличения высоты ремня Н, высоты ребра h, шага р): К, Л, М. Размер δ определяет положение нейтрального слоя.

Поликлиновые ремни сочетают достоинства ремней плоских (гибкость) и клиновых (высокая тяговая способность). Благодаря высокой гибкости они допускают применение шкивов малого диаметра. Поликлиновые ремни могут работать при скоростях до 65 м/с.

Рабочая поверхность расположена по всей ширине ремня (рис. 6.2.2), что обусловливает высокую нагрузочную способность: при одинаковой передаваемой мощности ширина b поликлинового ремня существенно меньше ширины комплекта клиновых ремней нормальных сечений. Поликлиновую передачу применяют при мощностях до 1000 кВт.

Рис. 6.2.2. Поликлиновой ремень

Сравнивая плоскоременные и поликлиновые передачи, следует отметить, что поликлиновые передачи обладают рядом серьезных достоинств, делающих их особо пригодными для применения в станках. Основные из этих достоинств следующие:

1. Лучшее сцепление ремня со шкивом. Допустимость малых межосевых расстояний и малых углов обхвата (компактность).

2. Осуществление больших передаточных чисел ( … ) без натяжного ролика.

3. Отсутствие сшивки ремня.

4. Меньшие силы, действующие на валы и подшипники;

5. Наименьшие габаритные размеры.

По сравнению с клиноременной передачей поликлиновые ремни при прочих равных условиях дают меньшую ширину шкивов, а также обеспечивают большую стабильность передаточного числа (при переменной внешней нагрузке), меньший уровень вибрации ремня и увеличение его долговечности.

Однако передачи поликлиновыми ремнями чувствительны к относительному осевому смещению шкивов и отклонению от параллельности оси валов.

Обычно расчетный вариант передачи выявляется из графика частот вращения привода. Расчет параметров поликлиновой передачи выполняется в соответствии с методикой, излагаемой в [22,45].

Основными критериями работоспособности ременных передач являются: тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом; долговечность ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости. В настоящее время основным расчетом ременных передач является расчет по тяговой способности, которая характеризуется величиной максимально допустимой окружной силы или полезного напряжения (возникающего под действием окружной силы). Долговечность ремня учитывают при расчете путем выбора основных параметров передачи в соответствии с рекомендациями, выработанными практикой и ограничивают проверкой числа пробегов ремня в секунду.

Для компенсации вытяжки ремней в процессе эксплуатации, а также для свободного надевания новых ремней, при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межосевого расстояния в сторону уменьшения (см. определение межосевого расстояния).

Для расчета поликлиновой передачи необходимо иметь следующие исходные данные:

- частоту вращения малого шкива n₁ (мин^-1);

- передаваемую мощность, P₁ (кВт);

- требуемое передаточное число u.

В некоторых случаях вместо P₁ может быть задан крутящий момент на ведущем шкиве, Т₁ (Н·м).

В дальнейших расчетах для параметров n₁ , P₁ , Т₁ используются указанные единицы измерения.

Выбор сечения ремня

Нормализованы три сечения поликлиновых ремней (табл. 6.2.1) [ 12 ]. Сечение ремня выбирают в зависимости от частоты вращения малого шкива и передаваемой мощности (рис. 6.2.2).

Таблица 6.2.1

Размеры сечений ремней

Обозначение сечений	Размеры, мм							Угол	Число ребер, z
	p	H	r1max	r2max	ht	hmin	δ	φ	Реком.	Пред.
K (J)*	2,4±0,02**	4	0,2	0,4	3,3	2,15	1,9±0,2	40° ±1	2÷36	36
Л (L)	4,8±0,03	9,5	0,4	0,6	6,6	4,68	4,8±0,4	40° ±1	4÷20	50
M(M)	9,5±0,05	16,7	0,8	1,0	13,05	9,6	7,1±0,6	40° ±1	4÷20	50

*) – В скобках указано обозначение ремней, принятое за рубежом.

**) – Допуск на шаг дается для конструирования и контроля прессформ.

ПРИМЕЧАНИЕ: p – шаг ремня; Н – высота ремня; r₁, r₂ – радиусы закругления на впадине и вершине ребра; h_t – теоретическая высота ребра; h – высота ребра с учетом закруглений; δ – толщина плоской части ремня; φ – угол клина.

Определение крутящего моментаТ₁

,

где Р₁ – передаваемая мощность, n₁ – частота вращения малого шкива.

Если вместо Р₁ задан крутящий момент Т₁ , эта же зависимость позволяет найти передаваемую мощность Р₁

.

Определение диаметров ведущего и ведомого шкивов

Ориентировочный расчетный диаметр малого шкива d₁ (мм) поликлиновой передачи при величине момента Т₁ ≤ 250 Н м

.

При значениях Т₁ = 260 … 900 Н·м

.

Вместе с тем, целесообразно, ориентируясь на расчетное значение выбирать d₁ возможно большим, т.к. при этом повышается долговечность ремня и КПД передачи, снижается окружная сила F_t и уменьшается число ремней.

Рис. 6.2.2. Выбор сечения поликлинового ремня

В соответствии с РТМ 51-15-16-70 выбор предпочтительного расчетного диаметра меньшего шкива в зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения малого шкива осуществляется в соответствии с табл. 6.2.2.

Таблица 6.2.2

Предпочтительные диаметры меньших шкивов

Частота вращения малого шкива, мин-1	Мощность на малом шкиве, кВт
	1,1	1,5	3,0	4,0	7,5	10	13
	Диаметры малого шкива, мм
3000	45	56	63	71	80	100	112
1500	56	63	80	90	112	125	140
1000	63	80	90	100	125	140	160
750 и менее	71	90	100	112	140	160	180
Сечение ремня и шаг ребер, мм	Сечение К t = 2,4			Сечение К, Сечение Л		Сечение Л t =4,8 Сечение М

Выбранный диаметр d₁ должен быть не меньше минимального значения:

d₁ ≥ d_min ,

где d_min = 40 мм для сечения К,

d_min = 80 мм для сечения Л,

d_min = 180 мм для сечения М.

В технически обоснованных случаях для сечения К допустимо уменьшение минимального диаметра до d_min = 25 мм (при этом будет некоторое снижение долговечности ремня).

В свою очередь больший шкив диаметром d₂ не должен превышать d_max :

d_max = 500 мм для сечения К,

d_max = 800 мм для сечения Л,

d_max = 1000 мм для сечения М.

Расчетный диаметр ведомого шкива d₂ определяется в соответствии со следующей зависимостью:

для повышающих передач

,

для понижающих передач

d₂ = d₁·u· (1 – ε),

где u= d₂/ d₁ – передаточное число; ε– коэффициент упругого скольжения ремня; принимается ε = 0,01…0,02.

При проектировании поликлиновых передач передаточное число принимается не более 6. Если габариты привода позволяют, оно может быть увеличено до 8.

Рекомендуемые расчетные диаметры шкивов выбираются из следующего ряда:

{40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000}.

При необходимости применения диаметров шкивов промежуточных размеров их выбирают по ряду R_а 40 предпочтительных чисел.

После принятия рекомендуемых значений d₁ и d₂ уточняется передаточное число u, а также оценивается его погрешность Δu, %, - см. 6.1.1.

Определение скорости ремня, м/с

,

d₁ – в мм; n₁ – в мин^-1.

Для достижения большей долговечности поликлинового ремня желательно, чтобы его скорость v не превышала v_max = 35 м/с.

Межосевое расстояние

Рекомендуемый диапазон межосевых расстояний поликлиновой передачи:

- наименьшее допускаемое межосевое расстояние

.

- наибольшее допускаемое межосевое расстояние

.

Ориентировочно величину выбирают из соотношения: /d₂=К в зависимости от передаточного числа

Передаточное число u 1 2 3 4

Коэффициент K 1,5 1,2 1 0,95

Уменьшение межосевого расстояния должно быть установлено из расчета уменьшения длины ремня на 2,5% для учета минусового допуска по длине, усадки для хранения, удлинения от предварительного натяжения и обеспечения свободного одевания ремня на шкивы. Увеличение межосевого расстояния должно быть установлено из расчета увеличения длины ремня на 4% для учета плюсового допуска по длине и вытяжки ремня при эксплуатации. В ряде случаев величина a может являться заданным параметром и будет указан в исходных данных.

Расчет a можно сделать также по методике [50 ], см.п. 6.1.1 настоящего пособия.

Определение расчетной длины ремня

Длина ремня измеряется на уровне расположения кордшнура

.

Полученное значение расчетной длины округляется до ближайшей нормативной длины L_p (табл. 6.2.3).

Определение уточненного межосевого расстояния

.

Таблица 6.2.3