12. Так как , проверка зубьев ремня по давлению: , не требуется.

13. Определим стрелу прогиба ремня под действием поперечной силы и силу давления ПЗР на валы.

Н,

где Н/мм – удельная поперечная нагрузка, табл. 6.3.9.

, мм.

Здесь:

, мм³;

, мм³.

Н – продольная жесткость ремня, Н;

Н – сила предварительного натяжения ремня.

Значения Н/мм и Н/мм – табл. 6.3.9.

мм³.

мм³.

мм.

Сила давления ПЗР на валы

Н.

Окончательно: Н.

14. Геометрические параметры зубьев на шкивах

Диаметры вершин:

; .

мм;

мм.

мм, табл. 6.3.1.

мм;

мм.

Диаметры впадин:

мм;

мм,

где мм – глубина впадины, табл. 6.3.1.

Окружной шаг на шкивах по средней линии зубьев:

мм;

мм.

Радиусы скруглений на вершинах ( ) и во впадинах ( ) зубьев шкивов:

мм; мм.

Ширина обода:

B = b + m = 40 + 7 = 47 мм.

Размеры дисков, спиц, ступиц для шкивов ПЗР определяется так же, как и для шкивов ременных передач трением (разделы 6.1, 6.2).

4. Ременные вариаторы

Вариаторами называют механизмы с плавнорегулируемым передаточным отношением [23,36]. Ведущее звено вариатора вращается с постоянной частотой вращения , а ведомое звено – с переменной . Причем, изменение происходит не дискретно, (как, например, в обычных коробках скоростей станков), а плавно. В результате, передаточное число такого механизма также будет плавнопеременным, то есть:

.

Как и все механические передачи, вариаторы подразделяются по принципу передачи вращения от ведущего звена к ведомому на фрикционные и зацеплением.

Вариаторы зацеплением (цепные, планетарные) обладают большей нагрузочной способностью, но сложнее в изготовлении, создают больший шум и вибрации, особенно при высоких частотах вращения звеньев. Пример цепного вариатора представлен на рис. 6.4.1.

Рис. 6.4.1. Цепной вариатор

Вариаторы зацеплением предпочтительны там, где требуется быстрое изменение передаточных чисел в широких диапазонах. Фрикционные вариаторы осуществляют передачу движения от ведущего звена к ведомому за счет сил трения между гладкими рабочими поверхностями.

Конструкционное многообразие фрикционных вариаторов разделяется на две большие группы:

а) с жесткими звеньями;

б) с промежуточным гибким звеном.

В группу а) входят широко известные вариаторы конусные, лобовые, шаровые, торовые, многодисковые, рис. 6.4.2, 6.4.3, 6.4.4, 6.4.5.

Рис. 6.4.2. Типы вариаторов с жесткими звеньями

Рис. 6.4.3. Торовый вариатор системы Светозарова

1-штурвал; 2 – передвижная каретка; 3 – рычаги; 4 – рамка; 5 – пальцы; 6 – ведомый диск; 7 – оси; 8 – вертикальные траверсы; 9 – ролики; 10 – ведущий тороидный диск; 11 – шариковые нажимные устройства; 12 – средняя траверса; 13 – направляющая планка

Рис. 6.4.4. Шаровой вариатор многопоточный

1 – пальцы; 2 – сферические ролики; 3 и 6 – центральные кольца; 4 и 7 – автоматические нажимные устройства; 5 – ведомый вал; 8 – червячные секторы; 9 – червяки; 10 – цапфы; 11 – хвостовики; 12 траверсы.

Рис. 6.4.5. Многодисковый вариатор с внешним касанием

1 – ведущий вал; 2 – силовые пружины; 3 – вал; 4 – три пакета отбуртованных дисков; 5, 6 и 9 – шестерни; 7 – ведомый вал; 8 – гайка; 10 – оси; 11 – конические диски; 12 – винтовая пара; 13 – рычаги.

В металлорежущих станках наибольшее применение нашли фрикционные ва-риаторы группы б) с широким клиновым ремнем по ГОСТ 24848.1-81 и двумя регулируемыми шкивами, то есть, с симметричным регулированием. Схемы устройств для регулирования осевого положения шкивов показаны на рис. 6.4.6.

Рис. 6.4.6. Фрикционные вариаторы с промежуточным гибким звеном

Клиноременные вариаторы отличаются универсальностью, простотой конструкции, достаточной надежностью, невысокой стоимостью. Частота вращения ведомого шкива плавно регулируется одним из двух способов:

а) изменением расчетного диаметра одного из шкивов, рис. 6.4.7 а) – несим-метричное регулирование;

б) одновременным изменением расчетных диаметров обоих шкивов, рис. 6.4.7 б) – симметричное регулирование.

Рис. 6.4.7. Регулировка частоты вращения

Основная характеристика вариаторов – диапазон регулирования :

Способ регулирования б) позволяет получить более высокие значения D по сравнению с а). Далее рассматривается только симметричный способ регулирования.

Экстремальные значения передаточного числа для способа б):

, (6.4.1)

здесь – относительная потеря скорости, обусловленная упругим скольжением ремня по шкивам и, так называемым, кажущимся скольжением (последнее связано со смещением ремня или шкивов при изменении внешней нагрузки и сил трения).

Для заданных предельных значений частоты вращения ведомого шкива и потребная постоянная частота вращения ведущего шкива определяется зависимостью:

, .

Применительно к вариатору с двумя регулируемыми шкивами – способ б), диапазон регулирования составит:

, (6.4.2)

здесь: , , , – максимальные и минимальные расчетные диаметры ведущего (1) и ведомого (2) шкивов.

, (6.4.3)

где , Т – параметры ремня, рис. 6.4.8 и табл. 6.4.1;

– размер на шкиве, рис. 6.4.9 и табл. 6.4.3;

– зазор между дисками, рис. 6.4.9, предохраняющий их от касания вследствие деформации и износа ремня.

Зная минимальный диаметр шкива для выбранного сечения ремня, табл. 6.4.1, и диапазон регулирования , (обычно он задается), можно определить максимальный диаметр шкива :

.

Рис. 6.4.8. Параметры ремня

Рис. 6.4.9. Размеры регулируемых шкивов

Размеры сечения ремня в канавке между коническими дисками шкива остаются неизменными за исключением угла канавки: для вариаторов группы I; для вариаторов группы II и III.

Несущий элемент вариаторных ремней – корд, как и в обычных клиновых ремнях, (см. 6.1.1), выполняется в виде ткани или шнура. Основные требования к корду: гибкость в сочетании с достаточной прочностью на разрыв, долговечность, компактное расположение в сечении ремня. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают кордшнуровые ремни, которые практически вытеснили из употребления ремни кордтканевые. В качестве материалов для кордшнуров используются анид, вискоза, лавсан, диолен.

В наиболее полном виде вопросы классификации, особенностей конструкции, методик расчета изложены в изданиях [23, 36]. Настоящее издание содержит в максимально сжатом виде методику расчета клиноременных вариаторов с широким ремнем по ГОСТ 24848-81 и симметричным регулированием.

Ориентировочные числовые характеристики клиноременных одноступенчатых вариаторов, [36]:

Группа вариаторов		I			II			III
Вид ремня		зубчатый			зубчатый			сплошной
Угол канавки α (φ)		26			28
Тип ремня		Параметры
		θ	d2/d1	D	θ	d2/d1	D	θ	d2/d1	D
1 – В	3,1	5.6	3,0	9,0	8,5	2,2	4,9	12,5	1,8	3,2
2 – В	2,25	-	-	-	8…9,6	1,8…1,7	3,0…3,5	-	-	-
СВ	2,0	6,7…7,7	1,9	3,5	8…8,6	1,6	2,6	12…14	1,4	2,0

Примечание.

Тип ремня «СВ» применяется в сельскохозяйственных машинах.

Таблиця 6.4.1

Параметры ремней вариаторных. ГОСТ 24848.1-81, ГОСТ 24848.3-81

Обозначение сечения ремня		мм	( ) мм	мм	I		II		III
по ГОСТ 24848.1-81	по ГОСТ 24848.3-81				Ремни зубчатые				Ремни без зубьев
					, мм	, кВт	, мм	, кВт	, мм	, кВт
1-В16	W16	17	16	5,0	28	0,54	–	–	–	–
1-В20	W20	22	20	5,5	36	0,75	–	–	–	–
1-В25	W25	27	25	8,0	45	1,35	67	1,9	95	2,9
1-В32	W32	34	32	10,0	56	2,25	85	3,1	120	4,6
1-В40	W40	43	40	13,0	71	3,60	106	5,2	160	7,8
1-В5	W53	53	50	16,0	90	6,00	135	9,0	200	13,5
1-В63	W63	67	63	20,0	112	9,00	170	13,5	270	20,0
1-В80	W800	85	80	25,0	–	–	212	20,0	320	30,0

Примечания:

1. Обозначения в таблице: I – вариаторы малой мощности с широким диапазоном регулирования ; II – вариаторы средней мощности со средним ; III – вариаторы большой мощности с малым .

2. В скобках даны обозначения размеров в ранее изданной литературе.

Алгоритм расчета (сокращенная версия)

Исходные данные:

мощность или крутящий момент ; частота вращения ; способ регулирования – симметричный или несимметричный (здесь приводится вариант расчета с симметричным регулированием); условия работы; диапазон регулирования .

1. Из формулы (6.4.1) находятся и .

2. Предельные частоты вращения ведомого шкива:

; .

3. Из формулы (6.4.2) находится отношение ( ):

.

4. Относительная ширина вариаторных ремней

, (6.4.4)

колеблется в пределах (см. значения и в табл. 6.4.1). Угол канавки на шкивах для стандартных вариаторных ремней . Для этих значений и по номограмме, рис. 6.4.10, определяется относительный диаметр ведущего шкива

. (6.4.5)

5. Допускаемое полезное напряжение в ремне

, МПа (6.4.6)

Рис. 6.4.10. Номограмма определения относительного диаметра ведущего шкива

6. Наименьший расчетный диаметр ведомого шкива

, мм , (6.4.7)

здесь: – относительный диаметр ведомого шкива.

( ) – крутящий момент на ведомом шкиву при полной мощности (здесь – в Вт), .

6. Наибольший расчетный диаметр ведущего шкива:

, мм. (6.4.8)

6. Размеры сечения ремня:

– высота сечения; (6.4.9)

– расчетная ширина сечения. (6.4.10)

По найденным и выбирается стандартный ремень с близкими к ним значениями высоты и ширины, табл. 6.4.1.

6. Задавшись межосевым расстоянием , (это можно сделать, используя поперечную компоновку привода главного движения станка), определяется расчетная длина ремня , мм, (ГОСТ 24848.3-81):

. (6.4.11)

Окончательная длина ремня принимается из стандартного ряда,

ГОСТ 24848.1-81, (мм):

450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000,

2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000.

Выбор конкретного значения ведется в зависимости от сечения ремня,

ГОСТ 24848.1-81, табл. 6.4.2.

Таблица 6.4.2