Занятие 4. Ременные передачи Устройство, классификация, достоинства, недостатки, область применения передач

Передача механической энергии, осуществляемая гибкой связью посредством трения между ремнем и шкивом, называется ременной. Ременная передача состоит из двух или большего числа шкивов и бесконечного ремня, надетого на шкивы с натяжением (рис. 19, 20),

Ременная передача, как и фрикционная, предназначена для передачи энергии от ведущего вала О_г к ведомому 0₂ (рис. 20, а) с изменением или без изменения значения и направления угловой скорости. На рис. 20, б показана схема ременной передачи, состоя­щей из ведущего шкива О_г и четырех ведомых шкивов (0₂, 0₃, 0₄, 0₅).

В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают следующие виды ременных передач: плоскоременные с прямоуголь-вым профилем поперечного сечения ремня (рис. 21, а)\ клиноременные с трапециевидным профилем поперечного сечения ремня (рис. 21, б); поликлиноременные с бесконечными плоскими ремнями, имеющими продольные клиновые выступы-ребра на внутренней поверхности ремня, входящие в кольцевые клиновые канавки шкивов (рис. 21, в);

круглоремепные с круглым профилем поперечного сечения ремня (рис. 21, г). Кроме указанных видов ременных передач в машино­строении широкое применение получают и передачи зубчатыми рем­нями (рис. 22), обеспечивающие постоянство передаточного отно­шения и хорошую тяговую способность.

В зависимости от назначения передачи и взаимного расположе­ния осей валов ременные пере­дачи классифицируют на откры­тые с параллельными осями ва­лов и вращением их шкивов в одном направлении (рис. 23, а); перекрестные с параллельными осями валов и вращением шки­вов в противоположных направ­лениях (рис. 23,6); полу перекрест­ные со скрещивающимися осями валов (рис. 23, в)\ угловые со скре­щивающимися или перекрещиваю­щимися осями валов (рис. 23, г). Наибольшее распространение по­лучили открытые плоско- и кли-ноременные передачи (клиновые, поликлиновые и зубчатые ремни можно применять только в от­крытых передачах).

Достоинства. 1. Возможность передачи энергии на значительные расстояния: а_гаах=12... 15 м—-плоскими ремнями, а_тах«6 м — клиновыми ремнями. 2. Простота и низкая стоимость конструкции. 3. Плавность и бесшумность хода, способность смягчать удары благодаря эластичности ремня и предохранять механизм от поломок при буксовании, вызванном перегрузкой. 4. Возможность передачи мощностей от долей киловатта до сотен киловатт (чаще до 50 кВт, реже до 300 кВт) при окружной скорости до 30 м/с (быстроходные плоскоремеиные передачи специальными цельнотканымп бесшов­ными тонкими и легкими ремнями достигают скорости 50... 60 м/с,' а сверхбыстроходные —до 100 м/с). 5. Простота обслуживания и ухода. 6. Относительно высокий КПД: т] = 0,91... 0,98, большие значения для открытых плоскоременных передач. 7. Передаточное отношение *<7 (обычно t<4... 5).

Недостатки. 1. Непостоянство передаточного отношения вслед­ствие упругого скольжения, меняющегося в зависимости от на­грузки. 2. Относительно большие габариты передачи и невысокая долговечность ремня (особенно в быстроходных передачах). 3. Вытя­гивание ремня в процессе эксплуатации передачи приводит к не­обходимости дополнительных устройств (натяжной ролик рис. 24, а, б\ натяжной винт, т. е. установка электродвигателя на салазках — рис. 25 и 26, а; установка электродвигателя на качающейся плите — рис. 25, б, в и т. д.) или к частой перешивке плоского ремня. На рис. 27 показаны различные способы соединения концов пло^ ского ремня. Клиновые ремни выпускаются бесконечными (бесшов­ными)'. 4. Неприменимость во взрывоопасных помещениях (электри^

з ация ремня). 5. Большие нагрузки на валы и их опоры (подшип­ники).

Н есмотря на перечисленные недостатки, ременные передачи в промышленности и народном хозяйстве занимают второе место после зубчатых. В любой отрасли машиностроения и приборостроения можно встретить плоскоременную или клиноременную передачу: приво­ды насосов, вентиляторов, транспор­теров, рольгангов; приводы комбай­нов и других сельскохозяйственных машин; приводы машин в текстиль­ной, автомобильной, тракторной, химической, нефтяной и других от­раслях промышленности.

Плоскоременные передачи рекомен­дуется применять при высоких окруж­ных скоростях, больших межосевых расстояниях, повышенных требова­ниях к плавности и эластичности работы передачи. Клиноременные и поликлиноременные передачи применя­ют при сравнительно больших пере­даточных отношениях, вертикальном и наклонном расположении парал­лельных осей валов, требовании мало­габаритное™ передачи и меньших нагрузок на опоры валов, пере­даче энергии на несколько валов. Круглоременные передачи пред-

Р

ис. 26

Сшибание:

сыромятными ремнями

С клеивание: клеем для кожи

1 imfgj

клеем для резины жильными струнами

х —:		4<
•с". •с'		>•

Скрепление

назначены в основном для передачи малых мощностей и потому имеют меньшее распространение (швейные машины, радиоаппаратура, при­боры, настольные станки, механизмы домашнего обихода и т. д.).

Детали ременных передач

Ремень является тяговым органом, от качества которого зависят долговечность и нормальная работа передачи. К нему предъяв­ляются следующие требования: достаточная прочность, надежность и долговечность, невысокая стоимость и недефицитность материала ремня; высокая тяговая способность и эластичность; достаточно

Г

в ысокий коэффициент трения между рем-ТканеВая проклаЗ- Резиновые нем и шкивом. ^ ка из бельтинга^обкладки Плоские приводные ремни имеют пря­моугольное поперечное сечение и представ­ляют собой гибкую конечную или реже

Рис. 28

Рис. 29

бесконечную ленту из прорезиненной хлопчатобумажной ткани или кожи.

Кожаные ремни (см. табл. П5) обладают высокой тяговой спо­собностью, упругостью и эластичностью. Из-за дефицитности и вы­сокой стоимости рекомендуются к применению только в ответствен­ных передачах с переменными, часто изменяющимися нагрузками и высокими скоростями —до 40 м/с.

Резинотканевые ремни (см. табл. П6) при спокойных нагрузках обладают хорошей тяговой способностью и упругостью, малодефи­цитны, а потому широко распространены. Они работают в широком диапазоне мощностей (до 50 кВт) со значительными скоростями (до 30 м/с).

Материал и тип ремня выбирают в зависимости от условий ра­боты передачи. Для среднескоростных передач (v до 30 м/с) наиболь­шее применение имеют резинотканевые ремни (ОСТ 38.05.98—76). Для тяговых элементов этих ремней чаще всего применяют техни­ческие ткани БКНЛ-65, БКНЛ-62-2 (ГОСТ 19700—74) и бельтинги Б-800, Б-820 (ГОСТ 2924—77). Резинотканевые ремни нельзя при­менять в среде, содержащей нефтепродукты. На рис. 28 показано расположение ткани при изготовлении типов ремней: а —нарезные, б—послойно и в —спирально завернутые ремни.

Для быстроходных (v до 50 м/с) и сверхбыстроходных (v до 100 м/с) передач применяют синтетические бесконечные ремни (МРТУ 17-645—68).

Хлопчатобумажные тканые ремни (см. табл. П7) состоят из про­питанных специальным составом слоев ткани, упруги, эластичны, допускают значительные колебания нагрузки. Применяют при не­больших и средних мощностях и v ^20 м/с.

Клиновые ремни (см. ГОСТ 1284—68, табл. П8) изготовляют бесконечными (бесшовными) в специальных пресс-формах. Они имеют трапециевидный профиль поперечного сечения (рис. 29, а) и состоят

и з крученого прорезинен­ного хлопчатобумажного или синтетического шнура (корда) 2, расположенно­го в области нейтраль­ного слоя ремня; резино­тканевого или резинового слоя 1, расположенного над кордом и работающего на растяжение при изгибе ремня; резинового слоя 3, расположенного под кор­дом и работающего на сжатие при изгибе; оберт­ки из прорезиненной тка­ни 4.

Клиновые ремни подразделяются на кордтканевые (2 ... 10 слоев крученых шнуров толщиной 0,8 ... 0,9 мм —рис. 29, б) и кордшну-ровые (один слой кордшнура толщиной 1,6... 1,7 мм —рис. 29, в). Гибкость и долговечность этих ремней больше, а потому их реко­мендуют для быстроходных передач.

Так как клиновые ремни работают боковыми поверхностями, входящими в клиновидный желоб (рис. 30, а), то сцепление между шкивом и ремнем существенно больше, чем в плоскоремепной пере­даче, при одинаковой силе натяжения ремней. Для работы на шки­вах малых диаметров применяют ремни с гофрами (рис. 30, б).

Клиновыми ремнями можно передавать энергию в широком диа­пазоне мощностей при v ^30 м/с.

Зубчатые ремни (см. рис. 22) способны передавать энергию при неизменном передаточном отношении с высокими окружными ско­ростями: Р до сотен киловатт, v ^80 м/с. Эти ремни изготовляют из армированного металлическим тросом неопрена, значительно реже используют пластмассу (полиуретан). Для использования в ки­нематических механизмах станков их каркас изготовляют из стекло­волокна или полиамидного шнура.

В поликлиновых ремнях (стандарта нет) несущий слой выполняют в виде кордшнура из химических волокон (вискоза, лавсан, стекло­волокно). Эти ремни сочетают достоинства плоских ремней —моно­литность и гибкость и клиновых — повышенное сцепление со шкивом.

Работоспособность и долговечность ремней зависят от качества кордной нити, резиновых наполнителей и прорезиненной ткани. При­менение синтетических материалов и стальных тросов существенно увеличивает прочность и долговечность ремней. Новые пленочные ремни, изготовляемые из пластмасс на основе полиамидных смол, армированных кордом из капрона, лавсана или энанта, обладают высокими статистической прочностью и сопротивлением усталости.

Кордтканевые или кордшнуровые клиновые ремни общего назна­чения по ГОСТ 1284—68 имеют семь размеров профиля попереч-

Рис. 31

ного сечения: О, А, Б, В, Г, Д, Е (рис. 31, а и табл. П8). Корд-шнуровые вентиляторные ремни для автомобилей, тракторов и ком­байнов по ГОСТ 5813—76 имеют пять размеров профиля поперечного сечения: 1, 2, 3, 4, 5 с й₀/Л = 15/9 до Ь₀/А = 25/14 (рис. 31,6).

Применяют также узкие клиновые ремни при v > 25 м/с или необходимости уменьшения габаритов передачи.

Нормальная эксплуатация ременных передач возможна при усло­вии достаточного предварительного натяжения ремня, обеспечиваю­щего передачу заданного вращающего момента посредством сил трения, возбуждаемых между поверхностями ремня и шкивов. Вытягивание ремня ослабляет его натяжение, уменьшает сцепление и в конечном итоге приводит к буксованию. Поэтому для постоян­ной передачи заданного момента необходимо либо натяжное устрой­ство (см, рис. 24 ... 26), либо периодическая перешивка ремня (см. рис. 27).

Шкивы ременных передач изготовляют из стали (большого диа­метра, обычно сварные) при v > 30 м/с или из чугуна при v < 30 м/с. В быстроходных передачах рекомендуется применять шкивы из алюминиевых сплавов или из текстолита. Наиболее распространен­ным материалом для изготовления шкивов является серый чу­гун СЧ 12—28 при и<25м/с, СЧ 15—32 и СЧ 21—40 при i><30 м/с.

В зависимости от диаметра шкива его обод может соединяться со ступицей сплошным диском (рис. 32, а) или при малых диамет­рах быть сплошным —монолитным (рис. 32, б). При больших диа­метрах применяют конструкцию с одним (рис. 33, а) или двумя

(рис. 33, б) рядами спиц. Спицы чаще всего имеют постепенно сужающуюся к ободу эллипсообразную форму поперечного сечения, большая ось которого лежит в плоскости вращения шкива. Число

спиц определяется формулой

i_cn&VD/7₉

где D —диаметр шкива, мм.

Если (_сп < 4, то обод соединяют со ступицей диском, в котором для облег­чения шкива обычно вырезаны круг­лые или грушевидные отверстия.

9)

Для плоскоременных передач при­меняют неразъемные литые чугунные шкивы (рис. 32,33) и разъемные по спицам (рис. 34, а, б) или (реже) между спицами (рис. 34, в), а также сварные (рис. 35).

О

Рис. 32

		{

сновные параметры шкива можно определить из следующих соотношений (см. рис. 32,33): ширина шкива В« ~ 1,1Ь + 5 ... 10 мм (Ь—ширина рем­ня, мм); толщина обода s «0,0040 + +3 мм; стрелка выпуклости одного из шкивов (обод второго шкива делают цилиндрическим) у&В/60+1 мм; дли­на ступицы L & (1,5 ... 2) d (L^B). Выпуклость обода обеспечивает лучшее центрирование ремня (в передачах с натяжным роликом оба шкива делают цилиндри-

Плоскоременные передачи могут применяться с холостым (рис. 36, а) и ступенчатым (рис. 36, б) шкивами. Холостой шкив, свободно вращающийся на валу, служит для включения и отклю-

ч ения ведомого вала (для переброски ремня) при непрерывно рабо­тающем ведущем. Ступенчатый шкив применяют для ступенчатого

изменения угловой скорости (передаточного отношения) в процессе работы передачи.

На рис. 37 показаны три конструкции шкивов для клино-ременных передач: монолитная (а), дисковая (б), со спицами (в). Сборные тонкостенные шки­вы показаны на рис. 38: двух-желобковый шкив (а), одноже-лобковый шкив с регулируе­мым диаметром (б). Размеры профиля канавок и ширину кли­нового шкива принимают по табл. П9.