3.4.2 Достоинства и недостатки ременных передач

Достоинства ременных передач, определяющие области их применения:

1) возможность передачи движения на средние расстояния;

2) плавность работы - смягчение толчков, бесшумность;

3) возможность работы с высокими частотами вращения;

4) малая стоимость.

Недостатки ременных передач:

1) значительные габариты - обычно в несколько раз большие, чем зубчатых;

2) неизбежность некоторого упругого скольжения ремня;

3) повышенные силы на валы и опоры, так как суммарное натяжение обеих ветвей ремня существенно больше передаваемой окружной силы;

4) необхо­димость устройств для натяжения ремня в передачах с малым межосевым расстоянием;

5) необходимость предохранения ремня от попадания масла;

6) малая долговечность ремней в быстро­ходных передачах.

Необходимым условием работы ременных передач является натя­жение ремня, которое должно сохраняться во время эксплуатации.

3.4.3 Основные характеристики и расчеты ременных передач.

Мощности. Ременные передачи применяют преимущественно в диапазоне мощностей 0,3-50 кВт. Встречаются передачи до 1500 кВт и выше, но в новых машинах мощные (свыше 300 кВт) ременные передачи из-за больших габаритов применяют весьма редко.

Скорости и передаточные числа. Скорости плоских ремней из традиционных материалов изменяются в диапазоне 5-30 м/с. Специальные текстильные и прорезиненные быстроходные бесконечные плоские ремни допускают (при пониженной долговечности) скорости до 50 м/с, ремни из новых материалов ‒ значительно большие скорости - до 100 м/с.

Верхний предел скоростей ограничивается ухудшением условий работы ремней в связи с ростом действующих на них центробежных сил, нагревом, образованием воздушных подушек между ремнем и шкивами и отсюда резким понижением долговечности и к. п. д. передач.

Предельные значения передаточных чисел в ременных передачах определяются допустимыми габаритами передачи, а также условием получения достаточного угла обхвата на малом шкиве. Можно получить передаточные числа до 10 (клиноременные передачи, плоскоременные передачи с натяжным роликом). Однако передаточные числа ременных передач обычно меньше 4 ‒ 5.

Области рационального применения плоскоременных передач - высокие скорости вращения, высокие требования к плавности работы.

Клиноременные передачи предпочтительно применять при малых межосевых расстояниях, при больших передаточных числах, а также при передаче вращения на несколько шкивов, при верти­кальных осях шкивов и т.д.

Соотношение натяжений ведущей S₁ и ведомой S₂ ветвей при работе без учета центробежных сил определяют по известному урав­нению Л. Эйлера, выведенному для нерастяжимой нити, сколь­зящей по цилиндру.

Записываем условия равновесия по осям х и у элемента дуги с центральным углом dα (рисунок 3.28):

где dN - напряжения в ремне,; – коэффициент трения.

Рисунок 3.28 – Схема ременной передачи

При изгибе ремня толщиной δ на шкиве диаметра относитель­ные удлинения наружных волокон по геометрическим условиям равны . Напряжения изгиба в предположении постоянства модуля упругости E: .

Уточненные расчеты ведут по опасным волокнам корда, учи­тывая кривизну ремня при изготовлении и т. д.

При расчете приведенной крутильной податливости ременной передачи необходимо учитывать, что только половина окружного усилия идет на увеличение нагрузки ведущей ветви, а половина на разгрузку ведомой ветви. Тогда крутильная податливость (угол от момента, равного 1):

где l — длина рабочей ветви; R — радиус шкива; Е, F и z — модуль упругости, площадь и число ремней.

Суммарные напряжения в ремне (рисунок 3.28):

а) ведущей ветви:

б) в ведомой ветви (минимальные напряжения):

в) максимальные напряжения на дуге покоя ведущего малого шкива:

Рисунок 3.29 – Эпюра суммарных напряжений