§ 6.4. Зубчато-ременные передачи

Зубчато-ременные передачи — весьма перспективный вид передач для приводов машин.

В этих передачах (рис. 6.11) бесконечный плоский ремень, имеющий на внутренней поверхности зубья трапецеидальной формы, входит в за­цепление с зубчатым шкивом. По сравнению с другими видами передач гибкой связью зубчато-ременные передачи обладают рядом преиму­ществ: отсутствие скольжения, малые габариты, небольшие нагрузки на валы и их опоры (немного превышающие или равные окружной силе), незначительная вытяжка ремня и высокий КПД (0,94...0,98).

Зубчато-ременные передачи применяют при скоростях ремня до 50 м/с, передаточных числах и < 12 и мощностях до 100 кВт и более. Передачи зуб­чатым ремнем обычно слу­жат в качестве понижаю­щих в приводах от электро­двигателей к приемным валам машин, например металлорежущих станков.

Зубчатые ремни имеют несущий слой в виде металлического троса, стекловолокна или полиамидного шнура, находящегося в резиновой или лластмассовой основе. Для повышения износостойкости зубья покрыва­ет тканью из синтетического волокна.

Наличие жесткого и прочного несущего каркаса обеспечивает неиз­меняемость окружного шага р при работе передачи. Расчетный диаметр d_p шкивов зубчато-ременной передачи соответствует положению несуще­го слоя ремня, надетого на шкивы (см. рис. 6.11).

Основной конструктивный параметр зубчатого ремня — модуль т:

т = р / π,

где p — окружной шаг; стандартизованы модули т, мм; 2; 3; 4; 5; 7; 10.

Расчет зубчато-ременных передач. Расчет передач ведется из усло­вия прочности ремня. Модуль передачи зубчатым ремнем вычисляется в зависимости от передаваемой мощности Р и угловой скорости ю, быст­роходного вала по формуле

т = 1,65*10 ^-3*(Р/ω₁)^1/2

полученное значение округляется до ближайшего стандартного.

Для обеспечения долговечности ремня при малых габаритах переда­чи число зубьев малого шкива ограничивается минимальными значения­ми: z_min ⁼ 10...22 при т = 2...5 мм и z_min ⁼ 17...28 при т = 7...10 мм; боль­шие значения назначают при больших скоростях.

Число зубьев z₂ большего шкива равно

z₂ = uz₁ ,

где и — передаточное число.

Расчетные диаметры шкивов определяют по таким формулам:

d_l = mz₁ ; d₂ = mz₂.

Межосевое расстояние а предварительно принимают в пределах

a = (0,5...2)(d₁₊ d₂).

Число зубьев z_p ремня предварительно принимают равным

z_p = L/(πm),

где L — предварительная расчетная длина ремня, вычисляемая по форму­лам § 6.1; полученное число зубьев округляют до ближайшего стандарт­ного значения из ряда: 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112 и т. д. до 250.

Окончательная расчетная длина ремня

L_p = πmz_p.

Окончательное межосевое расстояние определяется по формулам §6.1.

Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с малым шкивом,

z_p0=z₁a₁/360

где a₁ — угол обхвата малого шкива, определяемый по формулам § 6.1. Рекомендуется z_p0 > 6; при несоблюдении этого условия следует увели­чить межосевое расстояние.

Дальнейший расчет передачи заключается в определении ширины ремня по формуле (без учета влияния центробежных сил):

b=F₁ / [q],

где F₁ — окружная сила, передаваемая ремнем; [q] — допускаемая удель­ная окружная сила, приходящаяся на единицу ширины ремня. Допускаемая удельная окружная сила:

[q]=q₀C_F/C_p

где q₀ — приведенная удельная окружная сила, выбираемая в зависимо­сти от модуля:

m ,мм..... 2 3 4 5 7 10

q₀ ,Н/мм.. 5 10 25 35 45 60

C_F — коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине несущего слоя; C_F =0,85; С_р — коэффициент динамичности и режима работы, выбираемый как для плоскоременных передач.

Полученное значение ширины ремня округляется до ближайшего большего стандартного из ряда (мм): 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100.

Нагрузка R на валы и опоры зубчато-ременной передачи

R=(1…1,2)F₁

где F₁ — окружная сила.