Усилия и напряжения в ветвях ремня

Для обеспечения трения между ремнем и шкивом, в ремне после установки на шкив создают предварительное натяжение F₀. Чем больше F₀, тем выше тяговая способность передачи.

В состоянии покоя каждая ветвь ремня натянута одинаково с силой F₀. При работе передачи ведущая (набегающая) ветвь натягивается до силы F₁, а ведомая (сбегающая) ослабевает до силы F₂.

Окружная сила на шкиве:

= .

Следует отметить, что

.

Решая совместно эти уравнения, получим

, .

Рис. 21. Натяжение ветвей ремня:

а – в состоянии покоя;

б - при работе передачи.

При обегании ремнем шкивов в ремне возникает центробежная сила, которая стремится сбросить ремень со шкива:

,

где ρ - плотность материала ремня;

А - площадь сечения ремня;

V - скорость ремня.

При работе ременной передачи напряжения по длине ремня распределяются неравномерно. Эти напряжения складываются из напряжений от сил предварительного натяжения ремней, напряжения от окружной силы (так называемого полезного напряжения), напряжений от изгиба ремня на шкивах и напряжений от центробежных сил. Наибольшее суммарное напряжение возникает в поперечном сечении ремня в месте его набегания на малый шкив.

Скольжение ремня

В ременной передаче возникают два вида скольжения ремня по шкиву: упругое, неизбежное при нормальной работе передачи, и буксование - при перегрузке.

Упругое скольжение ремня происходит из-за разного натяжения прямолинейных ведущей и ведомой ветви ремня. Скорости прямолинейных ветвей V₁ и V₂ равны окружным скоростям шкивов, на которые они набегают. В связи с упругим проскальзыванием V₁ > V₂. Это явление характеризуется коэффициентом скольжения:

.

При нормальном режиме работы обычно ξ = 0,01...0,02.

Передаточное число ременной передачи с учетом проскальзывания:

.

Особенности клиноременных передач

Достоинства клиноременных передач по сравнению с плоскоременными повышенное сцепление ремня со шкивом, обусловленное эффектом клина; допустимость меньшего угла обхвата на малом шкиве и меньшего межосевого расстояния, возможность передачи большей мощности.

Недостатками в сравнении с плоскоременными являются: меньшая долговечность ремней из-за их значительной высоты; большая стоимость шкивов; неодинаковая работа ремней в многоручьевой передаче из-за отклонений в их длине.

Клиноременные передачи рекомендуются при малых межосевых расстояниях, больших передаточных числах, вертикальном расположении осей валов.

Клиноременная передача может работать с одним или несколькими ремнями. Допускаемые отклонения длины ремней колеблются в значительных пределах, поэтому для многоручьевых передач требуется тщательно подбирать комплекты ремней по длине. При выходе из строя одного ремня снимают весь комплект. Использование новых ремней с ремнями, бывшими в употреблении, недопустимо.

О расчете ременной передачи по тяговой способности и на долговечность

Прочность ремня не является достаточным условием для работоспособности передачи. Приводной ремень ременной передачи должен обладать определенной тяговой способностью (способностью передавать заданную нагрузку без буксования) и достаточной долговечностью.

Основным расчетом ремней считается расчет по тяговой способности. Тяговую способность передачи определяют с помощью кривых скольжения и кривых КПД, построенных экспериментально для каждого стандартного ремня. Для оценки тяговой способности передачи используется коэффициент тяги φ. С помощью значений φ определяют допускаемую окружную силу:

.

Расчет ремня на долговечность производится обычно как проверочный. Долговечность ремня зависит от числа изгибов ремня в единицу времени (числа пробегов в секунду):

,

где П, [П] - действительная и допускаемая частота пробегов ремня, с^-1;

V - скорость ремня, м/с;

L - длина ремня, м.

Практика рекомендует: для плоскоременной передачи [П]  15 с^-1, для клиноременной [П]  30 с^-1. Нормальная долговечность ремней обычно составляет 1000...5000 часов.