Детали машин и основы конструирования.-1

Эти формулы устанавливают связь сил натяжения ветвей работающей передачи с нагрузкой Ft и факторами трения/ и а ск. Они позволяют также определить минимально необходимое предварительное натяжение ремня F0yпри котором еще возможна передача заданной нагрузки Ft.

При движении ремня со скоростью V (рис. 5.9) на каждый его элемент с массой dШу расположенный в пределах угла обхвата, действуют элемен­ тарные центробежные силы dC. Действие этих сил вызывает дополнитель­ ное натяжение Fy во всех сечениях ремня.

Fv = p A V 2,

где р - плотность материала ремня; А - площадь поперечного сечения ремня.

Натяжение Fy ослабляет полезное действие предварительного натя­ жения FQ. Оно уменьшает силу трения и тем самым понижает нагрузочную способность передачи.

5.2.5. Нагрузка на валы и подшипники

Силы натяжения ветвей ремня нагружают валы и подшипники. Из треугольника ОаЬ (рис. 5.10) равнодействующая сила

^оп = 2FQ sin Y .

Направление силы Fon принимают по линии центров передачи. Обычно Fon в 2...3 раза больше окружной силы Fh что является круп

ным недостатком ременных передач.

F0

Рис. 5.10. К определению нагрузки на валы ременной передачи

5.2.6.Напряжения в ремне

Наибольшие напряжения создаются в ведущей ветви ремня. Они складываются из а„ а у и a Hj:

Ft

где а п = —-— так называемое полезное напряжение; ао - напряжение от

А

предварительног о натяжения.

Так как Ft = Fj - F 2 , то полезное напряжение

a n = a j - а 2.

По оси абсцисс графика откладывают нагрузку, выраженную через

р

коэффициент тяги (р = ----- , 2F0

и КПД передачи rj. При испытании постепенно повышают нагрузку Ft при постоянном натяжении F\ + F2 = 2Fo, замеряя при этом скольжение и КПД передачи.

При возрастании коэффициента тяги от нуля до критического значе­ ния (ро наблюдается только упругое скольжение. В этой зоне упругие де­ формации ремня приближенно подчиняются закону Гука, поэтому кривая скольжения близка к прямой. При значении сро окружная сила Ft достигает значения максимальной силы трения, дуга покоя исчезает, а дуга скольже­ ния а ск распространяется на весь угол обхвата (см. рис. 5.6).

При увеличении коэффициента тяги от сро До (ртах работа передачи становится неустойчивой. К упругому скольжению прибавляется частич­ ное буксование, которое по мере увеличения (р растет, ремень быстро из­ нашивается, КПД передачи резко падает. При (ртах наступает полное бук­ сование, ведомый шкив останавливается, КПД падает до нуля.

Согласно кривой скольжения коэффициент тяги ср следует принимать близким к ф0, последнему соответствует т|тахРабота при ф > Фо допуска­ ется только при кратковременных перегрузках, например в период пуска. Значения ф0 устанавливают экспериментально для каждого типа ремня. Для плоских ремней ф0= 0,4...0,5, для клиновых ремней ф0= 0,7...0,8.

Таким образом, кривая скольжения отражает явления, происходящие в ременной передаче, и совместно с кривой КПД характеризует ее работу в данных условиях. Критерием рациональной работы ремня служит коэффи­

циент тяги фо, значение которого определяет допускаемую окружную силу:

[^ ]о = 2 ф 0^0-

Допускаемое полезное напряжение

[стп1о = 2Ф0 СТ0 -

Кривые скольжения получают при испытаниях ремней на типовых стендах при типовых условиях: а = 180°, V = 10 м/с, нагрузка спокойная, передача горизонтальная.

От значений [ап]о для типовой передачи переходят к допускаемым полезным напряжениям [ап] для проектируемой передачи с помощью кор­ ректирующих коэффициентов

[а п] = [а п ] о Са Су Ср Се ,

где Са - коэффициент угла обхвата, учитывающий снижение тяговой спо­ собности передачи с уменьшением угла обхвата; Су - скоростной коэффи­ циент, вводимый только для передач без автоматического регулирования натяжения и учитывающий уменьшение прижатия ремня к шкиву под дей­ ствием центробежных сил; Ср - коэффициент режима нагрузки, учиты­ вающий влияние периодических колебаний нагрузки на долговечность ремня; С© - коэффициент, учитывающий угол наклона линии центров пе­ редач.

Эта формула является общей для всех типов ременных передач. На практике в таком виде ее используют только для плоскоременных передач. При расчете клиноременных и поликлиноременных передач вводят и дру­ гие корректирующие (поправочные) коэффициенты.

Значения поправочных коэффициентов приведены в табл. 5.5-5.11.

П р и м е ч а н и е : при двухсменной работе Ср следует понижать на 0,1; при трех­ сменной - на 0,2.

Допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем или поликлиновым ремнем с десятью клиньями в реальных условиях работы

Значения [PQ] для клиновых и поликлиновых ремней приведены в табл. 5.13.

Таблица 5.13 Допускаемая приведенная мощность [Ро] (кВт), передаваемая одним клиновым ремнем, узким клиновым ремнем, поликлиновым ремнем

5.2.9. Долговечность ремня

Долговечность ремня определяется в основном его сопротивлением усталости, которое зависит не только от значений напряжений, но и от числа циклов напряжений, т.е. от числа пробегов ремня в единицу време­ ни.

Под влиянием циклического деформирования и сопровождающего его внутреннего трения в ремне возникают усталостные разрушения - трещи­ ны, надрывы. Ремень расслаивается, ткани перетираются.

Полный цикл напряжений соответствует одному пробегу ремня, при котором четыре раза меняются напряжения (см. рис. 5.11). Число пробегов ремня за весь срок работы передачи.

и - у ф ] .

где V- скорость ремня, м/с; / - длина ремня, м; [£/] - допускаемая частота пробегов, с 1

Практика рекомендует:

-1 - для плоскоременной передачи [U] < 15 с~

-1 - для клиноременной и поликлиноременной [Щ<>30 с“

Чем больше U, тем выше частота циклов и меньше срок службы рем­ ня. Соотношение U < [U] условно выражает долговечность ремня, и его соблюдение гарантирует срок службы 1000...5000 ч.

В основе создаваемых в настоящее время методов расчета ремней на долговечность лежит уравнение наклонного участка кривой усталости (рис- 5.13), по которому наи­ большее напряжение в ремне

< W = C !N Vm,

где С и т - постоянные, оп­ ределяемое эксперименталь­ но Длн каждой конструкции рем№ N число циклов на­ гружения за полный срок службу.

Отсутствие достаточных экспериментальных Данных пока не позволя­ ет рассчитывать ремни на долговечность, поэтомУ ограничиваются про­ веркой частоты пробегов С/, а также выбором d\ в рекомендуемых преде­ лах. ГОСТ 1284.3-80 для клиновых ремней рекомендуем оценивать долго­ вечность по формуле