Напряжения в ремне
Наибольшее напряжения действуют в ведущей ветви ремня. Они складываются из 1, v и и, значения которых следующие
(5.14)
где А = b - площадь поперечного сечения ремня.
Учитывая формулу (5.10), напряжение 1 можно представить в виде
(5.15)
где
(5.16)
F – так называемое полезное напряжение, 0 – напряжение от предварительного напряжения.
|
Согласно формуле (5.8) полезное напряжение можно представить как разность напряжений ведущей и ведомой ветвей: F = 1 - 2. В той части ремня, которая огибает шкив, возникают напряжения изгиба (рис.5.7). по закону Гука
где - относительное удлинение напряженных волокон; Е – модуль упругости. |
Рис.5.7 |
Известно, что при чистом изгибе = y/r. Здесь у – расстояние до нейтрального слоя; r – радиус кривизны нейтрального слоя.
Для ремня, огибающего шкив, у = /2, r D/2. При этом = /D,
(5.17)
Формула (5.17) позволяет отметить, что основным фактором, определяющим величину напряжений изгиба, является отношение толщины ремня к диаметру шкива. Чем меньше это отношение, тем меньше напряжение изгиба в ремне.
Суммарное максимальное напряжение в ведущей ветви в месте набегания ремня на малый шкив
(5.18)
Эпюра распределения напряжений по длине ремня изображена на рис.5.8.
Рис.5.8
Влияние отдельных составляющих суммарного
напряжения на тяговую способность передачи
и долговечность ремня.
Рекомендации по выбору основных
параметров передачи
Тяговая способность передачи характеризуется величиной максимально допустимой окружной силы Ft или полезного напряжения F.
Учитывая формулу (5.12), нетрудно убедиться, что допустимое по условию отсутствие буксования F возрастает с увеличением напряжения от предварительного натяжения 0.
(5.19)
Однако практика показывает значительное снижение долговечности ремня с увеличением 0.
Оценивая величину напряжений от центробежных сил можно отметить, что их влияние несущественно.
Сопоставляя величины различных составляющих суммарного напряжения в ремне и учитывая, что по соображениям компактности в передачах стремятся принимать низкие значения D/, можно отметить напряжения изгиба как наибольшие. Часто эти напряжения в несколько раз превышают все другие составляющие суммарного напряжения в ремне.
В отличие от 0 и F увеличение и не способствуют повышению тяговой способности передачи. Более того, напряжения изгиба как периодически изменяющиеся являются главной причиной усталостного разрушения ремней.
Поэтому на практике величину и ограничивают минимально допускаемыми значениями отношения D/ [см.формулу (5.25)].
Долговечность ремня зависит не только от величины напряжений, но также от характера и частоты цикла изменения этих напряжений.
Скольжение в передаче
Исследования Н.Е.Жуковского показали, что в ременных передачах следует различать два вида скольжения ремня по шкиву: упругое скольжение и буксование. Упругое скольжение наблюдается при любой нагрузке передачи, а буксование только при перегрузке.
Разность натяжения ведомой и ведущей ветвей, создаваемая нагрузкой, вызывает упругое скольжение в ременной передаче.
Разность скоростей 1 и 2 учитывается в формулах (5.2) и (5.3) коэффициентом скольжения .
По мере увеличения нагрузки (увеличения ) разность окружных скоростей возрастает, а передаточное отношение изменяется.
Упругое скольжение является причиной некоторого непостоянства передаточного отношения в ременных передачах.
При перегрузке передачи ремень начинает скользить по всей поверхности соприкосновения со шкивом. Такое скольжение получило название буксования. При буксовании ведомый шкив останавливается, а к.п.д. передачи становится равным нулю.