Лекции ДМ и ОК / ЛЕКЦИЯ 13

90

ЛЕКЦИЯ 13

Ременные передачи

Скольжение ремня

Два вида скольжения ремня по шкиву: упругое  неизбежное при нормальной работе передачи; буксирование  при перегрузке.

Когда ремень обегает ведущий шкив, его натяжение падает от до (рис. 18.6), ремень укорачивается и отстает от шкива  возникает упругое скольжение.

Когда ремень обегает ведомый шкив натяжения ремня возрастает от до , он удлиняется и опережает шкив.

Упругое скольжение ремня происходит не на всей дуге обхвата, а лишь на ее части  дуге скольжения , которая всегда располагается со стороны сбегания ремня со шкива. Со стороны набегания ремня на шкив имеется дуга покоя , на который сила в ремне не меняется, оставаясь равной натяжению набегающей ветви.

, (18.12)

где  - дуга обхвата ремнем шкива.

Рис. 18.6. Скольжение в ременной передаче

Упругое скольжение ремня неизбежно в ременной передаче, оно возникает в результате разности натяжений ведущей и ведомой ветвей.

По мере роста уменьшается дуга покоя , следовательно уменьшается запас сил трения. При значительной перегрузке и ремень скользит по всей поверхности касания с ведущим шкивом  буксует. Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом скольжения 

, (18.13)

где и - окружные скорости ведущего и ведомого шкивов. При нормальном режиме работы .

Вследствие упругого скольжения и передаточное отношение i ременной передачи имеет некоторое непостоянство

. (18.14)

Напряжения в ремне

Вследствие того, что при работе ременной передачи усилия в ветвях различны, то и напряжения по длине ремня распределяются неравномерно (рис. 18.7).

Рис. 18.7. Эпюра напряжений в ремне при работе передачи

В ремне возникают следующие напряжения.

1. Предварительное напряжение

При холостом ходе каждая ветвь натянута с силой , и испытывает деформацию осевого растяжения-сжатия, тогда

, (18.15)

где A  площадь поперечного сечения ремня. Из условия долговечности рекомендуется:

 для плоских ремней МПа;

 для клиновых ремней МПа.

2. Полезное напряжение (удельная окружная сила)

или , (18.16)

где  напряжение ведущей ветви ;

 напряжение ведомой ветви .

Величиной оценивается тяговая способность ременной передачи.

3. Напряжение изгиба .

Возникает в ремне при огибании им шкивов (рис. 18.8). Считая, что ремень испытывает деформацию чистого изгиба, используем закон Гука:

, (18.17)

где  относительное удлинение волокон в растянутой зоне при изгибе; - максимальное расстояние от нейтральной линии до крайнего волокна; - кривизна ремня по нейтральному слою.

. (18.18)

Величиной  в знаменателе пренебрегаем по сравнению с D и получаем

, (18.19)

где E  модуль упругости ремня.

Рис. 18.8. К изгибу ремня на шкиве

Из формулы следует, что на малом шкиве напряжение изгиба будет большим. изменяется по отнулевому циклу и является главной причиной усталостного разрушения ремня.

Напряжение изгиба не влияет на тяговую способность ремня.

4. Напряжение от центробежных сил :

. (18.20)

Наибольшее суммарное напряжение возникает в поперечном сечении ремня в месте его набегания на малый шкив. Оно сохраняется по всей дуге покоя.

4.7.9. Кривые скольжения

Тяговая способность ременной передачи обуславливается сцеплением ремня со шкивами.

Исследуя тяговую способность, строят графики  кривые скольжения и КПД (рис. 18.9); на базе этих графиков разработан метод расчета ременных передач.

По оси абсцисс графика откладывают нагрузку, выраженную через коэффициент тяги 

(18.21)

По оси ординат коэффициент скольжения -  и к.п.д. - ;

Рис. 18.9. Кривые скольжения и к. п. д.

В зоне, где наблюдается упругое скольжение. В этой зоне упругие деформации ремня подчиняются закону Гука.

При .

При , работа передачи становится неустойчивой, появляется частичное буксирование, КПД падает, ремень быстро изнашивается.

При  наступает полное буксирование, ведомый шкив останавливается, . Т. е. коэффициент тяги  надо принимать близким или равным , которому соответствует .

Значение устанавливается экспериментально, для каждого типа ремня. Т. е. критерием рациональной работы ремня служит коэффициент тяги , величина которого определяет допускаемую окружную силу :

. (18.22)

Допускаемая удельная окружная сила

Допускаемая приведенная удельная окружная сила в ремне определяется по формуле:

. (18.23)

Она зависит от типа ремня, его толщины, диаметра шкива , скорости ремня и предварительного напряжения . Значение получают в результате обработки многочисленных кривых скольжения.

Расчет ременной передачи ведут по допускаемой удельной окружной силе :

, (18.24)

где  коэффициент угла обхвата;  скоростной коэффициент;  коэффициент нагрузки и режима работы;  коэффициент, учитывающий вид передачи и ее расположение.

Виды разрушения ремня

Усталостное разрушение

При изгибе ремня возникает внутреннее трение между слоями ремня, которое при циклическом изменении приводит к усталостному разрушению.

Перегрев ремня

Температура возникает в результате упругого скольжения и внутреннего трения. Перегрев отрицательно влияет на физико-механические свойства ремня и срок его службы.

Износ ремня

Возникает вследствие упругого скольжения и частичного буксирования.

Расчет по тяговой способности

Является основным и сводится к определению расчетной площади ремня

, (18.25)

где F_t – передаваемая окружная сила; - допускаемая удельная окружная сила в ремне, полученная согласно кривым скольжения.

Долговечность ремня

Долговечность ремня определяется в основном его усталостной прочностью. Полное число пробегов ремня за весь срок работы передачи пропорционально числу пробегов в секунду

, (18.26)

где v  скорость ремня, м/c; l  длина ремня, м; [U]  допускаемое число пробегов ремня, с^1. Для плоскоременной передачи c^1, для клиноременной передачи c^1; U  число пробегов ремня в сек.