14.3. Достоинства и недостатки ременных передач трением

Достоинства:

1. возможность передачи движения на значительные расстояния;

2. возможность работы с высокими скоростями;

3. плавность и малошумность работы;

4. предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки и ударов;

5. защита от перегрузки за счет проскальзывания ремня по шкиву;

6. простота конструкции, отсутствие необходимости смазочной системы;

7. малая стоимость.

Недостатки:

1. значительные габариты;

2. значительные силы, действующие на валы и опоры;

3. непостоянство передаточного отношения;

4. малая долговечность ремней в быстроходных передачах;

5. необходимость защиты ремня от попадания масла.

Плоские ремни  отличаются большой гибкостью из-за малого отношения толщины ремня к его ширине. Наиболее перспективны синтетические ремни ввиду их высокой прочности и долговечности. Несущий слой этих ремней выполняется из капроновых тканей, полиэфирных нитей. Материал фрикционного слоя – полиамид или каучук.

Клиновые ремни имеют трапециевидное сечение с боковыми рабочими сторонами , соприкасающимися с канавками на шкивах. Благодаря клиновому действию ремни этого типа обладают повышенным сцеплением со шкивами. Клиновые ремни при том же натяжении обеспечивают примерно втрое большую силу трения по сравнению с плоскими ремнями. Из-за большой высоты сечения в клиновых ремнях возникают значительные напряжения при изгибе ремня на шкивах. Эти напряжения являются переменными и вызывают усталостное разрушение ремня.

Поликлиновые ремни – бесконечные плоские ремни с продольными клиновыми ребрами на внутренней поверхности. Эти ремни сочетают гибкость плоских ремней и повышенное сцепление со шкивами, характерное для клиновых ремней.

Многопрофильные ремни состоят из двух – четырех клиновых, соединенных между собой тканевым слоем и применяются вместо комплектов клиновых ремней.

Круглые ремни выполняют резиновыми диаметром от 3 до 12 мм, используются для передачи небольших мощностей в приборах и бытовой технике.

Ремни квадратного сечения используют для передачи небольших мощностей с приборах.

30. Силы в ремнях ременных передачах.

Окружная сила на шкивах (Н):

, ( 14.11 )

где T₁ – вращающий момент, Н м, на ведущем шкиве диаметром d₁, мм; P₁ – мощность на ведущем шкиве, кВт.

С другой стороны, F_t = F₁ - F₂, где F₁ и F₂ - силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня под нагрузкой. Сумма натяжений ветвей при передаче полезной нагрузки не меняется по сравнению с начальной: F₁ + F₂ = 2F₀. Решая систему двух уравнений, получаем:

F₁ = F₀ + F_t/2, F₂ = F₀ – F_t/2. ( 14.12 )

Сила начального натяжения ремня F₀ должна обеспечивать передачу полезной нагрузки за счет сил трения между ремнем и шкивом. При этом натяжение должно сохраняться долгое время при удовлетворительной долговечности ремня. С ростом силы несущая способность ременной передачи возрастает, однако срок службы уменьшается.

Соотношение сил натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня без учета центробежных сил определяют по уравнению Эйлера, выведенному им для нерастяжимой нити, скользящей по цилиндру. Записываем условия равновесия по осям x и y элемента ремня с центральным углом d (рис. 14.6). Принимаем, что и, тогда,

( 14.13 )

, ( 14.14 )

Рис. 14.6

где dF_n – нормальная сила реакции, действующая на элемент ремня от шкива; f –коэффициент трения ремня по шкиву. Из ( 14.13 ) имеем:

. Подставим значение в ( 14.14 ), пренебрегая членомв связи с его малостью. Тогдаи

( 14.15 )

Интегрируем по дуге скольжения, подставляя пределы F₁, F₂, 0, 

, .

После потенцирования имеем: , ( 14.16 )

где e – основание натурального логарифма,  - угол, на котором происходит упругое скольжение, при номинальной нагрузке .

Полученная зависимость показывает, что отношение F₁/F₂ сильно зависит от коэффициента трения ремня на шкиве и угла . Но эти величины являются случайными, в условиях эксплуатации могут принимать весьма различные значения из числа возможных, поэтому силы натяжения ветвей в особых случаях уточняют экспериментально.

Обозначая  и учитывая, что , имеем

и . ( 14.17 )