Р еменные передачи

Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с натяжением, передает окружную силу с помощью трения.

Преимущества.

• Плавность и бесшумность работы.

• Простота конструкции и эксплуатации (не нужна смазка).

• Передача движения на большие расстояния (a 15 м).

Недостатки.

• Повышенные габариты (диаметры в 5 раз больше зубчатых колес).

• Повышенные нагрузки на валы и опоры из-за предварительного натяжения ремня.

• Низкая долговечность ремней (1000….5000 часов).

Критерии работоспособности

1. Тяговая способность – сила трения между ремнем и шкивом.

2. Долговечность ремня – в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости.

Главным является расчет по тяговой способности. Долговечность ремня учитывают путем выбора основных параметров передачи.

Окружная скорость на шкивах:

; .

Из-за упругого скольжения ремня v₂<v₁; v₂=v₁(1 – ε), ε =0,01…0,02 – коэффициент скольжения.

Передаточное отношение передачи равно:

Из-за вытяжки и провисания ремня значения угла обхвата α и длина не являются точными и определяются приближенно:

Sin (β/2) = β/2 <15º рад.

, при известных d₁,d₂ и a.

– при заданной длине .

Силовые зависимости

F₀ – предварительное натяжение ремня.

F₁ и F₂– натяжение ведущей и ведомой ветвей.

^- окружная сила передачи.

F_t = F₁ – F₂ F₁= F₀+0,5F_t

F₁ +F₂ =2F₀ F₂= F₀ – 0,5F_t

Два уравнения с тремя неизвестными. Дополнительное уравнение, вскрывающее тяговую способность передачи, которая связана со значением силы трения между ремнем и шкивом, получено Эйлером, т.е. ,

где f – коэффициент трения. В результате совместного решения трех уравнений получены выражения:

Отсюда минимально необходимое предварительное натяжение ремня

.

Если , то начнется буксование ремня. Из формулы следует, что увеличение f и α благоприятно отражается на тяговой способности передачи. Эти выводы использованы при создании конструкции клиноременной передачи (f) и передачи с натяжным роликом .

При высоких скоростях (v > 20 м/с) возникают центробежные силы F_ν , которые ослабляют полезное действие предварительного натяжения.

,

где ρ - плотность материала ремня; A – площадь поперечного сечения (); в, δ – ширина и толщина плоского ремня.

Напряжения в ремне. Наибольшие напряжения создаются в ведущей ветви ремня, складываются из 3-х напряжений σ₁, σ_в и σ_и :

σ₁ – напряжение от усилия F₁ в ветви;

σ_в – от натяжения под действием силы F_v (в пределах угла обхвата α);

σ_и– действует в той части ремня, которая огибает шкив – напряжение изгиба.

Максимальное напряжение имеет место на дуге покоя ведущего малого шкива, т.е.

σ_max= σ₁+ σ_v + σ_u ;

σ₁=F₁/A; σ_v=Fv/A=ρv²; σ_u=E δ/d_1.

где Е– модуль упругости; δ– толщина ремня; d₁-диаметр шкива.

Напряжение σ₁ включает так называемое полезное напряжение и напряжение от предварительного натяжения, т.к.

F₁= F₀+0,5F_t .

Напряжение изгиба имеет наибольшее влияние на долговечность ремня. С целью увеличения долговечности ограничивают минимально допустимые значения диаметров ведущих шкивов. Обычно δ/d = 1/30… 1/40. Срок службы ремня можно увеличить путем уменьшения частоты пробегов ремня u=v/l (c^-1).

Скольжение в передаче

Н.Е.Жуковский установил два вида скольжения ремня по шкиву: упругое скольжение и буксование (опыты описаны в учебнике). Упругое скольжение наблюдается при любой нагрузке передачи, а буксование – только при перегрузке. Чем больше Ft, тем больше дуга упругого скольжения и меньше дуга покоя (см. рис.). При увеличении Ft до значения, равного запасу сил трения, дуга покоя станет равной нулю, а дуга упругого скольжения распространится на весь угол обхвата α – равновесие нарушается (буксование).

Для ненагруженной передачи отметим участок ремня длиной , а затем дадим нагрузку. При прохождении ведущей ветви (нижний на рис.) отмеченный участок удлинится до (λ + Δ), а на ведомой сократится до (λ - Δ). Отсюда разница в скоростях:

для ведущего шкива ;

для ведомого шкива .

t – время пробегания отмеченного участка ремня на шкивах. Относительное скольжение

.

С ростом нагрузки увеличивается Δ, а следовательно разность скоростей v₁ и v_2. Меняется и передаточное отношение передачи.

Работоспособность ременной передачи

Работоспособность ременной передачи характеризуется кривыми скольжения и КПД , полученными в результате испытания ремней. На графике по оси ординат отсчитывают относительное скольжение ε и КПД, а по оси абсцисс – нагрузку передачи, которую выражают через коэффициент тяги

.

Коэффициент тяги показывает, какая часть предварительного натяжения ремня F₀ используется полезно для передачи нагрузки Ft.

Рабочую нагрузку рекомендуют выбирать вблизи критического значения φ₀ и слева от него. Размер зоны частичного буксования определяет способность передачи воспринимать кратковременные перегрузки. Для клиновых ремней φ_max/φ₀ =1,5… 1,6.

ЛЕКЦИЯ №15