Геометрические зависимости.

Межосевое расстояние а ременной передачи определяет в основном конструкция привода машины. Рекомендуют:

для передач плоским ремнем

;

для передач клиновым и поликлиновым ремнем

,

где и - диаметры шкивов; - высота сечения ремня.

Рис. 13.9.

Расчетная длина ремня равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:

.

По найденному значению из стандартного ряда выбирают ближайшую большую расчетную длину ремня . При соединении концов длину ремня увеличивают на 30…200 мм.

Межосевое расстояние при окончательно установленной длине ремня :

.

Угол обхвата ремнем малого шкива:

.

Из треугольника (см. рис. 13.9.)

.

Практически не превышает , поэтому приближенно принимают рад, тогда

рад или .

Следовательно,

.

Для передачи плоским ремнем рекомендуют , клиновым или поликлиновым .

Силы в передаче.

Рис. 13.10.

В ременных передачах полезная нагрузка передается силами трения (между ремнем и шкивом), создаваемыми предварительным натяжением ремня силой . В состоянии покоя и при холостом ходе каждая ветвь ремня натянута одинаково с силой (рис. 13.10., а). При рабочем ходе, т. е. при передаче вращающего момента , происходит перераспределение натяжений в ветвях ремня: натяжение в ведущей ветви увеличивается до , а в ведомой уменьшается до (рис. 13.10., б). Из условия равновесия шкива имеем:

,

или

,

где - окружная сила, передаваемая ремнем, кН.

При работе передачи без учета центробежных сил геометрическая длина ремня остается неизменной, так как дополнительное удлинение ведущей ветви компенсируется равным сокращением ведомой ветви. Поэтому сумма натяжений ветвей под нагрузкой и на холостом ходу остается постоянной:

.

Получим:

; .

При обегании ремнем шкивов на него действуют центробежная сила:

,

где А – площадь сечения ремня, мм; - плотность материала, кг/м; v - скорость ремня, м/с.

Эти уравнения устанавливают изменение натяжений F₁ и F₂ в зависимости от сил F_t и F₀, но не вскрывают тяговой способности передачи, которая связана силой трения между ремнем и шкивом. Эта связь без учета центробежных сил установлена уравнением Эйлера:

где е — основание натурального логарифма; f - коэффициент трения (для резинотканевых ремней f ≈ 0,35); α_с - угол скольжения (для гарантий от пробуксовки принимают α_с≈0,7 α1). Формула показывает, что отношение F₁/F₂, а, следовательно, и сила F_t зависят от угла скольжения и коэффициента трения (выгодно увеличивать оба параметра).

При обегании ремнем шкивов в ремне возникает дополнительная сила натяжения от действия центробежных сил:

,

где ρ - плотность материала ремня, кг/м; А - площадь поперечного сечения ремня, м. Сила ослабляет полезное действие предварительного натяжения F₀. Она отбрасывает ремень от шкива и тем самым понижает тяговую способность передачи. Однако влияние силы , на работоспособность передачи существенно сказывается только при м/с.

Таким образом, натяжение в ведущей и ведомой ветвях ремня при работе:

,

и для холостого хода .

Ветвь ремня, набегающую на ведущий шкив, называют ведущей, а ветвь ремня, сбегающую с него, - ведомой.

Нагрузка на валы и подшипники. Силы натяжения ветвей ремня нагружают валы и подшипники. Из треугольника Oab (см. рис. 13.11.) равнодействующая сила:

,

где - угол обхвата.

Рис. 13.11.

Направление силы принимают по линии центров шкивов передачи. Обычно в 2…3 раза больше окружной силы , что является серьезным недостатком ременных передач.