Основы расчета ременных передач
РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Общие сведения
Принцип действия и классификация.Схема ременной передачи изображена на рис. 1. Передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивами и ремнем вследствие натяжения последнего.
В зависимости от формы поперечного сечения ремня различают: плоскоременную (рис. 1, а), клиноременную (рис. 1, б) и кругло-ременную (рис. 1, в) передачи.
Рис.1
Оценка и применение.Ременная передача является одним из старейших типов механических передач, сохранивших свое значение до последнего времени. По сравнению с другими типами передач ременная обладает рядом особенностей, которые определяют целесообразность ее применения. Для оценки ременной передачи сравним ее с зубчатой передачей, как наиболее распространенной. При этом можно отметить следующие основные преимущества ременной передачи: возможность передачи движения на значительное расстояние (до 15 м и более); плавность и бесшумность работы, обусловленные эластичностью ремня и позволяющие работать при высоких скоростях; предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня; предохранение механизмов от перегрузки за счет возможного проскальзывания ремня; простота конструкции и эксплуатации (передача не требует смазки).
Основными недостатками ременной передачи являются: повышенные габариты (для одинаковых условий диаметры шкивов примерно в пять раз больше диаметров зубчатых колес); некоторое непостоянство передаточного отношения, вызванное зависимостью скольжения ремня от нагрузки; повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (увеличение нагрузки на валы в 2...3 раза по сравнению с зубчатой передачей); низкая долговечность ремней (в пределах от 1000 до 5000 ч).
Ременные передачи применяют преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях.
Мощность современных передач не превышает обычно 50 кВт. В комбинации с зубчатой передачей ременную передачу устанавливают обычно на быстроходную ступень, как менее нагруженную.
В современном машиностроении наибольшее распространение имеют клиновые ремни. Применение плоских ремней старой конструкции значительно сократилось. Плоские ремни новой конструкции (пленочные ремни из пластмасс) получают распространение в высокоскоростных передачах. Круглые ремни применяют только для малых мощностей: в приборах, машинах домашнего обихода и т. п.
Основы расчета ременных передач
Теоретические основы расчета являются общими для всех типов ремней.
Критерии работоспособности и расчета.Основными критериями работоспособности ременных передач являются: тяговая способность, определяемая силой трения между ремнем и шкивом, долговечность ремня, которая в условиях нормальной эксплуатации ограничивается разрушением ремня от усталости.
В настоящее время основным расчетом ременных передач является расчет по тяговой способности. Долговечность ремня учитывают при расчете путем выбора основных параметров передачи в соответствии с рекомендациями, выработанными практикой.
Кинематические параметры.Окружные скорости на шкивах
v1 = πd1n1/60; v2 = πd2n2/60. (1)
Учитывая упругое скольжение ремня, можно записать v2<v1 или
v2= v1 (1-ε), (2)
где ε — коэффициент скольжения.
При этом передаточное отношение
i=n1/n2=vld2/(v2dl)=d2/[d1(l- ε)]. (3)
В дальнейшем показано, что величина ε зависит от нагрузки, поэтому в ременной передаче передаточное отношение не является строго постоянным. При нормальных рабочих нагрузках ε ≈,01...0,02. Небольшая величина ε позволяет приближенно принимать
i≈d2 / d1 (4)