Тяговая способность и КПД передачи
Начальное натяжение ремня – необходимое условие работы ременной передачи. Сила Fнач (начального натяжения ремня) вызывает в его ветвях силы , где γ – угол наклона ветви ремня к линии центров передачи. При действии вращающего момента T1 силы в ветвях будут равны F1 и F2.
Рис. 3.7
Напряжения в 'сечениях ведущей и ведомой ветвей ремня от начального натяжения
(3.9)
и при действии внешней нагрузки
(3.10)
где А – площадь поперечного сечения ремня.
Наибольшие напряжения испытывают наружные волокна в зоне контакта ремня с малым шкивом. Здесь к основным растягивающим напряжениям
от полезной нагрузки добавляются дополнительные напряжения растяжения
и
соответственно от центробежных сил и изгиба ремня (как стержня) вокруг шкива, следовательно,
(3.11)
Фактическую тяговую способность передачи характеризует окружная сила Ft или вращающий момент T1, который может развить ведущий шкив.
(3.12)
где – коэффициент тяги.
Из равенства (3.12) видно, что тяговая способность передачи возрастает при увеличении силы Fо начального натяжения ветвей ремня и коэффициента тяги . С увеличением силы Fо возрастает сила натяжения F1 ведущей ветви под нагрузкой и существенно снижается долговечность ремня.
Для получения высокой тяговой способности передач с плоским ремнем рекомендуется обеспечивать α≥1500.
Благодаря хорошему сцеплению ремня со шкивом клиноременные передачи хорошо работают при углах обхвата α≥1200.
Коэффициент тяги
(3.13)
Экспериментально установлено, что коэффициенты тяги и упругого скольжения ремня ε взаимосвязаны (кривая скольжения, рис. 3.9).
Рис.3.9. Кривая скольжения и зависимость
КПД от коэффициента тяги в клиноременной
Передаче
КПД передач. При работе плоскоременной передачи часть энергии расходуется на упругий гистерезис при циклическом деформировании ремня (растяжение, сдвиг, изгиб), на скольжение ремня по шкивам, аэродинамическое сопротивление движению ремня и шкивов, а также трение в подшипниках валов передачи.
В клиноременной передаче к этим потерям добавляются потери на трение при радиальном перемещении ремня в процессе входа его в канавку и выхода из нее.
КПД ременной передачи
(3.14)
зависит от коэффициента тяги (см. соотношение (3.12)) и соответствующего ему коэффициента относительного скольжения ремня ε (см. рис. 3.9). Наибольший КПД соответствует некоторому значению
на линейном участке кривой скольжения. Когда
, КПД снижается из-за нарастания потерь на трение.
При оптимальной нагрузке = 0.97-0.98 – для плоскоременной передачи и 0.92-0.97 – для клиноременной передачи.