Главная Генератор

Клиноременная зубчатая передача. Детали ременных передач

Ременной передачей называется кинематический механизм передающий энергию с помощью гибкой связи использующей трение между ремнем и шкивом.

Составными частями ременной передачи являются расположенные на некотором расстоянии друг от друга ведущий и ведомый шкивы, которые огибаются специальным приводным ремнем.

Уровень передаваемой нагрузки при ременной передаче зависит от таких факторов, как напряжение натяжения ремня, коэффициент трения и угол обхвата шкива.

Ременные передачи

Ременные передачи бывают различных типов и классифицируются в зависимости о того, какую форму имеет поперечное сечение ремня. По этому критерию специалисты различают передачи круглоременные, клиноременные и плоскоременные. При этом в технике наиболее распространены клиновидные и плоские ремни.

Главным преимуществом плоских ремней является то, что их напряжение в местах соприкосновения со шкивами минимально, а клиновидных – то, что, благодаря своему профилю, они характеризуются повышенной тяговой способностью. Что касается круглых ремней, то их чаще всего можно встретить в машинах и механизмах, имеющих относительно небольшие размеры, к примеру, приборах, настольных станках, оборудовании пищевой и швейной промышленности.

Достоинства и недостатки ременных передач

Основными плюсами, которые имеют ременные передачи , являются следующие: несложная конструкция и невысокая стоимость; возможность обеспечения трансляции вращательного момента на большие расстояния; простота в эксплуатации и обслуживании; безударность работы и плавность хода.

В то же самое время ременные передачи имеют и целый ряд недостатков, к которым следует отнести: относительно большие размеры не позволяющие использовать их в ряде случаев; недолговечность при использовании на быстроходных механизмах; невозможность обеспечения постоянного передаточного отношения ввиду проскальзывания ремня; большие нагрузки на опоры и валы.

Следует также подчеркнуть, что надежность ременных передач существенно ниже, чем трансмиссий других типов, поскольку не исключены и достаточно часто случаются обрывы ремней и их соскакивания со шкивов. Именно поэтому ременные передачи требуют большего внимания с точки зрения обслуживания, и за ними нужно постоянно следить.

Типы плоскоременных передач

В зависимости от того как расположены оси шкивов, а так же от их назначения плоскоременные передачи разделяются на следующие типы: открытые передачи, передачи со ступенчатыми шкивами, перекрестные передачи и передачи с натяжным роликом.

Открытые передачи, характеризуются параллельными осями и тем, что шкивы вращаются в одном и том же направлении.

Передачи со ступенчатыми шкивами обеспечивают возможность изменения угловой скорости вращения ведомого вала при постоянной скорости ведущего вала.

У перекрёстных передач шкивы вращаются в противоположных направлениях, а их оси параллельны.

Передачи с натяжным роликом обеспечивают натяжение ремня в автоматическом режиме и увеличение угла обхвата шкива с небольшим диаметром.

Основными материалами для изготовления плоских ремней являются кожа, шерстяные, прорезиненные и хлопчатобумажные ткани, причем они могут иметь различную ширину. Какие именно из них используются в каждом конкретном случае, зависит от назначения ремня и условий его эксплуатации. Кроме того, немаловажное значение имеет и та нагрузка, которую будет испытывать ремень во время функционирования передачи.

Конструкция плоскоременной передачи относительно несложная, ее можно с успехом применять тогда, когда требуется высокие скоростные характеристики кинематических механизмов и большие расстояния между осями шкивов.

Клиноременная передача

Основным признаком клиноременной передачи является то, что ее приводной ремень имеет трапециевидное сечение с углом профиля, равным 40 ° . По сравнению с ремнем плоского типа она способна передавать достаточно большие тяговые усилия, однако КПД ее существенно ниже.

Главная функция любого приводного ремня – это передача тягового усилия, и поэтому ему необходимо быть прочными, износостойкими, долговечными, обеспечивать хорошее сцепление со шкивами и при этом быть относительно недорогими.

Основная сфера использования клиноременных передач – машины и механизмы с малыми межосевыми расстояниями и большими передаточными отношениями. Оси валов при этом чаще всего располагаются в вертикальной плоскости.

Зубчатые ремни

Зубчатые ремни чаще всего изготавливаются из такого прочного и современного синтетического материала, как полиамид. В них довольно удачно сочетаются преимущества, которые имеют зубчатые зацепления и плоские ремни.

Эти ремни на своих рабочих поверхностях имеют небольшие выступы, которые во время работы входят в небольшие выемки, расположенные на шкивах. Они неплохо подходят для тех передач, которые передают вращение на высоких скоростях, а межосевое расстояние при этом невелико.

Шкивы для ременных передач

Для плоскоременных передач самой предпочтительной формой рабочей поверхности, которую имеет шкив, является гладкая поверхность, имеющая некоторую выпуклость. Что касается клиновидных ремней, то у них рабочими являются боковые поверхности шкивов. Шкивы изготавливаются из таких материалов, как сталь, пластические массы, алюминиевые сплавы и чугун.

Тип ремня	Обозначение сечения	Размеры сечения, мм			Предельная длина L p , мм	Минимальный диаметр шкива d p min, мм	Размеры канавок в шкивах, мм
Тип ремня	Обозначение сечения	l p	ω	Т 0	Предельная длина L p , мм	Минимальный диаметр шкива d p min, мм	b	h	e	f	α град при d p min	d p > при α=40°
Нормального сечения (ГОСТ 1284.1-80 и ГОСТ 1284.3-80)	О	8,5	10	6	400-2500	63	2,5	7,0	12	8	34	180
	А	11	13	8	560-4000	90	3,3	8,7	15	10	34	450
	Б	14	17	10,5	800-6300	125	4,2	10,8	19	12,5	34	560
	В	19	22	13,5	1800-10000	200	5,7	14,3	25,5	17	36	710
	Г	27	32	19	3150-14000	315	8,1	19,9	37	24	36	1000
	Д	32	38	23,5	4500-18000	500	9,6	23,4	44,5	29	36	1250
	Е	42	50	30	6300-18000	800	12,5	30,5	58	38	38	1600
Узкого сечения (РТМ 38 40545-79)	УО	8,5	10	8	630-3550	63	2,5	10	12	8	34	180
	УА	11	13	10	800-4500	90	3	13	15	10	34	450
	УБ	14	17	13	1250-8000	140	4	17	19	12,5	34	560
	УВ	19	22	18	2000-8000	224	5	19	25,5	17	34	710

Диаметр d и ширину В шкива, ширину ремня b выбирают из следующего ряда размеров:
10, 16, 20, 25, 32, 40, 45, 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000 мм.

Стандартом предусмотрены пределы d=40-2000 мм; В=16-630 мм. Ширину ремня b берут на один размер меньше ширины шкива. Рабочая поверхность шкива может быть цилиндрической или выпуклой для центрирования ремня на шкиве. Стрела выпуклости 0,3-6 мм (пропорционально диаметру шкива).

Клиноременная передача применяется при скорости от 5 до 30 м/с для нормального и от 5 до 40 м/с для узкого сечения соответственно. Передаваемая мощность до 50 кВт, передаточное число n<7, число ремней в передаче 2-8. Клиновые ремни выполняются бесконечными прорезиненными, трапецеидальной формы с несущим слоем в виде нескольких слоев кордткани или шнура. В зависимости от соотношения ширины и высоты ремни изготовляют трех типов: нормального, узкого и широкого, применяемого в бесступенчатых передачах (вариаторах) по ГОСТ 24848.1-81 и ГОСТ 24848.3-81.

Стандартизированы следующие расчетные (по нейтральной линии) длины ремней: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000,. 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10 000, 11200, 12 500, 14 000, 16 000, 18 000.

Шкивы имеют в ободе канавки под клиновой ремень. Угол канавок варьируется в диапазоне от 34° до 40° и зависит от диаметра шкива.

Поликлиновая передача

8.24. Размеры поликлиновых ремней

Обозначение сечения	Размеры сечения, мм				Предельная длина, мм	Рекомендуемое число ребер	Наименьший диаметр малого шкива, мм
Обозначение сечения	t	H	h	δ	Предельная длина, мм	Рекомендуемое число ребер	Наименьший диаметр малого шкива, мм

К	2,4	4	2,35	1	355-2500	2-35	40
Л	4,8	9,5	4,85	2,5	1250-4000	4-20	80
М	9,5	16,7	10,35	3,5	2000-4000	4-20	180

Примечание. Расчетные длины ремней приняты в указанных диапазонах по 40-му ряду предпочтительных чисел.

Применяется при скорости: 35-40 м/с и передаточном числе n=10-15. Ремень выполняется бесконечным резиновым с клиновыми выступами на внутренней стороне и несущим слоем из кордшнура. Размеры ремней приведены в справочной таблице.

Основные размеры зубчатых ремней

Модуль, мм	Ширина 6, мм	Число зубьев Zp
1	3-12,5	40-160
1,5	3-20
2	5-20
3	12,5-50
4	20-100	48-250
5	25-100	48-200
7	40-125	56-140
10	50-200	56-100

Примечание. Длина ремня L p =p * z p = m * π * z p , где р - шаг зубьев.

Круглоременная передача

применяется для передачи малых мощностей. В таком типе передач применяют кожаные, хлопчатобумажные, текстильные или прорезиненные ремни диаметром 4-8 мм. Шкив имеет канавку полукруглой или клиновидной формы с углом 40°.

Зубчато-ременная передача применяется при скоростях 50 м/с и мощности до 100 кВт при передаточном числе n:12 (20). Ее преимущества: отсутствие скольжения, малые габариты, незначительное начальное натяжение. В соответствии с ОСТ 38 05246-81 ремни изготовляются замкнутой длины из неопрена или полиуретана и армируются металлическим тросом.
Зубья ремней имеют трапецеидальную или полукруглую форму. Во избежание схода ремня шкивы имеют по одному ограничительному диску с разных сторон либо малый шкив имеет два диска с обеих сторон.

Шкивы

для ременных передач изготовляются литыми, сварными или сборными. Материал и способ изготовления шкивов определяются максимальной скоростью ремня. Получают распространение шкивы из пластмассы и текстолита (при скорости вращения менее 25 м/с). Шкивы, работающие со скоростью более 5 м/с, подвергаются статической балансировке, а шкивы быстропроходных передач, особенно при значительной ширине - динамической балансировке. Величина допустимого дисбаланса приведена в справочной таблице.

Дисбаланс шкивов

Окружная скорость шкива, м/с	Допускаемый дисбаланс, г*м	Окружная скорость шкива, м/с	Допускаемый дисбаланс, г*м
от 5 до 10	6	от 20 до 25	1-6
от 10 до 15	3	от 25 до 40	1,0
от 15 до 20	2	от 40	0,5

Дисбаланс устраняют засверливанием отверстий на торцах обода, наплавкой, креплением груза и другими способами. Нерабочие поверхности металлических шкивов должны быть окрашены.

Порядок расчета ременных передач

Исходные данные (получены из кинематического расчета привода):

N 1 – мощность на ведущем валу;

n 1 – частота вращения ведущего вала, об/мин;

и – передаточное число ременной передачи.

1. По таблице 4.3.1 выбрать сечение ремня в зависимости от крутящего момента на ведущем валу:

T 1 = 9555∙10 3 ∙ , H∙мм. (4.3.1)

диаметры шкивов при выборе ремней

Сечение ремня	Т 1 , Н∙мм	d min , мм	Сечение ремня	Т 1 , Н∙мм	d min , мм
Клиновые нормального сечения	Клиновые узкие
О	До 30∙10 3		УО	До150∙10 3
А	15∙10 3 …60∙10 3		УА	90∙10 3 …400∙10 3
Б	50∙10 3 …150∙10 3		УБ	300∙10 3 …2∙10 6
В	120∙10 3 …600∙10 3		УВ	Свыше 1,5∙10 6
Г	450∙10 3 …2,4∙10 6		Поликлиновые
Д	1,6∙10 6 …6∙10 6		К	До 40∙10 3
Е	Свыше 4∙10 6		Л	18∙10 3 …400∙10 3
М	Свыше 130∙10 3

2. Выбрать диаметр меньшего шкива.

С целью повышения ресурса работы передачи рекомендуется устанавливать меньший шкив расчетного диаметра d 1 > d min (см. табл. 4.3.1) из стандартного ряда: 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000.

3. Определить диаметр большого шкива d2 = d1и. Значение d2 округлить до ближайшего стандартного значения.

4. Уточнить передаточное число с учетом относительного скольжения
ξ ≈ 0,01

Определить расхождение и′ от заданного и : ∆ и = | и – и′ | .

5. Провести сравнение ∙100% ≤ 5%:

· если условие не выполняется, то перейти к пункту 3 и выбрать дру-гое значение из стандартного ряда;

6. Определить ориентировочное значение межосевого расстояния

а′ = cd 2 ,где коэффициент выбирается по таблице 4.3.2 в зависимости от передаточного числа и.

Таблица 4.3.2

Значение коэффициента с

и
с	1,5	1,2		0,95	0,9	0,85

7. Определить ориентировочное значение длины ремня:

. (4.3.3)

По ГОСТ 1284.1-89, ГОСТ 1284.2-89, ГОСТ 1284.3-96 для ремней нормального сечения, РТМ51-15-15-70 для ремней узкого сечения и используя

РТМ 38-40528-74 для поликлиновых ремней выбрать ближайшее стандартное сечение ремня (рис. 4.3.1, табл. 4.3.3).

Таблица 4.3.3

Размеры стандартных сечений ремней (мм)

Обозначение сечения	Расчетная ширина l p	Ширина W	Высота Т 0	Расчетная длина L p	f
наименьшая	наибольшая
О	8,5
А
Б			10,5
В			13,5
Г
Д			23,5
Е

Ряд расчетных длин ремней L p , мм: 400;(425); 450(475); 500(530); 360(600); 630; (670); 710; (750); 800, (850); 900; (950); 1000; (1060);1120 (1180); 1250; (1320); 1400; (1500); 1600; (1700) 1800; (1900); 2000; (2120); 2240; (2360); 2500; (2650); 2800; (3000); 3150 (3350); 3550; (3750); 4000; (4250); 4500"(4750); 5000; (5300); 5600, (6000); 6300; (6700); 7100.

Размеры в скобках использовать в технически обоснованных случаях.

8. Уточнить межосевое расстояние:

где ∆ 1 = 0,5π (d 1 + d 2) 2 ; ∆ 2 = 0,25π (d 2 – d 1) 2 .

9. Определить скорость ремня:

М/с, здесь d 1 в м. (4.3.5)

10. Определить число пробегов ремня v в секунду:

Здесь L в м. (4.3.6)

11. Осуществить проверку ременной передачи на долговечность по числу пробегов v ≤ [v], где [v] = 10с-1:

· если условие не выполняется, то перейти к п. 8 и увеличить длину ремня по стандарту;

· если условие выполняется, перейти к следующему расчету.

12. Определить угол обхвата ремнем малого шкива:

. (4.3.7)

13. Провести проверку α ≥ 120°: если условие не выполняется, то необходимо применить устройства, увеличивающие угол обхвата, например, натяжной ролик; если условие выполняется, то перейти к следующему блоку.

14. Определить окружную силу на шкивах:

15. Определить ориентировочное значение числа устанавливаемых ремней:

для клиновых ремней по выражению:

для поликлиновых ремней определяется число ребер ремня по выражению:

где [k ] = k 0 с а с р – допустимое полезное напряжение; A 1 , A 10 – площади поперечного сечения ремней (табл. 4.3.1.3); k 0 – полезное напряжение ремня, МПа;

для нормальных клиновых и поликлиновых ремней:

; (4.3.11)

для узких клиновых ремней:

где V – скорость ремня, м/с, (см. п. 9); v – частота пробегов ремня, (см. п. 10); b p – ширина ремня по нейтральному слою (см. табл. 4.3.4); k и – коэффициент влияния передаточного числа (см. табл. 4.3.5); с α – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность (табл. 4.3.6); с р – коэффициент режима работы (табл. 4.3.7). Перегрузка при пуске определяется как
∙100 % (см. график нагрузки в техническом задании).

Таблица 4.3.4

Размеры приводных клиновых и поликлиновых ремней

Параметры ремня	Тип ремня
нормальное сечение
О(Z)	A(A)	Б(В)	В(С)	Г(D)	Д(Е)	Е
А 1 ,А 10 , мм 2
b h , мм	8,5
g, кг/м	0,06	0,10	0,18	0,30	0,60	0,90	1,52
[z ]
Параметры ремня	Тип ремня
узкие	поликлиновые
УО(SPZ)	УA(SPA)	УБ(SPВ)	УВ(SPС)	K(J)	A(L)	M(K)
А 1 ,А 10 , мм 2
b h , мм	8,5				2,4	4,8	9,5
g, кг/м	0,07	0,12	0,2	0,37	0,09	0,45	1,6
[z ]
Примечание:В скобках указано обозначение ремня по ISO.

Таблица 4.3.5

Коэффициенты влияния передаточного числа k и

Таблица 4.3.7

Коэффициент режима работы с р

В ГОСТ 1284.3-80 и РТМ 38.40545-79 учитывается, что в многоручьевых передачах нагрузка распределяется по ремням неравномерно. Поэтому вводят коэффициент числа ремней С z (табл. 4.3.8). Тогда окончательно число ремней:

Значение z следует округлить до целого числа в большую сторону.

Таблица 4.3.8

Коэффициент числа ремней С z

16. Провести сравнение z ≤[z ], где [z ]– допустимое число ремней для данного сечения (см. табл. 4.3.4):

· если условие не выполняется, то следует перейти к п. 2 и выбрать сечение большего размера, а затем повторить расчет ремня;

· если условие выполняется, перейти к следующему блоку.

17. Определить силы, действующие на валы:

, (4.3.14)

где A 1 – площадь поперечного сечения одного ремня, для поликлиновых ремней

(см. табл. 4.3.4); k 0 – полезное напряжение в ремне (см. п. 15);

γ = 180°– α – угол между ветвями ремня (угол а – см. п. 12).

Ременные передачи относятся к передачам трением (фрикционным), у которых передача мощности осуществляется за счет сил трения, возникающих между ведущим, ведомым и промежуточным звеном – упругим ремнем (гибкой связью) .
Ведущее и ведомое звено обычно называют шкивами. Этот тип передач обычно применяется для соединения валов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Для нормальной работы ременной передачи необходимо предварительное натяжение ремня, которое может осуществляться за счет перемещения одного из шкивов, за счет натяжных роликов или установки двигателя (механизма) на качающейся плите.

Классификация ременных передач

Ременные передачи классифицируют по различным признакам - по форме поперечного сечения ремня, по взаимному расположению валов и ремня, по количеству и виду шкивов, по количеству охватываемых ремнем шкивов, по способу регулировки натяжения ремня (с вспомогательным роликом или с подвижными шкивами).

1. По форме поперечного сечения ремня различают следующие виды ременных передач:

плоскоременные (поперечное сечение ремня имеет форму плоского вытянутого прямоугольника, рис. 1а) ;
клиноременные (поперечное сечение ремня в форме трапеции, рис. 1б) ;
поликлиноременные (ремень снаружи имеет плоскую поверхность, а внутренняя, взаимодействующая со шкивами, поверхность ремня снабжена продольными гребнями, выполненными в поперечном сечении в форме трапеции, рис. 1г) ;
круглоременные (поперечное сечение ремня имеет круглую или овальную форму, рис. 1в) ;
зубчатоременные (внутренняя, контактирующая со шкивами, поверхность плоского ремня снабжена поперечными выступами, входящими в процессе работы передачи в соответствующие впадины шкивов, фото ниже) .

Наибольшее применение в машиностроении имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передачу круглым резиновым ремнем (диаметром 3…12 мм) применяют в приводах малой мощности (настольные станки, приборы, бытовые машины и т. п.) .

Разновидностью ременной передачи является зубчатоременная, в которой передача мощности осуществляется зубчатым ремнем путем зацепления зубцов ремня с выступами на шкивах. Этот тип передач является промежуточным между передачами зацеплением и передачами трением. Зубчатоременная передача не требует значительного предварительного натяжения ремня и не имеет такого недостатка, как скольжение ремня, которое присуще всем прочим ременным передачам.

Клиноременную передачу в основном применяют как открытую. Клиноременные передачи обладают большей тяговой способностью, требуют меньшего натяжения, благодаря чему меньше нагружают опоры валов, допускают меньшие углы обхвата, что позволяет применять их при больших передаточных отношениях и малому расстоянию между шкивами.

Клиновые и поликлиновые ремни выполняют бесконечными и прорезиненными. Нагрузку несет корд или сложенная в несколько слоев ткань.

Клиновые ремни выпускают трех видов: нормального сечения, узкие и широкие. Широкие ремни применяются в вариаторах.

Поликлиновые ремни – плоские ремни с высокопрочным кордом и внутренними продольными клиньями, входящими в канавки на шкивах. Они более гибкие, чем клиновые, лучше обеспечивают постоянство передаточного числа.

Плоские ремни обладают большой гибкостью, но требуют значительного предварительного натяжения ремня. Кроме того, плоский ремень не так устойчив на шкиве, как клиновый или поликлиновый.

2. По взаимному расположению валов и ремня :

с параллельными геометрическими осями валов и ремнем, охватывающим шкивы в одном направлении – открытая передача (шкивы вращаются в одном направлении, рис. 2а) ;
с параллельными валами и ремнем, охватывающим шкивы в противоположных направлениях – перекрестная передача (шкивы вращаются во встречных направлениях, рис. 2б) ;
оси валов перекрещиваются под некоторым углом (чаще всего 90°, рис. 2в) – полуперекрестная передача ;
валы передачи пересекаются, при этом изменение направления потока передаваемой мощности осуществляется посредством промежуточного шкива или ролика - угловая передача (рис. 2г) .

3. По числу и виду шкивов , применяемых в передаче: с одношкивными валами; с двушкивным валом, один из шкивов которого холостой; с валами, несущими ступенчатые шкивы для изменения передаточного числа (для ступенчатой регулировки скорости ведомого вала).

4. По количеству валов, охватываемых одним ремнем : двухвальная, трех-, четырех- и многовальная передача.

5. По наличию вспомогательных роликов : без вспомогательных роликов, с натяжными роликами (рис. 2д) ; с направляющими роликами (рис. 2г) .

Достоинства ременных передач

К достоинствам ременных передач относятся следующие их свойства:

Простота конструкции, малая стоимость изготовления и эксплуатации.
Возможность передачи мощности на значительное расстояние.
Возможность работы с высокими частотами вращения.
Плавность и малый шум в работе вследствие эластичности ремня.
Смягчение вибрации и толчков благодаря упругости ремня.
Предохранение механизмов от перегрузок и ударов за счет возможности ремня проскальзывать (к передачам с зубчатым ремнем это свойство не относится) .
Электроизолирующая способность ремня используется для предохранения ведомой части машин с электроприводом от появления опасных напряжений и токов.

Недостатки ременных передач

Основные недостатки ременных передач:

Большие габаритные размеры (в особенности при передаче значительных мощностей) .
Малая долговечность ремня, особенно в быстроходных передачах.
Большая нагрузка на валы и подшипники опор из-за натяжения ремня (этот недостаток менее выражен у зубчатоременных передач) .
Необходимость применения устройств натяжения ремня, усложняющих конструкцию передачи.
Чувствительность нагрузочной способности к загрязнению звеньев и влажности воздуха.
Непостоянное передаточное число вследствие неизбежного упругого скольжения ремня.

Область применения ременных передач

Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число может быть не строго постоянным (конвейеры, приводы станков, дорожных и сельскохозяйственных машин и т. п.) . Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах, требующих постоянного значения передаточного числа.

Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 кВт , но может достигать 2000 кВт и даже более. Скорость ремня v = 5…50 м/сек , а в высокоскоростных передачах – до 100 м/сек и выше.

После зубчатой передачи ременная – наиболее распространенная из всех механических передач. Часто она используется в сочетании с другими типами передач.

Геометрические и кинематические соотношения ременных передач

Межосевое расстояние a ременной передачи определяет в основном конструкция привода машины. Рекомендуемые значения межосевого расстояния (см. рис. 3) :

Для плоскоременных передач:

a ≥ 1,5 (d 1 + d 2) ;

Для клиноременных и поликлиноременных передач:

a ≥ 0,55 (d 1 + d 2) + h ;

где:
d 1 , d 2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов передачи;
h - высота сечения ремня.

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

L р = 2 а + 0,5 π(d 2 + d 1) + 0,25 (d 2 - d 1) 2 /a .

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

Межосевое расстояние в ременной передаче для окончательно установленной длины ремня определяют по формуле:

a = [ 2 L р - π(d 2 + d 1)]/ 8 + √{[ 2 L р - π(d 2 + d 1)] 2 - 8 π(d 2 - d 1) 2 }/ 8 .

Угол обхвата ремнем малого шкива

α 1 = 180 ° - 2 γ .

Из треугольника О 1 ВО 2 (рис. 3)

sin γ = ВО 2 /О 1 О 2 = (d 2 - d 1)/ 2 a .

Практически γ не превышает π/ 6 , поэтому приближенно принимают sin γ = γ (рад) , тогда:

γ = (d 2 - d 1)/ 2 a (рад) или γ ° = 180 °(d 2 –d 1)/ 2 πa .

Следовательно,

α 1 = 180 ° - 57 °(d 2 – d 1)/a .

Передаточное отношение ременной передачи:

u = i = d 2 /d 1 (1 – ξ) ,

где: ξ – коэффициент скольжения в передаче, который при нормальной работе равен ξ = 0,01…0,02.

Приближенно можно принимать u = d 2 /d 1 ; ξ = (v 1 –v 2)/v 1 .

Классификация передач. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоскоременные, клиноременные, круглоременные, поликлиноременные (рис. 69). Плоскоременные передачи по расположению бывают перекрестные и полуперекрестные (угловые), рис. 70. В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передача с круглым ремнем имеет ограниченное применение (швейные машины, настольные станки, приборы).

Разновидность ременной передачи является Зубчатоременная , передающая нагрузку путем зацепления ремня со шкивами.

Рис. 70. Виды плоскоременных передач: а – перекрестная, Б – полуперекрестная (угловая)

Назначение. Ременные передачи относится к механическим передачам трения с гибкой связью и применяют в случае если необходимо передать нагрузку между валами, которые расположены на значительных расстояниях и при отсутствии строгих требований к передаточному отношению. Ременная передача состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных ремнем (ремнями), надетым на шкивы с натяжением. Вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами. По форме поперечного сечения различают Плоские , Клиновые , Поликлиновые и Круглые приводные ремни. Различают плоскоременные передачи - Открытые , которые осуществляют передачу между параллельными валами, вращающимися в одну сторону; Перекрестные, Которые осуществляют передачу между параллельными валамиПри вращении шкивов в противоположных направлениях; в Угловых (полуперекрестных) плоскоременных передачах шкивы расположены на скрещивающихся (обычно под прямым углом) валах. Для обеспечения трения между шкивом и ремнем создают натяжение ремней путем предварительного их упругого деформирования, путем перемещения одного из шкивов передачи или с помощью натяжного ролика (шкива).

Преимущества. Благодаря эластичности ремней передачи работают плавно, без ударов и бесшумно. Они предохраняют механизмы от перегрузки вследствие возможного проскальзывания ремней. Плоскоременные передачи применяют при больших межосевых расстояниях и, работающие при высоких скоростях ремня (до 100М/с ). При малых межосевых расстояниях, больших передаточных отношениях и передаче вращения от одного ведущего шкива к нескольким ведомым предпочтительнее клиноременные передачи. Малая стоимость передач. Простота монтажа и обслуживания.

Недостатки. Большие габариты передач. Изменение передаточного отношения из-за проскальзывания ремня. Повышенные нагрузки на опоры валов со шкивами. Необходимость устройств для натяжения ремней. Невысокая долговечность ремня.

Сферы применения. Плоскоременная передача проще, но клиноременная обладает повышенной тяговой способностью и вписывается в меньшие габариты.

Поликлиновые ремни - плоские ремни с продольными клиновыми выступами-ребрами на рабочей поверхности, входящими в клиновые канавки шкивов. Эти ремни сочетают достоинства плоских ремней - гибкость и клиновых - повышенную сцепляемость со шкивами.

Круглоременные передачи применяют в небольших машинах, например машинах швейной и пищевой промышленности, настольных станках, а также различных приборах.

По мощности ременные передачи применяются в различных машинах и агрегатах при 50КВ Т, (в некоторых передачах до 5000КВт ), при окружной скорости - 40М/с , (в некоторых передачах до 100М/с ), по передаточным числам 15, КПД передач: плоскоременные 0,93…0,98, а клиноременные – 0,87…0,96.

Рис. 71 Схема ременной передачи.

Силовой расчет. Окружная сила на ведущем шкиве

. (12.1)

Расчет ременных передач выполняют по расчетной окружной силе с учетом коэффициента динамической нагрузки И режима работы передачи:

Где - коэффициент динамической нагрузки, который принимается =1 при спокойной нагрузке, =1,1 – умеренные колебания нагрузки, =1.25 – значительные колебания нагрузки, =1,5 – ударные нагрузки.

Начальную силу натяжения ремня F O (предварительное натяжение) принимают такой, чтобы ремень мог сохранять это натяжение достаточно длительное время, не подвергаясь большой вытяжке и не теряя требуемой долговечности. Соответственно этому начальное напряжение в ремне для плоских стандартных ремней без автоматических натяжных устройств =1,8МПа ; с автоматическими натяжными устройствами = 2МПа ; для клиновых стандартных ремней =1,2...1,5МПа ; для полиамидных ремней = 3...4МПа .

Начальная сила натяжения ремня

Где А - Площадь поперечного сечения ремня плоскоременной передачи либо площадь поперечного сечения всех ремней клиноременной передачи.

Силы натяжения ведущей И ведомой S2 Ветвей ремня в нагруженной передаче можно определить из условия равновесия шкива (рис. 72).

Рис. 72. Схема к силовому расчету передачи.

Из условия равновесия ведущего шкива

(12.4)

С учетом (12.2) окружная сила на ведущем шкиве

Натяжение ведущей ветви

, (12.6)

Натяжение ведомой ветви

. (12.7)

Давление на вал ведущего шкива

. (12.8)

Зависимость между силами натяжения ведущей и ведомой ветвей приближенно определяют по формуле Эйлера, согласно которой натяжений концов гибкой, невесомой, нерастяжимой нити, охватывающей барабан связаны зависимостью

Где - коэффициент трения между ремнем и шкивом, - угол обхвата шкива.

Среднее значение коэффициента трения для чугунных и стальных шкивов можно принимать: для резинотканевых ремней =0,35, для кожаных ремней = 0,22 и для хлопчатобумажных и шерстяных ремней = 0,3.

При определении сил трения в клиноременной передаче в формулы вместо – коэффициента, трения надо подставлять приведенный коэффициент трения для клиновых ремней

, (12.10)

Где - угол клина ремня .

При совместном рассмотрении приведенных силовых соотношений для ремня получим окружную силу на ведущем шкиве

, (12.11)

Где - коэффициент тяги, который определяется по зависимости

Увеличение окружного усилия на ведущем шкиве можно достичь увеличением предварительного натяжения ремня либо повышением коэффициента тяги, который повышается с увеличением угла обхвата и коэффициента трения.

В таблицах со справочными данными по характеристикам ремней указаны их размеры с учетом необходимых коэффициентов тяги.

Геометрический расчет. Расчетная длина ремней при известном межосевом расстоянии и диаметрах шкивов (рис.71):

Где . Для конечных ремней длину окончательно согласовывают со стандартными длинами по ГОСТ. Для этого выполняют геометрический расчет согласно схемы показанной на рис.73.

Рис.73. Схема к геометрическому расчету ременной передачи

По окончательно установленной длине плоскоременной или клиноременной открытой передачи действительное межосевое расстояние передачи пои условии, что

Расчетные формулы без учета провисания и начальной деформации ремня.

Угол обхвата ведущего шкива ремнем в радианах:

, (12.14)

В градусах .

Порядок выполнения проектного расчета. Для ременной передачи при проектном расчете по заданным параметрам (мощность, момент, угловая, скорость и передаточное отношение) определяются размеры ремня и приводного шкива, которые обеспечивают необходимую усталостную прочность ремня и критический коэффициент тяги при максимальном КПД. По выбранному диаметру ведущего шкива из геометрического расчета определяются остальные размеры:

Проектный расчет плоскоременной передачи по тяговой способности производят по допускаемому полезному напряжению, Которое определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется ширина ремня по формуле:

, (12.15)

Где - окружная сила в передаче; - допустимая удельная окружная сила, которая соответствует максимальному коэффициенту тяги, которая определяется при скорости ремня =10 м/с и угле обхвата =1800; - коэффициент расположения передачи в зависимости от угла наклона линии центров к горизонтальной линии: =1,0, 0,9, 0,8 для углов наклона =0…600, 60…800, 80…900; - коэффициент угла обхвата шкива ; - скоростной коэффициент: ; - коэффициент режима работы, который принимается: =1,0 спокойная нагрузка; =0,9 нагрузка с небольшими изменениями, =0,8 – нагрузка с большими колебаниями, =0,7 – ударные нагрузки.

Для расчета предварительно по эмпирическим формулам определяется диаметр ведущего шкива

, (12.16)

Где - передаваемая мощность в кВт, - частота вращения.

Диаметр ведущего шкива округляется до ближайшего стандартного.

Принимается тип ремня, по которому определяется допустимая удельная окружная сила по таблице 12.1.

Таблица 12.1

Параметры плоских приводных ремней

Расчетную ширину ремня округляют до ближайшей стандартной ширины по табл.12.2.

Таблица 12.2 Стандартная ширина плоских приводных ремней

	20, 25,32, 40, 50, 63, 71, 80, 90, 110, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280…
	30, 60, 70, 115, 300…

Таблица 12.3 Ширина обода шкива плоскоременной передачи.

Проектный расчет клиноременной передачи по тяговой способности производят по допускаемой мощности передаваемой одним ремнем выбранного поперечного сечения, которое также определяют по кривым скольжения. В результате расчета определяется количество ремней выбранного сечения по формуле:

	d 1, мм	Р0 (кВт) при скорости ремня υ, м/с

l 0=1320мм
l 0=1700мм
l 0=2240мм
l 0=3750мм
l 0=6000мм

Перевод системы обозначений сечений клиновых ремней по ГОСТ 1284 в международные стандарты: О – Z, А – A, Б – B, В – C, Г – D, Д – E, Е – E0

1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2120; 2240; 2360;2500

* * * *

2650; 2800; 3000; 3150; 3350; 3550; 3750; 4000

* * *

4250; 4500; 4750; 5000; 5300; 5600; 6000

* *

6300; 6700; 7100; 7500; 8000; 8500; 9000; 9500; 10000; 10600

Расчетное число клиновых ремней округляют до ближайшего большего целого числа.

Проверочный расчет на долговечность. Долговечность ремня определяется его сопротивлением усталости при циклическом нагружении. Сопротивление усталости определяется числом циклов нагружений, которое возрастает с увеличением при скорости ремня и уменьшении его длины. Для обеспечения долговечности ремня в пределах 1000…5000 часов работы проверяется число пробегов ремня в секунду, которое соответствует числу нагружений в секунду