Расчет ремня по тяговой способности

Геометрические и кинематические зависимости ременной передачи

Рассмотрим открытую передачу (см. рис. 9.1).

Межосевое расстояние передачи плоским ремнем а ≥ 1,5 (D ₁ + D₂).

Межосевое расстояние передачи клиновым ремнем

где h — высота ремня.

Расчетная длина ремня

Межосевое расстояние в зависимости от длины ремня и диаметра шкивов

Угол обхвата на малом шкиве

Передаточное отношение

где ε — коэффициент скольжения в передаче, при нормальной работе ε = 0,01...0,02.

Приближенно можно принимать

Силы натяжения в ремне

 

Сила натяжения ведущей ветви ремня (рис. 9.4) при передаче на­грузки

Сила натяжения ведомой ветви

Рис. 9.4. Силы натяжения

где F_t — передаваемая окружная сила.

Предварительное натяжение, создающее необходимые силы трения между шкивом и ремнем:

где σ ₀ — напряжение от предварительного натяжения; для плоских ре­зинотканевых ремней σ₀ = 1,8 МПа, для стандартных клиновых σ₀ = 1,2...1,5 МПа.

При движении в ремне дополнительно возникает сила натяжения от центробежных сил F_v = pAv (существенно влияет при скорости 20 м/с), где р — плотность материала ремня; А — площадь поперечного сечения ремня.

Таким образом, натяжения в ветвях ремня разные:

Напряжения в ремне

При работе на холостом ходу (без передачи нагрузки) обе ветви ремня натянуты одинаково. При передаче полезной нагрузки натяже­ния ветвей ремня меняются. Напряжение от предварительного натяжения σ₀ = F₀/А.

Полезное напряжение в ремне к = F_t/A определяется по передаваемой окружной силе. Значением к оценивают тяговую способ­ность передачи. Напряжения в ведущей и ведомой ветвях при передаче нагрузки

При огибании ремнем шкивов в ремне возникают напряжения из­гиба, зависящие от диаметров шкивов передачи.

На практике значение напряжения изгиба на малом шкиве ограни­чивается заданием минимального диаметра шкива

При круговом движении ремня на каждый его элемент действуют элементарные центробежные силы, дополнительно растягивающие ре­мень; возникают напряжения σ₀.

Таким образом, при движении ремня напряжение в элементах рем­ня меняется (рис. 9.5).

Наибольшее значение напряжение имеет в момент набегания ремня на малый шкив, наименьшее — в момент набегания на больший шкив; это явление вызывает упругое скольжение ремня на шкивах. При движении на ведущем шкиве ремень укорачивается, а на ведо­мом удлиняется, ремень скользит на шкиве.

Рис. 9.5. Напряжения в ремне при передаче полезной нагрузки

Необходимо отличать упругое скольжение и буксование. Упругое скольжение имеет место при любой нагрузке, буксование — только при перегрузке.

Кривые скольжения ремня

Рис. 9.6. Кривая скольжения

Кривая скольжения (рис. 9.6) устанавливает связь между полезной нагрузкой и относительным скольжением ε в передаче, φ — коэффици­ент тяги (относительная нагрузка). При повышении коэффициента тяги от нуля до критического значения φ ₀ в передаче происходит только упругое скольжение, одновременно с увеличением φ возрастает и КПД η. При дальнейшем увеличении коэффициента тяги работа становится неустойчивой (частичное буксование). Значения φ установлены для каждого типа ремня. Рабочую нагрузку рекомендуется выбирать вблизи критического значения.

Расчет ремня по тяговой способности

Расчет плоскоременной передачи сводится к определению требуемой площади поперечного сечения ремня.

Приведенное полезное напряжение

Условия эксплуатации ремня учитываются введением коэффици­ентов.

Допускаемое полезное напряжение

где С _а — коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на малом шкиве; C_v — скоростной коэффициент, учитывающий влияние центро­бежных сил; С_е — коэффициент расположения передачи в пространст­ве; С_р — коэффициент режима нагрузки.

Окончательно определяем

Для передач клиновыми и поликлиновыми ремнями следует выбрать соответствующий ремень по таблицам или с помощью графиков и оп­ределить число ремней клиноременной передачи Сечение ремня выбирают по вращающему моменту на быстроход­ном валу или мощности (рис. 9.7, а). Минимальные диаметры шкивов выбирают по табл. При возможности следует избегать минимальных значений диаметров шкивов и минимальных значений межосевых расстояний, так как это уменьшает долговечность ремня.

Для выбранного ремня определяют номинальную мощность, пере­даваемую одним ремнем.

Определяют расчетные коэффициенты, учитывающие условия экс­плуатации ремня.

Определяют число ремней в комплекте для передачи заданной мощ­ности:

Рис. 9.7. К расчету клинового ремня: а — кривая скольжения; б — обозначение ремней

где C_L — коэффициент длины ремня; Р₀ — номинальная мощность, пе­редаваемая одним ремнем; Р_р — мощность, передаваемая одним рем­нем в условиях эксплуатации; С₂ — коэффициент, учитывающий не­равномерность распределения нагрузки между ремнями, C_z = 1...0,85. В последнее время обозначения ремней изменились (рис. 9.7, б):

О = Z;

Б = В;

В = С;

Д = Е;

Е = ЕО.