ЛЕКЦИЯ 13
Ременные передачи
Скольжение ремня
Два вида скольжения ремня по шкиву: упругое - неизбежное при нормальной работе передачи; буксирование - при перегрузке.
Когда ремень обегает ведущий шкив, его натяжение падает от 
до 
(рис. 18.6), ремень укорачивается и отстает от шкива - возникает упругое скольжение.
Когда ремень обегает ведомый шкив натяжения ремня возрастает от до , он удлиняется и опережает шкив.
Упругое скольжение ремня происходит не на всей дуге обхвата, а лишь на ее части - дуге скольжения 
, которая всегда располагается со стороны сбегания ремня со шкива. Со стороны набегания ремня на шкив имеется дуга покоя 
, на который сила в ремне не меняется, оставаясь равной натяжению набегающей ветви.
, (18.12)
где a - дуга обхвата ремнем шкива.
Рис. 18.6. Скольжение в ременной передаче
Упругое скольжение ремня неизбежно в ременной передаче, оно возникает в результате разности натяжений ведущей и ведомой ветвей.
По мере роста 
уменьшается дуга покоя 
, следовательно уменьшается запас сил трения. При значительной перегрузке 
и ремень скользит по всей поверхности касания с ведущим шкивом - буксует. Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом скольжения e
, (18.13)
где 
и 
- окружные скорости ведущего и ведомого шкивов. При нормальном режиме работы 
.
Вследствие упругого скольжения 
и передаточное отношение i ременной передачи имеет некоторое непостоянство
. (18.14)
Напряжения в ремне
Вследствие того, что при работе ременной передачи усилия в ветвях различны, то и напряжения по длине ремня распределяются неравномерно (рис. 18.7).
|
|
Рис. 18.7. Эпюра напряжений в ремне при работе передачи
В ремне возникают следующие напряжения.
1. Предварительное напряжение 
При холостом ходе каждая ветвь натянута с силой 
, и испытывает деформацию осевого растяжения-сжатия, тогда
, (18.15)
где A - площадь поперечного сечения ремня. Из условия долговечности рекомендуется:
· для плоских ремней 
МПа;
· для клиновых ремней 
МПа.
2. Полезное напряжение 
(удельная окружная сила)
или 
, (18.16)
где 
- напряжение ведущей ветви 
;
- напряжение ведомой ветви 
.
Величиной оценивается тяговая способность ременной передачи.
3. Напряжение изгиба 
.
Возникает в ремне при огибании им шкивов (рис. 18.8). Считая, что ремень испытывает деформацию чистого изгиба, используем закон Гука:
, (18.17)
где 
- относительное удлинение волокон в растянутой зоне при изгибе; 
- максимальное расстояние от нейтральной линии до крайнего волокна; 
- кривизна ремня по нейтральному слою.
. (18.18)
Величиной d в знаменателе пренебрегаем по сравнению с D и получаем
, (18.19)
где E - модуль упругости ремня.
Рис. 18.8. К изгибу ремня на шкиве
Из формулы следует, что на малом шкиве напряжение изгиба будет большим. 
изменяется по отнулевому циклу и является главной причиной усталостного разрушения ремня.
Напряжение изгиба не влияет на тяговую способность ремня.
4. Напряжение от центробежных сил 
:
. (18.20)
Наибольшее суммарное напряжение 
возникает в поперечном сечении ремня в месте его набегания на малый шкив. Оно сохраняется по всей дуге покоя.
Кривые скольжения
|
|
Тяговая способность ременной передачи обуславливается сцеплением ремня со шкивами.
Исследуя тяговую способность, строят графики - кривые скольжения и КПД (рис. 18.9); на базе этих графиков разработан метод расчета ременных передач.
По оси абсцисс графика откладывают нагрузку, выраженную через коэффициент тяги j
(18.21)
По оси ординат коэффициент скольжения - e и к.п.д. - h;
Рис. 18.9. Кривые скольжения и к. п. д.
В зоне, где 
наблюдается упругое скольжение. В этой зоне упругие деформации ремня подчиняются закону Гука.
При 
.
При 
, работа передачи становится неустойчивой, появляется частичное буксирование, КПД падает, ремень быстро изнашивается.
При 
- наступает полное буксирование, ведомый шкив останавливается, 
. Т. е. коэффициент тяги j надо принимать близким или равным 
, которому соответствует 
.
Значение 
устанавливается экспериментально, для каждого типа ремня. Т. е. критерием рациональной работы ремня служит коэффициент тяги , величина которого определяет допускаемую окружную силу 
:
. (18.22)
Допускаемая удельная окружная сила
Допускаемая приведенная удельная окружная сила в ремне определяется по формуле:
. (18.23)
Она зависит от типа ремня, его толщины, диаметра шкива 
, скорости ремня и предварительного напряжения 
. Значение 
получают в результате обработки многочисленных кривых скольжения.
Расчет ременной передачи ведут по допускаемой удельной окружной силе 
:
, (18.24)
где 
- коэффициент угла обхвата; 
- скоростной коэффициент; 
- коэффициент нагрузки и режима работы; 
- коэффициент, учитывающий вид передачи и ее расположение.
|
|
Виды разрушения ремня
Усталостное разрушение
При изгибе ремня возникает внутреннее трение между слоями ремня, которое при циклическом изменении приводит к усталостному разрушению.
Перегрев ремня
Температура возникает в результате упругого скольжения и внутреннего трения. Перегрев отрицательно влияет на физико-механические свойства ремня и срок его службы.
Износ ремня
Возникает вследствие упругого скольжения и частичного буксирования.