Расчёт ременной передачи
Цель: освоение методики расчета ременной передачи.
Теоретический материал
Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Состоит из ведущего и ведомого шкивов, огибаемых ремнём (рис. 1). Нагрузка передаётся силами трения возникающими между шкивом и ремнём вследствие натяжения последнего.
Рисунок 1. Схема ременной передачи
В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают:
- плоскоременные (рис. 1 а) – применяют при больших межосевых расстояниях и высоких скоростях;
- клиноременные (рис. 1 б) – используются при малых межосевых расстояниях, больших передаточных числах, вертикальном положением осей валов;
- круглоременные (рис. 1 в) – применят только при малых мощностях;
- поликлиноременные (рис. 1 г) – сочетают достоинства плоскоременных и клиноременных передач;
- зубчато-ременные – используют при больших нагрузках.
В современном машиностроении наибольшее применение имеют клиновые и поликлиновые ремни.
Данные передачи применяются во всех отраслях машиностроения и преимущественно в тех случаях, когда по условиям конструкции валы расположены на значительных расстояниях. Передаваемая мощность Р обычно до 50 кВт при скорости ремня υ = 5…100 м/с для плоскоременных передач и υ = 5…40 м/с для клино- и поликлиноременных передач.
Ограничение мощности и минимальной скорости вызвано большими габаритами передачи. Верхний предел скоростей ограничивается ухудшением условий работы ремней в связи с ростом действующих на них центробежных сил, нагревом, образованием воздушных подушек между ремнём и шкивами и отсюда резким понижением долговечности и КПД передач.
Ременные передачи применяют для быстроходности ступени привода как менее нагруженной, так как в этом случае их важнейший недостаток – большие габариты – оказывают наименьшее влияние на габариты и массу привода в целом.
Основными критериями работоспособности ременных передач являются:
- тяговая способность – надёжность сцепления ремня со шкивами,
- долговечность, которая определяется сопротивлением усталость ремня.
Исследуя тяговую способность, строят графики – кривые скольжения и КПД, на их базе разработан современный метод расчёта ременных передач.
Необходимым условием работы ременной передачи является предварительное натяжение ремня F0: чем выше предварительное натяжение ремня, тем больше тяговая способность и КПД передачи, но меньше долговечность ремня.
Приводные ремни: должны обладать достаточными прочностью, долговечностью, гибкостью, износостойкостью, невысокой стоимостью и определённой тяговой способностью.
Основные типы приводных ремней:
- плоские (подразделяются на резинотканевые ремни трёх типов А, Б, В, - при скорости 30 м/с и ремни из синтетических материалов – при скорости до 100 м/с);
- клиновые (бывают нормального сечения, которые подразделяются на кордотканевые и кордошнуровые семи сечений 0, А. Б, В, Г. Д, Е, отличающихся размерами – использую при скоростях менее 30 м/с и узкие, выпускаемые в четырёх сечениях У0, УА, УБ, УВ, которые полностью заменяют семь сечений нормальных ремней – используются при скорости до 50 м/с);
- поликлиновые (бесконечно плоские ремни с продольными выступами на внутренней поверхности, которые входят в кольцевые клиновые канавки на шкивах, выпускают трёх сечений К, Л, М – применяют при скорости до 50 м/с).
Зубчатые ремни представляют собой бесконечную ленту с зубьями на внутренней поверхности.
Шкивы: материалы и способ изготовления зависят от окружной скорости ремня:
- при окружной скорости до 30 м/с – литые шкивы из чугуна СЧ10 и СЧ15;
- при скоростях порядка 30 – 50 м/с – литые или сварные шкивы из стали не ниже 25Л;
- при скоростях более 50 м/с – шкивы из алюминиевых сплавов.
Для уменьшения массы и повышения коэффициента трения между ремнём и шкивами шкивы изготавливают из пластмасс (текстолит и волокнит). Форма обода шкивов зависит от профиля ремня и регламентирована ГОСТ (для плос-коременных передач ГОСТ 17383-80, для клиноременных – ГОСТ 20889-80).
Расчётные диаметры шкивов d (мм) подбирают из стандартного ряда по ГОСТ 17383-73: 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120,1250, 1400, 1600, 1800, 2000.
Натяжные устройства предусмотрены для регулирования межосевого расстояния, что позволяет свободно надевать новые ремни на шкивы, создавать предварительное натяжение и периодически восстанавливать ремни.