Общие сведения. Ремённая передача относится к передачам трением с гибкой связью

Ремённая передача относится к передачам трением с гибкой связью. После зубчатой передачи ремённая - наиболее распространённая из механических передач. Она состоит из ведущего шкива 1 диаметром d ₁, ведомого шкива 2 диаметром d ₂, и гибкого ремня 3, надетого на шкивы с предварительным натяжением (рис. 54).

Рис. 54. Схема ремённой передачи:

1, 2 - ведущий и ведомый шкивы; 3 - гибкий ремень; n ₁ и n ₂ - частота вращения ведущего и ведомого шкива; Т ₁ и Т ₂ - крутящий момент ведущего и ведомого шкива соответственно

К преимуществам ремённой передачи относят:

- простоту конструкции, отсутствие системы смазки, низкую стоимость;

- возможность передачи движения на значительные расстояния (до 15 м);

- хорошие демпфирующие и амортизационные свойства;

- возможность бесступенчатого регулирования скорости вращения;

- возможность предохранения от перегрузок вследствие проскальзывания ремня по шкиву (кроме передач зубчатым ремнём);

- универсальность в расположении осей валов (вплоть до перекрещивающихся осей валов);

- плавность и бесшумность работы.

В сравнении с зубчатыми передачами ремённые имеют следующие недостатки:

- большие габаритные размеры и меньший КПД;

- непостоянство передаточного отношения вследствие скольжения ремня по шкиву;

- необходимость применения устройств для натяжения ремня;

- ограниченная мощность (до 50 кВт) и низкая долговечность.

Основное условие работы ремённых передач - предварительное натяжение ремня (рис. 55). Оно может быть создано:

- перемещением одного из шкивов;

- применением натяжного ролика;

- применением автоматического устройства, обеспечивающим регулирование натяжения в зависимости от нагрузки.

а) б) в)

г) д)

Рис. 55. Схема натяжения ремня: за счёт перемещения вала с установленным на нём шкивом по салазкам (а) или поворотом качающейся плиты с упорным винтом (б), под собственным весом (в), за счёт силы пружины (г), с помощью натяжного ролика (д)

Ремённые передачи применяют для быстроходной ступени привода как менее нагруженной (например, для привода одноступенчатого редуктора общего назначения, рис. 56).

Рис. 58. Схема двухступенчатого привода:

1 - электродвигатель; 2 - ремённая передача; 3 - цилиндрический

одноступенчатый редуктор общего назначения

7.2. Классификация ремённых передач

В зависимости от вида ремня различают передачи плоскоремённые, клиноремённые, поликлиновые и круглоремённые (рис. 57).

а) б) в) г)

Рис. 57. Ремённые передачи:

а) - плоским ремнём; б) - клиновым ремнём; в) - поликлиновым ремнём;

г) - круглым ремнём

Передача плоским ремнём осуществляется за счёт сил трения между внутренней поверхностью ремня и поверхностью шкива. Вследствие большой гибкости ремня передача обладает сравнительно высокой долговечностью и КПД, её рекомендуется применять при больших межосевых расстояниях (до 15 м) или высоких скоростях вращения (от 30 до 100 м/с).

Клиновые передачи по сравнению с плоским ремнём обладают большим тяговым усилием за счёт повышенному сцеплению ремня со шкивами, обусловленному эффектом клина - передачу трением боковыми поверхностями ремня. Клиноремённые передачи целесообразно использовать при больших передаточных отношениях (u ≤ 8), малых межосевых расстояниях и вертикальном расположении осей валов. Скорость вращения, как правило, не превышает 30 м/с. Рассмотрим действие сил в поперечном сечении клинового ремня (рис. 58).

Рис. 58. Схема сил, действующих в поперечном сечении клинового ремня:

F _пр - сила прижима ремня; F_n - нормальная сила давления ремня на рабочую поверхность шкива

При неизменной силе F _пр прижима ремня к поверхности шкива сила давления F_n ремня на рабочую поверхность шкива будет равна:

. (7.1)

Сила трения, действующая в направлении окружной силы при принятом угле φ = 40°, будет равна:

. (7.2)

Для сравнения - в плоскоремённой передаче сила трения будет примерно в три раза меньше, чем в клиноремённой (для плоскоремённой передачи ).

Клиновые ремни изготавливают в виде замкнутой бесконечной ленты. Для передач общего назначения согласно ГОСТ 12841 - 80 изготавливают шесть типов клиновых ремней - О (Z), А (A), Б (B), В (C), Г (D), Д (E), E, с различными размерами поперечных сечений (рис. 59, а). Конструктивно клиновой ремень состоит из кордового слоя 1, работающего на растяжение и расположенного в зоне нейтрального слоя b_p (рис. 59, б), завулканизированного в резину 2, и тканевой обёртки 3, которая увеличивает прочность ремня и предохраняет его от износа. Основными размерами клинового ремня являются:

- ширина по нейтральному слою b_р;

- ширина бóльшего основания ремня b ₀;

- высота сечения ремня h;

- расчётная длина ремня L_р, которую измеряют при натяжении ремня по нейтральному слою, расположенному на расстоянии у ₀ от бóльшего основания ремня.

а) б)

Рис. 59. Сечение клинового ремня:

а) - тип сечения; б) - геометрические параметры сечения;

1 - кордотканевый слой; 2 - резина; 3 - тканевая обёртка

В зависимости от соотношения b ₀ и h различают:

- ремни нормального сечения ;

- ремни узкие ;

- ремни широкие .

Наиболее широкое применение в настоящее время имеют ремни нормального сечения. Узкие ремни допускают большие натяжения, и при равных габаритах передачи позволяют передавать в 1,5 … 2 раза бóльшую мощность, чем ремни нормального сечения. Это связано с увеличением прочности корда. Узкие ремни изготавливают четырёх сечений (УО, УА, УБ, УВ). Широкие ремни применяют для вариаторов.

При выборе типа клинового ремня необходимо знать частоту вращения малого шкива и передаваемую мощность (рис. 60). При передаче мощности менее двух киловатт (Р ₁ < 2 кВт) применяют ремни с сечением О (Z), при Р ₁ > 200 кВт - ремни сечением Е.

Рис. 60. Диаграмма для выбора сечения клинового ремня

В обозначении клиновых ремней указывают тип сечения и расчётную длину ремня. Например:

Ремень клиновой А – 1000,

где А - тип сечения (профиль);

1000 - номинальная расчётная длина ремня, мм.

По европейским стандартам в обозначении ремня указывают тип сечения (Z, A, B, C, D) и длину ремня по внутреннему или наружному диаметру.

Поликлиновые ремни сочетают достоинства плоских ремней (гибкость, что позволяет применять шкивы малых диаметров), и клиновых (повышенную тяговую способность). Поликлиновые передачи имеют мéньшие габариты, чем другие ремённые передачи, высокие скорости вращения (до 60 м/с), позволяют реализовать большие передаточные отношения (до u = 40), обеспечивают плавность вращения приводного механизма.

Рис. 61. Сечение поликлинового ремня:

1 - плоская резинотканевая пластина; 2 - несущий слой;

3 - резиновая основа

Основными геометрическими параметрами поликлинового ремня являются (рис. 61):

- ширина b и высота H ремня;

- шаг ремня р;

- количество клиньев z;

- расчётная длина ремня L_р на уровне нейтральной линии.

Поликлиновые ремни изготавливают в виде бесконечной ленты трёх сечений - К, Л, М. В обозначении указывают количество клиньев (ручьёв), тип сечения, расчётную длину ремня. Например:

Ремень поликлиновый 4К – 1250,

где 4 - количество ручьёв;

К - тип сечения (профиля);

1250 - номинальная расчётная длина ремня, мм.

7.3. Геометрические параметры ремённой передачи

При геометрическом расчёте диаметры d ₁ и d ₂, а также межосевое расстояние а, известны. Определяют следующие геометрические параметры: длину ремня L_р, угол γ между ветвями ремня и угол α ₁ обхвата на малом шкиве (рис. 62).

Рис. 62. Геометрические параметры ремённой передачи

Угол γ между ветвями ремня определим из треугольника О ₁ АО ₂:

, где , (7.3)

(рад). (7.4)

Угол α ₁ обхвата малого ремня шкивом:

(град). (7.5)

Расчётную длину ремня L_р без учёта его деформации на шкивах определяют как сумму длин двух прямолинейных участков, которая будет равна , длин дуг охвата ремнём малого и большого шкивов, определяемых углами α ₁ и α ₂ с учётом того, что в силу малости угла :

. (7.6)

Расчётная длина ремня стандартизирована согласно ГОСТ 1284.1 - 89.