Тема 10

РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

10.1. Общие сведения, классификация,

достоинства и недостатки

Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Она состоит из ведущего шкива диаметром d₁, ведомого шкива диаметром d₂ и ремня 1, надетого на шкивы с натяжением и передающего нагрузку (окружную силу) с помощью сил трения (рис. 10.1)

После зубчатой передачи ременная — наиболее распространенная из механических передач.

Рис. 10.1. Схема ременной передачи

По форме поперечного сечения приводные ремни передач делятся на плоские (рис. 10.2, а), клиновые (рис. 10.2, б), поликлиновые (рис. 10.2, в), круглые (рис. 10.2, г) и зубчатые (рис. 10.2, д). Соответственно по форме поперечного сечения ремня различают плоскоременные, клиноременные, поликлиновые, круглоременные и зубчатоременные передачи.

Достоинства ременных передач трением: а) возможность передачи движения на большие расстояния; б) плавность и

124

Рис. 10.2. Форма поперечного сечения ремней

малошумность работы; в) возможность работы с высокими скоростями; г) простота конструкции и невысокая стоимость.

Недостатки: а) значительные габаритные размеры; б) значительные силы на валы и опоры; в) непостоянство передаточного отношения из-за проскальзывания ремня; г) малый срок службы ремней в быстроходных передачах; д) необходимость защиты ремня от попадания масла.

Применение: ременные передачи применяют в приводах для передачи движения, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число u может быть не строго постоянным (приводы металлорежущих станков, транспортных, дорожных и сельскохозяйственных машин и др.). Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах, требующих постоянного значения

125

u (приборные и робототехнические устройства). Мощность, передаваемая ременной передачей обычно до 50 кВт. Скорость ремня =5…50 м/с, а в высокоскоростных передачах — до 100 м/с и выше.

10.2. Геометрия, кинематика и силы в ременной передаче

Основными элементами геометрии передачи являются диаметры шкивов d₁ и d₂, а также межосевое расстояние a, которое определяется в основном конструкцией привода машины. Важной эксплуатационной характеристикой является угол обхвата ремнем шкива. По рис. 10.1 видно, что угол обхвата ведущего шкива равен , угол обхвата ведомого шкива . Таким образом, . Здесь — угол между ветвями ремня, его величина определяется из треугольника ABO₂ (рис. 10.1) .

Рабочая длина ремня определяется по формуле:

.

Для клиновых и поликлиновых ремней подбирается стандартное значение длины ремня, затем уточняется межосевое расстояние и углы и .

Диаметр меньшего шкива плоскоременной передачи определяют по эмпирической формуле

,

где P₁ — мощность, кВт; n₁ — частота вращения, об/мин. Диаметр меньшего шкива клиноременной передачи принимают в зависимости от выбранного сечения ремня по стандарту.

Диаметр большего шкива d₂ для обоих видов передач определяют по формуле

126

,

где — передаточное отношение, — коэффициент упругого скольжения ремня на шкивах, .

Окружная сила определяется передаваемой нагрузкой

, (10.1)

где — расчетный вращающий момент, , на ведущем шкиве диаметром ; — мощность на ведущем шкиве, кВт; — окружная скорость, м/с.

Окружная сила равна разности натяжений ветвей ремня:

,

где — натяжение ведущей ветви ремня, — натяжение ведомой ветви (см. рис. 10.1). Для нормальной работы необходимо предварительное натяжение ремня

,

где — площадь поперечного сечения ремня; — нормальное напряжение от предварительного натяжения ремня.

Сумма натяжений ведущей и ведомой ветвей ремня равна:

. (10.2)

Из решения системы двух уравнений (10.1) и (10.2) получаем выражения:

;

или

; .

127

Передаваемая нагрузка зависит от силы трения между ремнем и шкивом. Эту связь при максимальном значении , исключающем пробуксовки ремня, определяют по формуле Эйлера:

,

где — коэффициент трения, — угол между ветвями ремня (см. рис. 10.1).

Сила давления нагрузки на валы и опоры, создаваемая натяжением ремней:

.

Наибольшие напряжения возникают в ведущей ветви ремня. Нормальные напряжения растяжения в ветвях ремня от рабочих усилий натяжения

( =1,2).

Напряжение в ремне от изгиба на дуге обхвата шкива

,

где — модуль упругости материала ремня, — толщина ремня.

Напряжение от центробежной силы

.

Максимальное напряжение будет в ведущей ветви ремня

. (10.3)

Эпюра напряжений приведена на рис. 10.3.