7.9. Напряжения в ремне

При работе ременной передачи напряжения по длине ремня распределяются неравномерно. При огибании шкивов в ремне возникают напряжения изгиба   (рис. 2.6.11). Волокна ремня на его внешней стороне растягиваются. Максимальное напряжение изгиба возникает в поперечном сечении ремня при его набегании на ведущий шкив. Чем меньше диаметр шкива и больше высота ремня, тем большие напряжения возникают, тем менее долговечен ремень. На практике рекомендуют отношение толщины ремня к диаметру шкива D1 в пределах 1/25…1/30.

Рисунок 2.6.11 К изгибу ремня на шкиве

Критерии работоспособности ремённых передач Основными критериями работоспособности ремённых передач являются  1) тяговая способность – надёжность сцепления со шкивами, 2) долговечность ремня, которая определяется в основном его сопротивлением усталости.

7.10. Долговечность ремня

Долговечность ремня определяется в основном его сопротивлением усталости, которое зависит не только от значений напря¬жений, но также и от частоты циклов напряжений, т. е. от числа изгибов ремня в единицу времени. Под влиянием циклического деформирования и сопровождающего его внутреннего трения в ремне возникают усталостные разрушения — трещины, надры¬вы. Ремень расслаивается, ткани перетираются. На сопротивле¬ние усталости ремня оказывает влияние и высокая температура, которая повышается от внутреннего трения в ремне и скольжения по шкивам. Для уменьшения напряжения изгиба рекомендуется выбирать возможно больший диаметр малого шкива d1, что благоприятно влияет на долговечность, а также и на тяговую способность передачи. Расчёт на долговечность выполняют как проверочный. За основу создаваемых в настоящее время методов расчёта ремней на долговечность принято уравнение наклонного участка кривой усталости

(2.6.6)

где   - максимальное напряжение цикла; С – опытная постоянная,   - число циклов нагружения за полный срок службы (до усталостного разрушения). Частота цикла напряжений равна частоте пробегов ремня:

(2.6.7)

где U – действительная частота пробегов ремня,  с-1   - скорость ремня, м/с; Lp – длина ремня, м; [U] – допускаемая частота пробегов ремня, с-1, при которой не появляется признаков усталостного разрушения. Установлены ограничения на допускаемую частоту пробегов ремня:  для резинотканевых ремней   с-1,  для синтетических   c-1; для клиновых и полуклиновых   с-1. Если  , то увеличивают Lp.

39,40) Цепные передачи

Цепная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента (цепи) за счёт сил зацепле-ния. Может иметь как постоянное так и переменное передаточное число (напр. цепной вариатор). Состоит из — веду-щей и ведомой звездочки и цепи. Цепь состоит из подвижных звеньев.

Цепная передача относится к передачам зацепления с гибкой связью.

Достоинства и недостатки цепных передач

Достоинства цепных передач: • По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при зна-чительных межосевых расстояниях (≤5 м). • По сравнению с ременными передачами более компактны, могут передавать большие мощности (до 3000 кВт), силы действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало. • Могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам. Недостатки цепных передач: • Значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге (этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях). • Сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного мате-риала. • Удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует натяжных устройств.

Применение цепных передач

 

 

Применяют при значительных межосевых расстояниях (до 8 метров), для передачи одного ведущего вала несколь-ким ведомым (когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные не надежны). Наибольшее распространение полу-чили в сельскохозяйственном, транспортном, химическом, станкостроительном, горнорудном оборудовании и подъ-емно-транспортных устройствах. Диапазон работы: Мощность (Р) до 3000 кВт Скорость (V) до 35 м/с Передаточное отношение (i) до 10

Виды цепей

• Грузовые – применяются для подвески, подъема и опускания груза в различных подъемно-транспортных механизмах при скорости до 0,25...0,5 м/с • Тяговые – применяются для транспортировки груза при скорости до 2...4 м/с • Приводные – применяются для передачи энергии в широком диапазоне скоростей.

Приводные цепи

 

 

Главный элемент цепной передачи – приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев. Основ-ными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизованы и изготавли-ваются специализированными заводами. Роликовые цепи состоят из двух рядов наружных и внутренних пластин. В наружные пластины запрессованы ва-лики, пропущенные через втулки, на которые запрессованы внутренние пластины. Валики и втулки образуют шарни-ры. На втулки свободно надеты закаленные ролики. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Кроме того, ролик выравнивает давление зуба на втулку и предохра-няет ее от изнашивания. Роликовые цепи имеют широкое распространение, рекомендуются при скоростях меньше 15 м/с.

 

Втулочные цепи по конструкции аналогичны роликовым цепям, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но увеличивает износ. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при скоростях менее 1 м/с.

 

Зубчатые цепи состоят из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных между собой. Число пла-стин определяет ширина цепи B, которая зависит от передаваемой мощности. Рабочими гранями пластин являются плоскости зубьев, расположенные под углом 60°, которыми каждое звено цепи садится на два зуба звездочки. Благо-даря этой особенности зубчатые цепи обладают минимально возможным шагом и поэтому допускают более высокие скорости. Для устранения бокового спадания цепи со звездочками применяют направляющие пластины 1, располо-женные по середине цепи или по ее бокам. Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже. Рекомендуются при скоростях меньше 25 м/с.

 

Материалы цепей и звездочек

 

 

Цепи и звездочки должны быть стойкими против износа и ударных нагрузок. По этим соображениям большинство цепей и звездочек изготавливают из углеродистых и легированных сталей с последующей термической обработкой (улучшение и закалка). Рекомендации по выбору материалов в справочниках. Детали шарниров цепей в большинстве случаев цементируют, что повышает их износостойкость при сохранении ударной прочности. Перспективным являет-ся изготовление звездочек из пластмасс, позволяющих уменьшить динамические нагрузки и шум передачи.

41)

Большинство машин компонуют из отдельных узлов, для соединения валов которых используют муфты. Муфты используют также для соединения валов с расположенными на них деталями для включения и выключения исполнительного механизма при непрерывно работающем двигателе (сцепные управляемые), для предохранения деталей от перегрузок (предохранительные), для компенсации вредного влияния несоосности валов (компенсирующие), для уменьшения динамических нагрузок (упругие) и т.д.

Паспортной характеристикой муфты является значение крутящего момента [T], на передачу которого она рассчитана. Подбор муфт производят  в зависимости от размеров посадочных диаметров валов по расчетному крутящему моменту

 

Тр = kТ £ [T],         

Втулочная муфта представляет собой втулку, одеваемую на концы соединяемых валов (рис. 3.53). Передача крутящего момента осуществляется за счет штифтов, призматических или сегментных шпонок или шлицов. Отличается простотой конструкции и малыми габаритами: длина втулки L = (2,8…4,0)d,  наружный диаметр D = (1,5…2,0)d. Прочность муфты определяется прочностью соединительных элементов (штифтов, шпонок или шлицов), а также прочностью втулки.

Фланцевая муфта (рис. 3.54) состоит из двух полумуфт в виде дисков, надеваемых на валы и соединенных болтами.

Болты могут быть поставлены в отверстия полумуфт без зазора (вариант 1) и с зазором (вариант 2). Болты, поставленные без зазора, могут одновременно выполнять функцию центровки валов. Передача крутящего момента осуществляется непосредственно болтами, работающими на срез и смятие. В случае постановки болтов в отверстия с зазором передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения, возникающих в стыке полумуфт в результате затяжки болтов.

Расчет на прочность выполняют для шпоночных или шлицевых соединений и болтов.

 

 

 

 

Рис. 3.53. Втулочные муфты

Рис. 3.54. Фланцевая муфта

 

Упругие муфты уменьшают динамические нагрузки (смягчают толчки и удары), передаваемые через соединяемые ими валы, предохраняют валы от крутильных колебаний и компенсируют все виды несоосности валов. По материалу упругих элементов муфты делятся на две группы: муфты с неметаллическими и муфты с металлическими упругими элементами. Основной материал неметаллических упругих элементов – резина. Она обладает высокой эластичностью и демпфирующей способностью. Однако резиновые элементы менее долговечны и прочны, чем стальные, что приводит к увеличению габаритов муфт.

Основные характеристики упругих муфт: жесткость при кручении (или обратная ей величина –податливость) и демпфирующая способность, т.е. способность при деформировании упругих элементов необратимо поглощать энергию, превращая ее в теплоту.

Упругие втулочно-пальцевые муфты (МУВП) состоят из двух полумуфт (рис. 3.58, а), соединительных пальцев, закрепленных в конических отверстиях одной из полумуфт и надетых на пальцы резиновых втулок, через которые передается момент.

Управляемые (сцепные) муфты служат для соединения и разъединения валов при работающем двигателе, для этого они снабжены механизмом принудительного управления. Муфты применяются при строгой соосности валов. Передача крутящего момента осуществляется либо за счет зацепления (зубчатые или кулачковые муфты), либо силами трения (фрикционные муфты).