Детали машин





Ременные передачи



Общие сведения о ременных передачах

Ременные передачи относятся к передачам трением (фрикционным), у которых передача мощности осуществляется за счет сил трения, возникающих между ведущим, ведомым и промежуточным звеном – упругим ремнем (гибкой связью).
Ведущее и ведомое звено обычно называют шкивами. Этот тип передач обычно применяется для соединения валов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Для нормальной работы ременной передачи необходимо предварительное натяжение ремня, которое может осуществляться за счет перемещения одного из шкивов, за счет натяжных роликов или установки двигателя (механизма) на качающейся плите.

***

Классификация ременных передач

1. По форме поперечного сечения ремня: плоскоременные (поперечное сечение ремня имеет форму плоского вытянутого прямоугольника, рис. 1а); клиноременные (поперечное сечение ремня в форме трапеции, рис. 1б); поликлиноременные (ремень снаружи имеет плоскую поверхность, а внутренняя, взаимодействующая со шкивами, поверхность ремня снабжена продольными гребнями, выполненными в поперечном сечении в форме трапеции, рис. 1г); круглоременные (поперечное сечение ремня имеет форму, рис. 1в); зубчатоременная (внутренняя, контактирующая со шкивами, поверхность плоского ремня снабжена поперечными выступами, входящими в процессе работы передачи в соответствующие впадины шкивов, фото ниже).

типы ременных передач

Наибольшее применение в машиностроении имеют клиновые и поликлиновые ремни. Передачу круглым резиновым ремнем (диаметром 3…12 мм) применяют в приводах малой мощности (настольные станки, приборы, бытовые машины и т. п.).

Разновидностью ременной передачи является зубчатоременная, в которой передача мощности осуществляется зубчатым ремнем путем зацепления зубцов ремня с выступами на шкивах. Этот тип передач является промежуточным между передачами зацеплением и передачами трением. Зубчатоременная передача не требует значительного предварительного натяжения ремня и не имеет такого недостатка, как скольжение ремня, которое присуще всем прочим ременным передачам.

Клиноременную передачу в основном применяют как открытую. Клиноременные передачи обладают большей тяговой способностью, требуют меньшего натяжения, благодаря чему меньше нагружают опоры валов, допускают меньшие углы обхвата, что позволяет применять их при больших передаточных отношениях и малому расстоянию между шкивами.

Клиновые и поликлиновые ремни выполняют бесконечными и прорезиненными. Нагрузку несет корд или сложенная в несколько слоев ткань.

Клиновые ремни выпускают трех видов: нормального сечения, узкие и широкие. Широкие ремни применяются в вариаторах.

Поликлиновые ремни – плоские ремни с высокопрочным кордом и внутренними продольными клиньями, входящими в канавки на шкивах. Они более гибкие, чем клиновые, лучше обеспечивают постоянство передаточного числа.

Плоские ремни обладают большой гибкостью, но требуют значительного предварительного натяжения ремня. Кроме того, плоский ремень не так устойчив на шкиве, как клиновый или поликлиновый.

2. По взаимному расположению валов и ремня:

  • с параллельными геометрическими осями валов и ремнем, охватывающим шкивы в одном направлении – открытая передача (шкивы вращаются в одном направлении, рис. 2а);
  • с параллельными валами и ремнем, охватывающим шкивы в противоположных направлениях – перекрестная передача (шкивы вращаются во встречных направлениях, рис. 2б);
  • оси валов перекрещиваются под некоторым углом (чаще всего 90°, рис. 2в)полуперекрестная передача;
  • валы передачи пересекаются, при этом изменение направления потока передаваемой мощности осуществляется посредством промежуточного шкива или ролика - угловая передача (рис. 2г).

типы ременных передач

3. По числу и виду шкивов, применяемых в передаче: с одношкивными валами; с двушкивным валом, один из шкивов которого холостой; с валами, несущими ступенчатые шкивы для изменения передаточного числа (для ступенчатой регулировки скорости ведомого вала).

4. По количеству валов, охватываемых одним ремнем: двухвальная, трех-, четырех- и многовальная передача.

5. По наличию вспомогательных роликов: без вспомогательных роликов, с натяжными роликами (рис. 2д); с направляющими роликами (рис. 2г).

***

Достоинства ременных передач

К достоинствам ременных передач относятся следующие их свойства:

  • Простота конструкции, малая стоимость изготовления и эксплуатации.
  • Возможность передачи мощности на значительное расстояние.
  • Возможность работы с высокими частотами вращения.
  • Плавность и малый шум в работе вследствие эластичности ремня.
  • Смягчение вибрации и толчков благодаря упругости ремня.
  • Предохранение механизмов от перегрузок и ударов за счет возможности ремня проскальзывать (к передачам с зубчатым ремнем это свойство не относится).
  • Электроизолирующая способность ремня используется для предохранения ведомой части машин с электроприводом от появления опасных напряжений и токов.

***



Недостатки ременных передач

Основные недостатки ременных передач:

  • Большие габаритные размеры (в особенности при передаче значительных мощностей).
  • Малая долговечность ремня, особенно в быстроходных передачах.
  • Большая нагрузка на валы и подшипники опор из-за натяжения ремня (этот недостаток менее выражен у зубчатоременных передач).
  • Необходимость применения устройств натяжения ремня, усложняющих конструкцию передачи.
  • Чувствительность нагрузочной способности к загрязнению звеньев и влажности воздуха.
  • Непостоянное передаточное число вследствие неизбежного упругого скольжения ремня.

***

Область применения ременных передач

Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, классификация ременных передач когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число может быть не строго постоянным (конвейеры, приводы станков, дорожных и сельскохозяйственных машин и т. п.). Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах, требующих постоянного значения передаточного числа.

Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 кВт, но может достигать 2000 кВт и даже более. Скорость ремня v = 5…50 м/сек, а в высокоскоростных передачах – до 100 м/сек и выше.

После зубчатой передачи ременная – наиболее распространенная из всех механических передач. Часто она используется в сочетании с другими типами передач.

***

Геометрические и кинематические соотношения ременных передач

Межосевое расстояние a ременной передачи определяет в основном конструкция привода машины. Рекомендуемые значения межосевого расстояния (см. рис. 3):

- для плоскоременных передач:

a ≥ 1,5(d1 + d2);

- для клиноременных и поликлиноременных передач:

a ≥ 0,55(d1 + d2) + h;

где:
d1, d2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов передачи;
h - высота сечения ремня.

Расчетная длина ремня Lр равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:

Lр = 2а + 0,5π(d2 + d1) + 0,25(d2 - d1)2/a.

По найденному значению из стандартного ряда принимают ближайшую большую расчетную длину ремня Lр. При соединении концов длину ремня увеличивают на 30…200 мм.

геометрические параметры ременных передач

Межосевое расстояние в ременной передаче для окончательно установленной длины ремня определяют по формуле:

a = [2Lр - π(d2 + d1)]/8 + √{[2Lр - π(d2 + d1)]2 - 8 π(d2 - d1)2}/8.

Угол обхвата ремнем малого шкива

α1 = 180° - 2γ.

Из треугольника О1ВО2 (рис. 3)

sin γ = ВО21О2 = (d2 - d1)/2a.

Практически γ не превышает π/6, поэтому приближенно принимают sin γ = γ (рад), тогда:

γ = (d2 - d1)/2a (рад) или γ° = 180°(d2 –d1)/2πa.

Следовательно,

α1 = 180° - 57°(d2 – d1)/a.

Для проскоременных передач рекомендуют α1 ≥ 150°, для клиноременных и поликлиновых передач α1 ≥ 110°.

Передаточное отношение ременной передачи:

u = i = d2/d1(1 – ξ),

где: ξ – коэффициент скольжения в передаче, который при нормальной работе равен ξ = 0,01…0,02.

Приближенно можно принимать u = d2/d1;    ξ = (v1 –v2)/v1.

***

Силы в ременной передаче