Ременные передачи

        

 Ременные передачи.   

   Ременная  передача относится к передачам трением с гибкой связью и может применяться для передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии один от другого. Она состоит (рис.1) из двух шкивов (ведущего, ведомого) и охватывающего их ремня. Ведущий шкив силами трения, возникающими на поверхности контакта шкива с ремнем вследствие его натяжения, приводит ремень в движение. Ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив. Таким образом, мощность передается с ведущего шкива на ведомый.   

   

   Рис.1. Виды ременных передач: а — открытая передача; б — перекрестная передача; в — полуперекрестная передача (со скрещивающимися валами); г — угловая передача (с направляющим роликом); д — передача с нажимным роликом;

   е — передача со ступенчатым шкивом           

 Для нормальной работы передачи необходимо предварительное натяжение ремня, обеспечивающее возникновение сил трения на участках контакта (ремень—шкив). Оно осуществляется: 1) вследствие упругости ремня — укорочением его при сшивке, передвижением одного вала или с помощью нажимного ролика; 2) под действием силы тяжести качающейся системы мы или силы пружины; 3) автоматически, в результате реактивного момента, возникающего на статоре двигателя; 4) с применением специальных натяжных устройств  (рис.1, д и рис.2). Так как на практике большинство передач работает с переменным режимом нагрузки, то ремни с постоянным предварительным натяжением в период недогрузок оказываются излишне натянутыми, что ведет к резкому снижению долговечности. С этих позиций целесообразнее применять третий способ, при котором натяжение меняется в зависимости от нагрузки и срок службы ремня наибольший. Однако автоматическое натяжение в реверсивных передачах с непараллельными осями валов применить нельзя.   

   

   Рис.2. Регулировка натяжения  ремня перемещением двигателя: 1 — ремень; 2 — шкив; 3 — натяжное устройство

   Классификация. Ременные передачи классифицируют по следующим признакам.

   1. По форме сечения  ремня:            

- плоскоременные (рис.3, а);   

          - клиноременные (рис.3, б);

- круглоременные (рис.3, в);

- с зубчатыми ремнями  (рис.3, д);

- с поликлиновыми  ремнями (рис.3, г).

   

  Рис.3. Типы ремней ременных передач: а — плоский ремень; б — клиновый ремень;

  в — круглый ремень; г — поликлиновый ремень; д — зубчатый ремень             

    2.  По взаимному расположению осей валов:              

- с параллельными  осями (см. рис.1, а, б);              

- с пересекающимися  осями — угловые (см. рис.1, г);              

- со скрещивающимися  осями (см. рис.1, в).

   3.  По направлению вращения шкива:

      - с одинаковым  направлением  (открытые  и  полуоткрытые)   (см. рис.1, а);

- с противоположными  направлениями (перекрестные)  (см. рис.1, б).

   4.  По способу создания натяжения ремня:   

- простые (см. рис.1, а);   

- с натяжным роликом  (см. рис.1, д);   

- с натяжным устройством  (см. рис.2).

   5.  По конструкции шкивов:   

- с однорядными  шкивами (см. рис.1, а—д);   

- со ступенчатыми  шкивами (см. рис.1, е).  

      Область применения. Ремни должны обладать достаточно высокой прочностью при действии переменных нагрузок, иметь высокий коэффициент трения при движении по шкиву и высокую износостойкость. Ременные передачи применяются для привода агрегатов от электродвигателей малой и средней мощности; для привода от маломощных двигателей внутреннего сгорания. Наибольшее распространение в машиностроении находят клиноременные передачи (в станках, автотранспортных двигателях и т. п.). Эти передачи широко используют при малых межосевых расстояниях и вертикальных осях шкивов, а также при передаче вращения несколькими шкивами. При необходимости обеспечения ременной передачи постоянного передаточного числа и хорошей тяговой способности рекомендуется устанавливать зубчатые ремни. При этом не требуется большего начального натяжения ремней; опоры могут быть неподвижными. Плоскоременные передачи применяются как простейшие, с минимальными напряжениями изгиба. Плоские ремни имеют прямоугольное сечение, применяются в машинах, которые должны быть устойчивы к вибрациям (например, высокоточные станки). Плоскоременные передачи в настоящее время применяют сравнительно редко (они вытесняются клиноременными). Теоретически тяговая способность клинового ремня при том же усилии натяжения в 3 раза больше, чем у плоского. Однако относительная прочность клинового ремня по сравнению с плоским несколько меньше (в нем меньше слоев армирующей ткани), поэтому практически тяговая способность клинового ремня приблизительно в два раза выше, чем у плоского. Это свидетельство в пользу клиновых ремней послужило основанием для их широкого распространения, в особенности в последнее время. Клиновые ремни могут передавать вращение на несколько валов одновременно, допускают u_max = 8 – 10 без натяжного ролика.

   Круглоременные  передачи (как силовые) в машиностроении не применяются. Их используют в основном для маломощных устройств в приборостроении и бытовых механизмах (магнитофоны, радиолы, швейные машины и т. д.).

   Передаваемая  мощность силовых  ременных передач  практически достигает 50 кВт, хотя известны плоскоременные передачи мощностью и 1500 кВт. Скорость ремня v = 5 - 30 м/с (в сверхскоростных передачах v = 100 м/с). В механических приводах ременная передача используется чаще всего как понижающая передача. Максимальное передаточное отношение U_max = 5 – 6 для передач без натяжного ролика и U_max = 6 – 10 для передач с натяжным роликом, допускают кратковременную перегрузку до 200%. 

     Достоинства:

   - возможность расположения ведущего и ведомого шкивов на больших расстояниях (более 15 метров) (что важно, например, для сельскохозяйственного машиностроения);

   - плавность хода, бесшумность  работы передачи, обусловленные эластичностью  ремня;       

- малая чувствительность к толчкам и ударам, а также к перегрузкам, способность пробуксовывать;

   - возможность работы  с большими угловыми  скоростями;

   - предохранение механизмов от резких колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;

   - возможность работы  при высоких оборотах;

   - простота конструкции  и дешевизна. 

   Недостатки:

   - непостоянство   передаточного   числа   вследствие   проскальзывания ремней;

   - постепенное вытягивание  ремней, их недолговечность;

   - необходимость постоянного  ухода (установка  и натяжение ремней, их перешивка и  замена при обрыве  и т. п.);

   - сравнительно большие  габаритные размеры  передачи;

   - высокие нагрузки  на валы и опоры  из-за натяжения  ремня;

   - опасность попадания  масла на ремень;

   - малая долговечность  при больших скоростях  (в пределах от 1000 до 5000 ч);

   - необходимость натяжного  устройства.

Клиноременная передача. Основные геометрические соотношения  и конструкции

  Ременную  передачу с параллельными  осями, приводной  ремень которой имеет клиновую форму поперечного сечения, называют клиноременной (см. рис.3, б и 7). Клиноременную передачу выполняют только открытой. Клиновые ремни стандартизованы по сечению и длине.

   Рис.7. Механизм с клиноременной  передачей           

  Клиновые ремни  применяют по несколько штук, чтобы варьировать нагрузочную способность и несколько повысить надёжность передачи. Кроме того, один толстый ремень, поставленный вместо нескольких тонких будет иметь гораздо большие напряжения изгиба при огибании шкива. Число клиновых ремней часто принимают от трех до пяти (максимально восемь ремней), но передача может быть и с одним ремнем. Форму канавки шкива проектируют так, чтобы между шкивом и ремнем постоянно был гарантированный радиальный зазор 8 (рис.8, I). Рабочие поверхности — это боковые стороны ремня, поэтому клиновый ремень не должен выступать за пределы наружного диаметра шкива. Клиноременные передачи в машиностроении применяют чаще, чем плоскоременные. Однако скорость этой передачи не должна превышать 30 м/с, так как при v > 30 м/с клиновые ремни начинают вибрировать. Оптимальная окружная скорость, при которой передача работает устойчиво, v = 5-25 м/с.

   

  Рис.8. Установка клинового  ремня на шкиве  

  Передаточное  число для одноступенчатой  клиноременной передачи <8. 

   Достоинства клиноременной передачи по сравнению с плоскоременной:       

- возможность передачи  большей мощности;

   - допустимость меньшего  межосевого расстояния  а;

   - возможность меньшего  угла обхвата  , на малом шкиве (см. рис.1).

   Недостатки:

   - большая жесткость  и, как следствие,  — меньший срок  службы ремня;

   - необходимость особых  приемов при надевании  ремня;

   - зависимость размеров  проектируемой передачи  от подобранного (по  таблице регламентированных  длин) ремня;

   - большая стоимость  эксплуатации передачи  при вытяжке (ремни  не ремонтируются);

   - большая трудоемкость  изготовления шкивов;

   - несколько пониженный  КПД.

   Ремни для клиноременных  передач.

   Основное  распространение  получили ремни трапециевидного сечения (рис.9, а, б) с углом профиля = 40+ 1⁰.

   

   Рис.9. Конструкции клиновых ремней: а — кордшнуровой; б — кордтканевый; в — поликлиновой

Передачи  зубчатым ремнем       

  Зубчатые ремни выполняют плоскими с поперечными зубьями на внутренней поверхности, которые входят в зацепление с зубьями на шкивах. Передача зубчатым ремнем работает по принципу зацепления (рис. 10.1, а). Зубчатое зацепление ремня со шкивом устраняет скольжение и необходимость в большом предварительном натяжении. Уменьшается влияние угла обхвата (межосевого расстояния) на тяговую способность, что позволяет уменьшить габариты передачи и реализовывать большие передаточные числа.         

  Достоинства передач зубчатым ремнем. 1. Постоянное передаточное число. 2. Малое межосевое расстояние. 3. Небольшие нагрузки на валы и подшипники. 4. Большое передаточное число (u < 12). 5. Низкий уровень шума и отсутствие динамических нагрузок вследствие эластичности ремня и упругости зубьев.          

  Недостатки. 1. Сравнительно высокая стоимость. 2. Чувствительность к отклонению от параллельности осей валов.         

  Применение. Передачу зубчатым ремнем применяют как в высоконагруженных передачах (например, кузнечно-прессовое оборудование), используя ее высокую тяговую способность, так и в передачах точных перемещений (в связи с постоянством передаточного числа): приводы печатающих устройств ЭВМ, киносъемочная аппаратура, робототехника и др.                                                                         

 

Рис. 16

                              

 Мощность, передаваемая зубчатым ремнем, до 200 кВт, скорость ремня до 60 м/с, КПД передачи 0,94...0,98.               

  В зависимости  от способа изготовления  зубчатые ремни  выпускают двух  видов: сборочные  и литьевые.               

  Сборочные ремни  состоят из несущего  слоя — металлокорда стеклокорда, резины и тканевого покрытия на зубчатой поверхности, свулканизированных в одно целое. Отличаются от литьевых более высоким качеством. Литьевые ремни состоят из металлокорда, резины или полиуретана и не имеют тканевого покрытия. Металлокорд представляет собой стальные тросы диаметром 0,36 или 0,75 мм, стеклокорд — крученые нити диаметром 0,35...1,1 мм из стекловолокна.