Основные понятия о ременных передачах Общие сведения Ременная

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

Основные понятия о ременных передачах Общие сведения Ременная передача — передача трением с гибкой связью. Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с предварительным натяжением (рис. 1). Нагрузка передается благодаря си лам трения, возникающим между шкивами и ремнем. В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: шлоским ремнем (рис. 1, а), клиновым ремнем (рис. 1, б), круглым ремнем (рис. 1, в), поликлиновым ремнем (рис. 1, г). Наибольшее применение в машиностроении имеют клиновые и поликлиновые ремни. Рис 1. схема ременной передачи

Передачу круглым ремнем применяют в приводах малой мощности (настольные станки, приборы, бытовые машины и др. ). Разновидностью ременной передачи является передача зубчатым ремнем передающая нагрузку путем зацепления ремня шкивами Достоинства ременных передач. 1. Простота конструкции, эксплуатации и малая стоимость. 2. Возможность передачи движения на значительные расстояния (до 15 м). 3. Возможность работы с высокими частотами вращения. 4. Плавность и бесшумность работы вслед эластичности ремня. 5. Смягчение вибраций и толчков вслед упругости ремня. 6. Предохранение механизмов от перегрузок за возможности проскальзывания ремня (к передачам зубчатым ремнём это свойство не относится). Недостатки. 1. Большие радиальные размеры, в особенности передаче значительных мощностей. 2. Малая долговечность ремня в быстроходных передачах. 3. Большие нагрузки на валы и подшипники натяжения ремня, необходимость устройств для натяжения ремня. 4. постоянное передаточное число вследствие неизбежного упругого скольжения ремня. 5. Чувствительность нагрузочной способности к наличию паров влаги и нефтепродуктов.

Применение Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число и может быть не строго постоянным (приводы станков, конвейеров, дорожных, строительных, сельскохозяйственных машин и др. ). Передачи зубчатым ремнем можно применять и в приводах, требующих постоянного значения и. Мощность, передаваемая ременной передачей, обычно до 50 к. Вт, может достигать 2000 к. Вт и больше. Скорость ремня v=5. . . 50 м/с, ж высокоскоростных передачах до 100 м/с и выше. После зубчатой передачи ременная — наиболее распространённая из всех механических передач. В сочетании с другими типами передач ременную передачу применяют на быстроходных ступенях привода

Основные геометрические соотношения ременных передач 1. Межосевое расстояние а ременной передачи (рис. 2) определяет в основном конструкция привода машины. Рекомендуется: для передач плоским ремнем (2. 1) для передач клиновым и поликлиновым ремнями где и (2. 2) — диаметры шкивов; h — высота сечения ремня. Рис 2. Геометрические параметры ременной передачи

2. Расчетная длина ремня Lp равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов: (2. 3) По найденному значению из стандартного ряда принимают бли жайшую большую расчетную длину ремня. Lp. При соединении концов длину ремня увеличивают на 30. . . 200 мм. 3. Межосевое расстояние при окончательно установленной длине ремня Lp (2. 4)

4. Угол обхвата ремнём малого шкива Из треугольника (рис 2. 2) Практически у не превышает π/6, поэтому приближенно принимают sin = рад, тогда = рад или Следовательно (2. 5) Для передачи плоским ремнем рекомендуют поликлиновым ≥ ≥ 150°, клиновым

Силы в передаче Для создания трения между ремнем и шкивом ремню после установки на шкив создают предварительное натяжение силой. Чем больше тем выше тяговая способность передачи. В состоянии покоя или холостого хода передачи каждая ветвь ремня натянута одинаково с силой (рис. 3, а). Рис 3. Силы в ветвях ремня

При приложении рабочего вращающего момента происходи перераспределение сил натяжения в ветвях ремня: ведущая ветвь дополнительно натягивается до силы , а натяжение ведомой уменьшается до (рис. 3, б). Из условия равенства моментов относительно оси вращения получим уравнение: Или (2. 6) где Здесь — окружная сила на шкиве, H. — в Н * м; — в мм

Общая геометрическая длина ремня не зависит от нагрузки и время работы передачи остается неизменной. Дополнительное удлинение ведущей ветви компенсируется равным сокращением ведомой ветви. Следовательно, насколько возрастает сила натяжения ведущей ее ремня, настолько же снижается сила натяжения ведомой, т. е. (2. 7) и (2. 8)

или Решая совместно уравнения (2. 6) и (2. 7), получаем При обегании ремнем шкивов на него действует центробежная сила, Н, (2. 9) где А — площадь сечения ремня, ; р — плотность материала ремня, кг/ ; v~ скорость ремня, м/с. Сила Fv отбрасывает ремень от шкива, понижая тем самым силы трения и нагрузочную способность передачи. Таким образом, силы натяжения ведущей и ведомой ветвей ремня будут: при работе передачи и соответственно на холостом ходу

Нагрузка на валы и подшипники. Силы натяжения ветвей ремня нагру жают валы и подшипники. Из треугольника. Oab (рис. 4) равнодействующая сила (2. 10) Где — угол обхвата. Направление силы принимают по линии центров шкивов передачи. Обычно в 2. . . 3 раза больше окружной силы что является существенным недостатком ременных передач. Рис 4. К определению нагрузки на валы ремённой передачи

Скольжение ремня по шкивам. Передаточное число В ременной передаче различают два вида скольжения ремня: упру гое и буксование. А. Упругое скольжение. В процессе обегания ведущего шкива ремнем сила его натяжения уменьшается от до (рис. 5). А так как деформация ремня пропорциональна силе натяжения, то при уменьшении последней ремень под действием силы упругости укорачивается, преодолевая сопротивление силы трения при контакте ремня со шкивом. При этом ремень отстает от шкива — возникает упругое скольжение ремня по шкиву. На ведомом шкиве также происходит скольжение, но здесь сила натяжения возрастает от до ремень удлиняется и опережает шкив. Упругое скольжение происходит не на всей дуге обхвата α, а лишь на части ее — дуге скольжения , которая всегда расположена со стороны сбегания ремня со шкива. Длину дуги скольжения определяет условие равновесия сил трения на этой дуге и разность сил натяжения ветвей, т. е. окружная сила При нормальной работе Рис. . 5. К определению упругого скольжения ремня

всегда расположена со стороны сбегания ремня со шкива. Длину дуги скольжения определяет условие равновесия сил трения на этой дуге и разность сил натяжения ветвей, т. е. окружная сила. При нормальной работе Со стороны набегания ремня на шкив имеется дуга покоя , на кото рой сила в ремне не меняется, оставаясь равной силе натяжения набегающей ветви, а сам ремень движется совместно со шкивом без скольжения относительно друга. Сумма дуг и равна дуге обхвата. Скорости прямолинейных ветвей и равны окружным скоростям шкивов, на которые они набегают. Потерю скорости определяет скольжение на ведущем шкиве, где направление скольжения не совпадает с направлением движения шкива (см. мелкие стрелки на дуге , рис. 5). Таким образом, упругое скольжение ремня неизбежно в ременной передаче, оно возникает в результате разности сил и , нагружающих ведущую и ведомую ветви ремня. Упругое скольжение приводит к снижению скорости и, следовательно, к потере части мощности, а также вызывает электризацию, нагревание и изнашивание ремне, сокращая его долговечность. Упругое скольжение ремня характеризуется коэффициентом скольжения или (2. 11)

где и — окружные скорости ведущего и ведомого шкивов. При нор мальном режиме работы обычно = 0, 01… 0, 02 Буксование. По мере роста окружной силы уменьшается дуга покоя , следовательно, уменьшается и запас сил трения. При значительной перегрузке дуга скольжения достигает значения дуги обхвата и ремень скользит по всей поверхности касания с ведущим шкивом, т. е. буксует. При буксовании ремня на ведущем шкиве ведомый шкив останавливается — передача неработоспособна Передаточное число. Окружные скорости шкивов передачи (см. рис. 5) определяют по формулам: Где и частоты вращения ведущего и ведомого шкивов, и диаметры этих шкивов, мм Передаточное число ремённой передачи (2. 12) Упругое скольжение, зависящее от значения окружной силы является причиной некоторого непостоянства передаточного числа ременных передач. Рекомендуются для передач плоским ремнем и≤ 5, клиновым и≤ 7, поликлиновым и≤ 8, зубчатым и≤ 12.

Напряжения в ремне При работе ременной передачи напряжения по длине ремня рас пределяются неравномерно (рис. 6). Различают следующие виды напряжений в ремне: 1. Напряжение от силы предварительного натяжения. В состоянии покоя или при холостом ходе каждая ветвь ремня натянута силой , следовательно, (2. 13) где А — площадь поперечного сечения ремня. Рис 6 эпюра напряжений в ремне при работе передачи

2. Полезное напряжение. Отношение окружной силы (полезной нагрузки) площади поперечного сечения А называют полезным напряжением (2. 14) Так как , то полезное напряжение является разностью напряжений в ведущей и ведомой ветвях ремня при рабочем ходе на малой скорости (пока не сказывается влияние центробежных сил), т. е. Напряжения в ведущей и определяют так: в ведомой ветвях от сил и Величина определяет тяговую способность ременной передачи 3. Напряжение изгиба возникает в ремне при огибании им шкивов. В местах набегания ремня на шкивы и сбегания ремня не происходит резких скачков напряжений (см. рис. 6 ), так как радиус кривизны ремня изменяется постепенно.

По закону Гука , где относительное удлинение волокон на наружной стороне ремня при изгибе. Coгласно рис 7 и Тогда , (2. 15) где толщина ремня; Модуль продольной упругости материала ремня; d – расчетный диаметр шкива рис 7 схема изгиба ремня на шкиве Из формулы (2. 15) следует, что наибольшее напряжение изгиба в ремне возникает на малом шкиве диаметром. Рис. 7. Схема к изгибу ремня на шкиве(см. рис. 6). Обычно по соображениям компактности передачи стремятся принимать небольшие значения. Однако при этом возникают большие напряжения изгиба , которые могут в несколько раз превышать все другие напряжения. На практике значение ограничивают минимально допустимым каждого вида ремня значением. Напряжение изгиба, изменяясь по отнулевому циклу, является главной причиной усталостного разрушения ремня. На тяговую способность передачи оно не влияет

Напряжение от центробежной силы Fv [см. формулу (2. 9)] (2. 16) Влияние на работоспособность ременной передачи при v<25 м/с незначительно. Наибольшее напряжение (см. эпюру на рис. 2. 6) Напряжение изгиба обычно значительно превышает все другие составляющие наибольшего напряжения

Максимальное напряжение действует в поперечном сечении ремня в месте его набегания на малый шкив и сохраняет свою величину на всей дуге покоя (см. рис. 6). Тяговая способность и КПД ременных передач Основными критериями работоспособности ременных передач являются: тяговая способность (надежность сцепления ремня со шкивом) и долго вечность ремня(его свойство сопротивляться усталостному разрушению). Расчет по тяговой способности является основным расчетом ремен ных передач, обеспечивающим требуемую прочность ремней и передачу ими требуемой нагрузки. Расчет на долговечность выполняют как проверочный. Тяговая способность ременной передачи обусловлена сцеплением ремня со шкивами. Экспериментально исследуя тяговую способность, строят графики — кривые скольжения и КПД (рис. 2. 8); на их базе разработан метод расчета ременных передач. Рис 8 Кривые скольжения КПД и

При постоянной силе предварительного натяжения кривые скольжения устанавливают связь между окружной (тягой) и относительным скольжением. По оси абсцисс графика откладывают относительную нагрузку, выраженную через коэффициент тяги φ: по оси ординат — коэффициент скольжения и КПД η передачи. При испытании постепенно увеличивают полезную нагрузку (коэффициент тяги φ), сохраняя постоянным предварительное натяжение , замеряют окружные скорости шкивов и вычисляют коэф фициенты скольжения; далее определяют КПД передачи. При возрастании коэффициента тяги от нуля до критического значения наблюдается только упругое скольжение ремня по шкиву. В этой зоне упругие деформации ремня приближенно подчиняются закону Гука, поэтому кривая скольжения близка к прямой. Этот участок кривой характеризует устойчивую работу ремни. При дальнейшем увеличении коэффициента тяги от до наблюдают как упругое скольжение, так и частичное пробуксовывание которое по мере увеличения (φ растет. Работа передачи становится неустойчивой. При окружная сила , достигает значения максимальной силы трения, дуга покоя полностью исчезает, а дуга скольжения (рис. 5) распространяется на весь угол обхвата — наступает полное буксование ремня на ведущем шкиве, ведомый шив останавливается.

Согласно кривой скольжения передаваемую силу следует принимать вблизи значения , которому соответствует. Работу передачи при > следует допускать только при кратковременных перегрузках, например в период пуска. Значения установлены экспериментально для каждого типа ремня. Таким образом, кривая скольжения отражает явления, происходящие в ременной передане, и совместно с кривой КПД характеризует т работу в данных условиях. Критерием рациональной работы ремня служит коэффициент тяги значение которого определяет допускаемую окружную силу. Из формулы (2. 18) Для плоских ремней = 0, 4. . . 0, 5; для клиновых и поликлиновых = 0, 7. . . 0, 8. КПД ременных передач зависит от степени загруженности передачи, от потерь на скольжение ремня по шкивам, на сопротивление воздуха движению ремня и шкивов, на трение в подшипниках. Наибольшая же доля потерь приходится на внутреннее трение в ремне пив изгибе, особенно для клиноременных передач. Эти потери не зависят от нагрузки. Поэтому КПД передач при малых нагрузках невысок (велики относительные потери). Он достигает максимума в зоне критического значения (см. рис. 8). При нормальных условиях работы принимают: для передачи плоским ремнем η = 0, 95. . . 0, 97; для передачи клиновым и поликлиновым ремнями η = 0, 92. . . 0, 96.

Долговечность ремня определяет его способность сопротивляться усталостному разрушению. Долговечность зависит не только от значении напряжений (см. рис. 6), но и от характера их изменения за один цикл, а также от числа таких циклов. Поскольку напряжения изгиба превышают все другие составляющие суммарного напряжения в ремне, то долговечность его значительно зависит от числа изгибов ремня на шкивах. При этом следует иметь в виду, что за один пробег ремня в нем дважды возникают максимальные напряжения изгиба. Под влиянием циклического деформирования в ремне возникают усталостные разрушения — трещины, надрывы, расслаивание ремня. Снижению сопротивления усталости способствует нагрев ремня от внутреннего трения и скольжения его по шкивам. Полный цикл напряжений соответствует одному пробегу ремня по шкивам, при котором уровень напряжений в поперечном сечении ремня меняется в соответствии с прохождением им каждого из четырех ха рактерных участков (два шкива, ведущая и ведомая ветви, см. рис. 6). Число пробегов ремня (число циклов нагружения) за весь срок работы передачи пропорционально частоте пробегов:

где V—скорость ремня, м/с; — расчетная длина ремня, м; [U] — допускаемая частота пробегов, . Частота пробегов является показателем долговечности ремня: чем больше U, тем больше число циклов при том же времени работы, или тем меньше долговечность при том же уровне напряжений. Для достижения средней долговечности в 2000. . . 3000 ч рекоменду ется ограничивать частоту пробегов [U], , принимая для ремней: плоских прорезиненных ≤ 10 плоских синтетических ≤ 50 клиновых ≤ 20 поликлиновых ≤ 30 В основе уточненных методов расчета ремней на долговечность лежит уравнение кривой усталости [см. рис. 3], в соответствии с которым оказывается возможным проводить комплексный расчет ременной передачи, удовлетворяющий условиям прочности и тяговой способности при требуемом ресурсе.

Натяжение ремней Предварительное натяжение ремня является необходимым условием работы ременной передачи. Чем выше , тем больше тяговая способность и КПД передачи, но меньше долговечность ремня. Конструкция ременной передачи должна допускать изменение межосевого расстояния как в сторону уменьшения (для свободной установки ремня), так и в сторону увеличения (для натяжения ремня и компенсации его вытяжки). Натяжение ремня в передачах осуществляют: 1) Устройствами периодического действия, где натяжение (по мере вытяжки ремня) регулируют винтами (рис. 9, а), перемещая один из шкивов. 2) Устройствами постоянного действия, где натяжение создают пружиной или силой тяжести узла. К ним относят натяжной ролик (его устанавливают на ведомой ветви), качающуюся плиту с установленным на ней электродвигателем (рис. 9, б) и др. Рис. 9. Схемы натяжных устройств

3. Устройствами, автоматически регулирующими натяжение в зависимости от величины передаваемой нагрузки с использован активных и реактивных сил и моментов, действующих в самой п даче. Одно из таких устройств показано на рис. 10. Шкив 1 здесь установлен на качающемся рычаге, который является одновременно осью ведомого колеса зубчатой передачи. Натяжение ремня ( ) равно окружной силе на шестерне, установленной на валу электродвигателя т. е. пропорционально передаваемому моменту. Рис. 10. Схема передачи с автоматическим регулированием натяжения ремня

Скачать презентацию Основные понятия о ременных передачах Общие сведения Ременная

Основные понятия о ременных передачах.ppt

Количество слайдов: 25