Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин Курс «Детали машин» Надежность машин Соединения с натягом Резьбовые соединения Расчет шпоночных соединений Механические передачи Расчет на изгиб Редукторы

Основные понятия о ременных передачах

Ременная передача — передача трением с гибкой связью. Состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с предва­рительным натяжением (рис. 22.1). Нагрузка передается благодаря си­лам трения, возникающим между шкивами и ремнем.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоским ремнем (рис. 22.1, а), клиновым ремнем (рис. 22.1, б), круглым ремнем (рис. 22.1, в), поликлиновым ремнем (рис. 22.1, г). Наибольшее применение в машиностроении имеют клиновые и поликлиновые ремни.

а) 6)

Рис. 22.1. 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 (см. гл. 25), передающая нагрузку путем зацепления ремня со 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 вследствие эластичности ремня. 5. Смягчение вибраций и толчков вследствие упругости ремня. 6. Предохранение механизмов от перегрузок за счет возможности проскальзывания ремня (к передачам зубчатым ремнем это свойство не относится).

Недостатки. 1. Большие радиальные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей. 2. Малая долговечность ремня в бы­строходных передачах. 3. Большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня, необходимость устройств для натяжения ремня. 4. Не­постоянное 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 кВт, хотя может достигать 2000 кВт и больше. Скорость ремня v=5...50 м/с, а в высокоскоростных передачах до 100 м/с и выше.

После зубчатой передачи ременная — наиболее распространенная из всех механических передач.

В сочетании с другими типами передач ременную передачу приме­няют на быстроходных ступенях привода (см. рис. 9.2). 258

22.2. Основные геометрические соотношения ременных передач

1. Межосевое расстояние а ременной передачи (рис. 22.2) опреде­ляет в основном конструкция привода машины. Рекомендуется: для передач плоским ремнем

 

для передач клиновым и поликлиновым ремнями

 

где d1 и d2 —диаметры шкивов; h — высота сечения ремня.

.У.

Рис. 22.2. Геометрические параметры ременной передачи

2. Расчетная длина ремня Lp равна сумме длин прямолинейных участков и дуг обхвата шкивов:

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

3. Межосевое расстояние при окончательно установленной длине ремня Lp

4. Угол обхвата ремнем малого шкива

Практически у не превышает π/6, поэтому приближенно принима­ют siny = y рад, тогда

у= {d2 - dx)/{2a) рад или у = 180°( d2 - dx)/(π ■ 2а).

22.3. Силы в передаче

Для создания трения между ремнем и шкивом ремню после уста­новки на шкив создают предварительное натяжение силой F0. Чем больше F0, тем выше тяговая способность передачи. В состоянии покоя или холостого хода передачи каждая ветвь ремня натянута одинаково с силой F0 (рис. 22.3, а).

Рис. 22.3. Силы в ветвях ремня 

При приложении рабочего вращающего момента 7, происходит перераспределение сил натяжения в ветвях ремня: ведущая ветвь до­полнительно натягивается до силы Fx, а натяжение ведомой ветви уменьшается до F2 (рис. 22.3, б). Из условия равенства моментов отно­сительно оси вращения получим уравнение:

 

где Ft = 2 • 103T1 / d1— окружная сила на шкиве, Н. Здесь Т1 — в Н • м; d1 — в мм. Общая геометрическая длина ремня не зависит от нагрузки и во время работы передачи остается неизменной. Дополнительное удлине­ние ведущей ветви компенсируется равным сокращением ведомой ветви. Следовательно, насколько возрастает сила натяжения ведущей ветви ремня, настолько же снижается сила натяжения ведомой, т. е.

Ft=F0 + ΔF и F2 = F0 - ΔF, 260

или

FI + F2 = 2F0 (22.7)

Решая совместно уравнения (22.6) и (22.7), получаем

F1 = Fu0+ Ft /2; F2 = F0- Ft /2. (22.8)

При обегании ремнем шкивов на него действует центробежная сила, Н,

где А — площадь сечения ремня, м2; р — плотность материала ремня, кг/м3; 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 (Ft + Fv) и (F2 + Fv) соответственно, на хо­лостом ходу — (F0 + Fv).

Нагрузка на валы и подшипники. F„

Силы натяжения ветвей ремня нагру­жают валы и подшипники. Из тре­угольника Oab (рис. 22.4) равнодей­ствующая сила

Молекулярно-механическое изнашивание проявляется при разруше­нии защитных пленок на контактирующих поверхностях, что вызывает действие сил молекулярного сцепления в зоне контакта их микронеров­ностей (явление схватывания), следствием чего является процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения — заедание. С увеличением контактных напряжений, скорости скольжения и температуры в зоне контакта возможно проявление большого числа локально расположенных очагов схватывания с интенсивным переносом материала с более мягкой поверхности на более твердую.
Расчет на прочность сварных соединений