Конструкции ремней и шкивов

Тема 3. РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ

 

Общие сведения. Ремни. Шкивы

Ременная передача обычно состоит из двух шкивов 1 и 2, со­единенных между собой ремнем 3, и натяжного устройства 4, созда­ющего контактные давления между ремнем и шкивами и обеспечивающе­го за счет сил трения передачу энергии. Чаще всего начальное на­тяжение создается при монтаже передачи (без натяжного устройст­ва) (рис. 3.1 а).

Рис. 3.1

Обычно с помощью ремня передают движение между параллельными валами, вращающимися в одну сторону.

По форме сечения ремней различают плоско-, кругло- и клиноременные передачи (рис. 3.1 б, в, г).

Основные достоинства передач: простота конструкций, сравни­тельно малая стоимость, способность передавать вращательное движе­ние на большие расстояния и работать с высокими скоростями, плав­ность работы и малый шум, малая чувствительность к толчкам, уда­рам и перегрузкам, отсутствие смазочной системы.

Основные недостатки: невысокая долговечность ремня, большие радиальные габариты, значительные нагрузки на валы и опоры, непо­стоянство передаточного отношения.

Передача используется как понижающая частоту вращения. Пере­даваемая мощность до 50 кВт, окружная скорость до 50 м/с, макси-

мальное передаточное отношение 6 для передач без натяжного ролика и 10 для передач с натяжным роликом; допускают кратковременную перегрузку до 300 %.

Ременную передачу применяют обычно в качестве быстроходной ступени привода, устанавливая ведущий шкив на вал двигателя. В этом случае ее габариты и масса оказываются сравнительно неболь­шими.

 

Конструкции ремней и шкивов

Ремни должны обладать достаточно высокой прочностью при дей­ствии переменных нагрузок, иметь большой коэффициент трения в контакте со шкивом и высокую износостойкость.

Плоские ремни имеют прямоугольное сечение (см. рис.3.1 6,3.2) и малую толщину. Их получают путем соединения (склеиванием, сши­ванием) концов полос ткани (прорезиненной, хлопчатобумажной, шер­стяной, капроновой и др.), кожи и синтетических материалов.

Ремни тканые толщиной 0.5 и 0.7 мм изготовляют из мешковых капроновых тканей просвечивающего переплетения. Их пропитывают раствором полиамида С–6 и покрывают пленкой на основе этого же полиамида, совмещенного с нитрильным каучуком. Растягивающую на­грузку в таких ремнях передают уточные нити ткани. Модуль упру­гости ремней Е = 1200-1370 МПа, напряжение начального натяжения ветвей = 5-10 МПа.

Ремни кордошнуровые прорезиненные выполняют с анидным кордшнуром диаметром 1,1 мм, который располагают в слое резины по винтовой линии. Для обеспечения прочности конструкции на наружной и внутренней поверхностях ремня имеется ткань ОТ-40. Ремни приме­няют при окружной скорости до 35 м/с.

В промышленности применяют синтетические ремни фирмы "Хаба-сит" (Швейцария) толщиной 0.7-2.8 мм со склеенным стыком. По сравнению с ткаными эти ремни имеют большую (в три раза) проч­ность и допускают скорость до 100 м/с.

Плоские ремни из синтетических материалов получают преимущественное рас­пространение в высокоскоростных приводах благодаря высокой прочности и большой долговечности (напряжения изгиба в тон-

ких ремнях невелики), хорошему сцеплению ремня со шкивом (коэффи­циент трения f = 0.5 – 0.6) и высокой тяговой способности, высокая точности вращения.

Круглые ремни (кожаные, капроновые и др.) применяют в маши­нах малой мощности (швейных и бытовых машинах, настольных станках и др.) (рис.3.1в).

Клиновые ремни используются в настоящее время наиболее широ­ко. Они обеспечивают передачам большую тяговую способность и меньшие габариты по сравнении с плоскоременными передачами, могут передавать вращение на несколько валов одновременно, допускают передаточное от­ношение i = 6 - 8 без натяжного ролика. Однако они менее быстроходны (скорость до 30 м/с), имеют более низкий (на 1-2%)КПД и могут применяться лишь как открытые.

Клиновые ремни изготовляют беско­нечными, слойной конструкции (рис.3.3 а, 6), имеющей несущий кордовой слой 1 (работает на растяжение), резиновый или резинотканевый слой 3 и обертку из прорезиненной ткани 2. Несущий слой на основе материалов из химических волокон (капрона, лавсана, вискозы, анида располагают в продольном направлении ремня на нейтральной поверхности для разгрузки его от напряжений изгиба.

Модуль упругости прочных химических волокон и несущего слоя существенно выше модуля упругости резины, поэтому этот слой воспринимает основную часть нагрузки.

Резиновые слои (подушки), расположенные над несущим слоем (в зоне растяжения)и под ним (в зоне сжатия), обеспечивают ремню требуемую форму и демпфирующие свойства. Обертка из прорезиненной ткани придает ремню каркасность, предохраняет внутренние элементы от внешних воздействий и повышает износостойкость.

Клиновые ремни выполняют с углом клина = 40° и отношением большего основания трапециевидного сечения к высоте (нормальные ремни) и (узкие ремни). Размеры поперечно­го сечения (обозначаются О, А, Б, В, Г, Д, Е по мере увеличения

площади) и длина нормальных ремней определены ГОСТ 1284-80.

Получили распространение поликлиновые ремни с высокопрочным полиэфирным кордон в плоской части, так­же работающие на шкиве с клиновыми ка­навками. Рекомендуемое число ребер от 2 до 20, допускаемое– 50. При одинако­вой мощности ширина такого ремня в 1,5-2 раза меньше ширины комплекта обычных клиновых ремней. Благодаря высокой гибкости допускается применение шкивов меньшего диаметра, чем в клиноременной передаче, большая быстро­ходность (до 40-50 м/с) и большие передаточные отношения (до 15).

Шкивы. Их конструктивные формы определяются преимущественно их размерами (обычно наружным диаметром), типом передачи, видом производства (единичное, серийное, массовое), возможностями пред­приятия-изготовителя.

Рис. 3.5

Шкивы большого диаметра выполняют для облегчения с углубле­ниями и отверстиями, а также с четырьмя - шестью спицами (см. рис. 3.5). Такие шкивы условно состоят из трех частей: обода (1) – части шкива, несущей ремень; ступицы (2) - части шкива, с помощью которой его соединяют с валом; спиц (3) (или диска), свя­зывающих обод со ступицей.

Шкивы изготовляют из чугуна марок СЧ 10 и СЧ 15, легких сплавов и пластмасс при работе передачи с небольшими скоростями и из сталей (25Л, 15 и др.) при окружных скоростях свыше 30 м/с.

Особенности монтажа и эксплуатации передач. Начальное натя­жение оказывает существенное влияние на работоспособность передач, поэтому его необходимо контролировать. Обычно контроль начального натяжения осуществляют путем прикладывания небольшой поперечной

нагрузки (например, груза с силой тяжести F_g= 10-50 Н) посере­дине ветви и измерения стрелы f провисания ремня под грузом. В этом случае сила начального натяжения ( –по­ловина свободной длины ветви).

Скольжение ремня.