Материал: Учебный курс для студентов очной и заочной форм обучения

Раздел 8. 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 — по луперекрестная передача (со скрещивающимися валами); г — угловая передача (с направляю щим роликом); д — передача с нажимным роликом;е — передача со ступенчатым шкивом           Для нормальной работы передачи необходимо предварительное натя жение ремня, обеспечивающее возникновение сил трения на участках кон такта (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 двига телях и т. п.). Эти передачи широко используют при малых межосевых расстояниях и вертикальных осях шкивов, а также при передаче вращения не сколькими шкивами. При необходимости обеспечения ременной передачи постоянного передаточного числа и хорошей тяговой способности реко мендуется 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). Плоско ременные 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 си ловые) в машиностроении не применяются. Их используют в основном для маломощных устройств в приборостроении и бытовых механизмах (магни тофоны, радиолы, швейные машины и т. д.).Передаваемая мощность силовых ременных передач практически дос тигает 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%. Преимущества и недостатки. Достоинства:- возможность расположения ведущего и ведомого шкивов на больших расстояниях (более 15 метров) (что важно, например, для сельскохозяйственного ма шиностроения);- 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.  Плоскоременная передача. Конструкция и основные геометрические соотношенияРеменную передачу с параллельными, пересекающимися или скрещи вающимися осями с плоским приводным ремнем называют плоскоременной. 

На рис. 1 показаны варианты плоскоременной передачи. Эта переда ча проста по конструкции, может работать при весьма высоких скоростях (до 100 м/с) и больших межосевых расстояниях (до 15 м). Вследствие боль шой эластичности ремня она обладает сравнительно высокой долговечностью. Для плоскоременных передач рекомендуется принимать и < 6 (с на тяжным роликом — до 10). До появления клиноременной передачи плос коременная имела преимущественное распространение.

На практике встречаются самые различные конструкции передач, с плоским ремнем. Рассмотрим наиболее типичные:

- открытая (см. рис. 1, а) — самая простая, надежная и удобная в работе передача; ее применяют при параллельных осях;

- перекрестная (см. рис.1, 6) — используется при необходимости вращения шкивов в противоположных направлениях и параллельных осях. Имеет повышенное изнашивание кромки ремня. Эта передача не находит широкого применения;

- полуперекрестная (см. рис.1, в) — передача для перекрещивающих ся осей;

- угловая (рис.1, г) — рекомендуется при пересекающихся осях (пре имущественно под углом 90°).

Материалы плоскоременных передач. Общие требования к материалам приводных ремней: износостойкость и прочность при циклических нагруз ках; высокий коэффициент трения со шкивами; малый модуль упругости и изгибную жесткость.

         Этим условиям удовлетворяют высококачественная кожа и синтетические материалы (резина), армированные белтинговым тканевым (ГОСТ 6982-54), полимерным (капрон, полиамид С-6, каучук СКН-40, латекс) или металлическим кордом. Применяются прорезиненные тканевые ремни (ГОСТ 101-54), слоистые нарезные ремни с резиновыми прослойками, послойно и спирально завёрнутые ремни. В сырых помещениях и агрессивных средах применяют ремни с резиновыми прокладками.

Шкивы изготовляют из чугуна марки СЧ10, СЧ15, СЧ25 и др. Шкив сварных конструкций изготовляют из стали марок Ст1, Ст2 и др. Для шкивов облегченных конструкций используют алюминиевые сплавы, текстолиты.

Для уменьшения проскальзывания ремня для изготовления шкивов ре менной передачи желательно выбрать текстолит. По сравнению с перечис ленными материалами в этом случае передача будет иметь большую надеж ность работы без пробуксовки.

Конструкции ремней для плоскоременных передач. В машиностроении применяется в основном четыре вида плоских приводных ремней. Размеры и характеристики кожаных

, прорезиненных и хлопчатобумажных ремней стандартизованы (табл. 1).

       Кожаные ремни изготовляют из кожи животных (кожу подвергают спе циальному дублению). Эти ремни обладают высокой тяговой способно стью, эластичностью и износостойкостью, допускают меньшие диаметры шкивов. Однако из-за дефицитности и высокой стоимости в настоящее время их применяют редко, только для особо ответственных конструкций. Основа прорезиненного ремня — прочная кордовая провулканизованная техническая хлопчатобумажная ткань в 2-9 слоев связанных между собой вулканизированной резиной. Ткань, имеющая больший модуль упругости, чем резина, передает основную часть нагрузки. Резина повышает коэффициент трения, обеспечивает работу ремня как единого целого и защищает ткань от повреждений и истирания во время работы передачи. Вследствие прочности, эластичности, малой чувствительности к влаге и колебаниям температуры прорезиненные ремни широко распространены. В зави симости от варианта укладки тканевой основы перед вулканизацией ремни делят на три типа (рис.4): А — нарезные (ткань нарезается по ширине ремня), применяются наиболее часто, скорость ремня до 30 м/с; Б — послойно-завернутые, используются для тяжелых условий работы при скоростях до 20 м/с; В — спирально-завернутые, применяются при малых нагрузках и скоростях до 15 м/с, обеспечивает повышенную износостойкость кромок. Наиболее гибкие ремни типа А, они получили преимущественное распространение.

         Текстильные ремни (хлопчатобумажные и шерстяные) пригодны для работы в атмосфере запыленной, насыщенной парами щелочей, бензина, при резких колебаниях нагрузки, но тяговая способность их сравнительно низкая.

 Широкое распространение получают пленочные ремни из капроновой ткани или саржи с фрикционным покрытием (пленкой). Высокая статическая и усталостная прочность синтетических материалов дала возможность снизить толщину ремня ( = 0,4÷1,2 мм), его массу и действие центробежных сил. Это позволило повысить скорость ремня от 25÷30 (для обычных ремней) до 75÷150 м/с и одновременно обеспечить большую плавность работы, что особенно важно для современного машиностроения.

 

Таблица 1. Основные технические характеристики плоских ремней

Параметры	Кожаные				Прорезиненные				Хлопчатобу­мажные
					Тип А	Тип Б		Тип В
Ширина ремней b, мм	10-560				20; 25; 30; 40; 45; 50; 60; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1100	20; 25; 30; 40; 45; 50; 200; 250; 300; 375; 400; 425; 450; 500		20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 75; 80; 85; 90; 110; 125; 150; 200; 250; 300; 375; 400; 425; 450; 500	30-250
Толщина ремня, мм	(3-6) (одинарные)				6; 8; 10; 12; 14; 16	3; 4; 5; 6; 7; 5; 9; 10,5; 12; 13,5		2,5; 3,75; 5; 6,25; 7,5; 8,75; 10; 11,25	4,5; 6,5; 8,5
Число прокладок (слоев)	—				3-9	2-9		3-9	4-8
Напряжение начального натяжения  , МПа	1,6	1,8	2,0	2,4	1,6	1,8	2,0	2,4	1,6; 1,8; 2,0; 2,4
	2,7	2,9	3,2	3,6	2,3	2,5	2,7	3,1	2,0; 2,1; 2,3; 2,5; 4; 15; 17; 20
	33	40	27	30	9	10	11	14
Отношение a/Dmin: рекомендуемое допускаемое	0,028 0,04				0,025 0,0033				0,025-0,033 0,028-0,04
Наибольшая рекомендуемая скорость	40				30	20		15	25
Плотность, кг/м3	980				1200-1500				750-1050
Модуль продольной упругости Е, МПа	98,1—147				78,5-118				29,4-59