Глава 25 Передачи зубчатым ремнем

25.1. Общие сведения

Зубчатые ремни выполняют плоскими с поперечными зубьями на внутренней поверхности, которые входят в зацепление с зубьями на шкивах (рис. 25.1). Передача зубчатым ремнем работает по принципу зацепления.

Зубчатое зацепление ремня со шкивом устраняет скольжение и не­обходимость в большом предварительном натяжении, уменьшает вли­яние угла обхвата (межосевого расстояния) на тяговую способность, что позволяет уменьшить габариты передачи и получить 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 (ы<12). 5. Низкий

Оседая линия троса Ь

Рис. 25.1. Передача зубчатым ремнем

уровень шума и отсутствие динамических нагрузок вследствие эластич­ности ремня и упругости его зубьев.

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

Применение. Передачу зубчатым ремнем применяют как в высоко-нагруженных 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 (рис. 25.2) и др.

Рис. 25.2. Механизм с зубчатыми ремнями

движения кисти промышленного

робота:

1 — локоть; 2— плечо; 3 — электродвигатель;

4— волновой редуктор; 5—натяжной ролик;

6—захватное устройство

Мощность, передаваемая зубчатым ремнем, до 100 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 или стек-локорда), резины (или неопрена) 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.

Зубья ремня имеют трапецеидальную форму с углом у профиля 50 и 40° (рис. 25.3, а) или полукруглую (рис. 25.3,6) форму.

Полукруглый профиль обеспечивает плавный вход зубьев в зацеп­ление, равномернее распределяет напряжения в ремне, повышает передаваемые нагрузки на 40 %.

25.2. Расчет передачи зубчатым ремнем

Размеры передачи зависят от модуля т, мм — основного параметра передачи (табл. 25.1 и 25.2):

т =р/π,

где р — шаг ремня, мм.

Модуль т ремня и рекомендуемое число z₁ зубьев малого шкива в зависимости от передаваемой мощности Р₁ и частоты вращения n₁ малого шкива выбирают по табл. 25.3.

Основной критерий работоспособности передачи — тяговая способ­ность ремня, которую оценивают допускаемой приведенной удельной силой [q]_0П (Н/мм), передаваемой 1 мм ширины ремня.

Значение [q]_m зависит от модуля т:

M, мм 2 3 4 5 7

[q]_0П 5 9 25 30 32

Таблица 25.1. Зубчатые ремни с трапецеидальными зубьями (выборка) (размеры, мм)

Модуль т	Р	s	h	н	t
2	6,28	1,8	1,5	3,0	0,6
3	9.42	3,2	2,0	4,0	0,6
4	12,57	4,4	2,5	5,0	0,8
5	15,71	5,0	3,5	6,5	0,8
7	21,99	8,0	6,0	11,0	0,8

Таблица 25.2. Основные параметры передачи зубчатым ремнем (выборка)

Модуль т	2	3	4	5	7
Число зубьев шкива
	10	10	15	15	18
Zmin Zmax	115	120	120	120	120
Число зубьев ремня
Zpmin	40	40	48	48	56
Zpmax	160	160	250	200	140
Ширина ремня b, мм	5...20	12,5...50	20... 100	25...100	40... 125

Примечания: 1. Длину L_p ремня в шагах или число z,, зубьев ремня выбирают из ряда: 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 112, 115, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 200, 210, 220, 235, 250.

2. Расчетная длина ремня в мм: L_p= z_pp

2. Ширину Ь ремня выбирают из ряда: 5, 8, 10, 12,5 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200 мм.

Расчет передачи ведут по допускаемой удельной силе [q]_П:

где С_р — коэффициент динамичности нагрузки и режима работы (табл. 25.4);

q_Mv² — центробежная сила, возникающая при огибании шкивов ремнем; здесь q_M— масса 1 м ремня шириной 1 мм, кг/(м-мм):

т, мм	2	3	4	5	7
ди,	0,003	0,004	0,006	0,007	0,008

Из условия тяговой способности необходимая ширина ремня:

где F_t- 10³P/v— передаваемая окружная сила, Н. Здесь Р—в кВт, v— в м/с.

Полученное значение b' уточняют:

Таблица 25.4. Значения коэффициента С, для передач зубчатым ремнем от электродвигателей общепромышленного применения (выборка)

Тип машины	Ср при числе смен работы
	1	2	3
Легкие конвейеры, оборудование деревообработки Типографские машины, металлообрабатывающие станки Подъемные механизмы, текстильные машины Тяжелые конвейеры, оборудование резиновой промышленности	1,3. ..1,5 1,4...1,6 1,5...1,7 1,6...1,8	1,4...1,6 1,5...1,7 1.6...I.8 1,7... 1,9	1,5... 1,7 1.6...1.8 1,7...1,9 1,8...2,0

Примечание. Меньшие значения С_г при умеренных колебаниях нагрузки и возможных кратковремен­ных перегрузках до 150 %, большие — при значительных колебаниях нагрузки и перегрузках до 250 %.

Значения коэффициента С_ь, учитывающего неполную загрузку витков троса у боковых поверхностей ремня:

Ширину b ремня принимают из стандартного ряда (см. табл. 25.2). Диаметры делительных окружностей шкивов:

где z₁ и z₂ — числа зубьев шкивов.

Из условия долговечности ремня число зубьев меньшего шкива z₁ принимают не менее рекомендуемого (см. табл. 25.2).

Межосевое расстояние а передачи принимают из условия

Длину ремня L_Р в шагах (число зубьев ремня) вычисляют по фор­муле, аналогичной формуле для определения длины ремня передачи плоским ремнем:

где р — шаг ремня (см. табл. 25.1).

Полученную длину Lp округляют до стандартного значения (см. табл. 25.2).

Окончательное значение а при выбранной длине L_p ремня:

(25.7)

Число зубьев ремня, находящихся в зацеплении с меньшим шкивом,

Zo = z_l a_l /360'>[z]o,

(25.8)

где а₁— угол обхвата на меньшем шкиве [формула (22.5)].

Из условия равнопрочности зубьев ремня на срез и тросов на растяжение рекомендуется принимать [z]₀ >6. При z₀ < [z]₀ увеличивают; межосевое расстояние а или число зубьев z_l .

Предварительное натяжение F₀ в передаче необходимо для устране­ния зазоров в зацеплении и правильного набегания ремня на шкивы. Оно должно быть больше значения натяжения от центробежной силы, чтобы под действием последней не нарушалось зацепление ремня со' шкивом:

где b — в мм; q_M— в кг/(м * мм); v—в м/с; v — удельное натяжение, Н/мм:

Сила, действующая на валы, направлена по линии центров переда­чи и равна

Средний ресурс зубчатых ремней в эксплуатации — 2000 ч.