Силы в передаче

Для создания трения между ремнем и шкивом ремню после установки на шкив создают предварительное натяжение F₀. Чем больше F₀, тем выше тяговая способность передачи. В состоянии покоя или холостого хода каждая ветвь натянута одинаково с силой F_0.

При приложении рабочей нагрузки Т₁ происходит перераспределение натяжения в ветвях ремня: ведущая ветвь дополнительно натягивается до силы F₁, а натяжение ведомой уменьшается до F_2.

Из условия равновесия моментов внешних сил относительно оси вращения

- Т+, где Т=

Подставив в формулу значение Т, сокращаем на.

F₁- F₂ = F_t (1) _, где - окружная сила на шкиве.

Так как в процессе обегания ремнем ведущего шкива натяжение его падает от F₁ до F_2, то ремень укорачивается и отстает от шкива – возникает упругое скольжение. На ведомом шкиве происходит аналогичное скольжение, но здесь натяжение ремня возрастает от F₂ до F₁, он удлиняется и опережает шкив.

Общая геометрическая длина ремня во время работы передачи остается неизменной, т.к. дополнительное удлинение ведущей ветви компенсируется равным сокращением ведомой ветви.

Следовательно, насколько возрастает натяжение ведущей ветви ремня, настолько же оно снижается с ведомой, т.е. и

Складываем оба уравнения, получаем: (2)

Складываем уравнения (1) и (2), получаем: и.

При обегании ремнем шкивов в ремне возникает центробежная сила F_v = ρАν², где

А – площадь сечения ремня;

ρ – плотность материала ремня;

ν – линейная скорость

Сила F_ν , отбрасывая ремень от шкива, уменьшает полезное действие предварительного натяжения F₀, понижая нагрузочную способность передачи.

Сила, действующая на валы и подшипники, является равнодействующей сил натяжения ремня

F_n = 2F₀ sin

Скольжение ремня

В ременной передаче возникают два вида скольжения ремня по шкиву: упругое – неизбежное при нормальной работе передачи и буксование – при перегрузке.

В процессе обегания ремнем ведущего шкива натяжение его падает от доРемень укорачивается и отстает от шкива – возникаетупругое скольжение. На ведомом шкиве происходит аналогичное скольжение, но здесь натяжение ремня возрастает от до, он удлиняется и опережает шкив. Потеря скоростиопределяется скольжением на ведущем шкиве, где направление скольжения не совпадает с направлением движения шкива.

Упругое скольжение ремня неизбежно в ременной передаче, оно возникает в результате разности натяжений ведущей и ведомой ветвей.

Упругое скольжение приводит к снижению скорости, следовательно, к потере части мощности, а также вызывает электризацию, нагревание и изнашивание ремня, сокращая его долговечность. Характеризуется коэффициентом скольжения.

Передаточное число передачи с учетом этого коэффициента:

Для плоскоременных передач рекомендуется ;

Для клиноременных .

Напряжения в ремне

Предварительное напряжение определяется= , где А – площадь поперечного сечения.

Удельная окружная сила (полезное напряжение) =. Значениемоценивается тяговая способность ременной передачи.

Основными критериями работоспособности ременных передач являются:

тяговая способность, которая зависит от величины сил трения между ремнем и шкивом;

долговечность ремня, т.е. его способность сопротивляться усталостному разрушению

Долговечность ремня характеризует частота пробегов ремня в секунду

U = U _maх, где v – скорость ремня в м / сек,

L - длина ремня в м

Для плоских ремней U ≤ (4÷5) с. Для клиновых ремней U ≤ 10 с.

Плоскоременная передача

Плоскоременная передача вследствие большой гибкости ремня обладает повышенной долговечностью. Эта передача рекомендуется при больших межосевых расстояниях (до 15 м) и высоких скоростях (до 100 м/с).

Материал плоского приводного ремня должен обладать достаточной прочностью,

износостойкостью, эластичностью и долговечностью, хорошо сцепляться со шкивами и иметь низкую стоимость.

Клиноременная передача

Клиноременная передача может работать с одним или несколькими ремнями. Достоинством этой передачи по сравнению с плоскоременной является то, что благодаря повышенному сцеплению ремня со шкивами, обусловленному эффектом клина, она передает большую мощность, допускает меньший угол обхвата a₁ на малом шкиве, а, следовательно, и меньшее межосевое расстояние а.

Недостатками в сравнении с плоскоременной передачей является меньшая долговечность ремней вследствие значительной их высоты, большие потери на трение и деформацию изгиба, большая стоимость шкивов и неодинаковая работа ремней в многоручьевой передаче из-за отклонений в их длине. Клиновые ремни подразделяются на кордтканевые и кордшнуровые.

Шкивы ременных передач бывают литыми, стальными сварными, алюминиевыми,

пластмассовыми. При D мм шкивы выполняют со спицами (для облегчения).

Цепные передачи

Передача энергии между двумя или несколькими параллельными валами, осуществляемая зацеплением с помощью гибкой бесконечной цепи и звездочек, называется цепной.

Существуют следующие группы цепей:

а) грузовые для подвески и подъема груза в подъемно-транспортных механизмах;

б) тяговые в конвейерах, элеваторах;

в) приводные.

Приводные цепи

Приводные цепи служат для передачи энергии в широком диапазоне скоростей с постоянным передаточным числом.

Достоинства:

1) возможность передачи мощности на значительные расстояния. А _мах = 8м;

2) сравнительно небольшие нагрузки на валы и их опоры;

3) большой диапазон передаваемых мощностей от долей до сотен кВт;

4) большой диапазон передаваемых скоростей: от долей м/с

до 10 15 м/с - для втулочных и роликовых цепей и

20 25 м/с - для зубчатых цепей.

5) высокий КПД 0,970,98

Недостатки

1. сложность изготовления звездочек и высокая стоимость цепей;

2. вытягивание цепи, что приводит к шуму и соскальзыванию;

3. тщательный монтаж, устранение перекоса валов, регулирование натяжения;

4. существенный износ при плохой смазке;

5. скорость движения цепи не постоянна.

Цепные передачи применяют в станках, транспортных и других машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 кВт при окружных скоростях до 15м/c.

Главный элемент цепной передачи – приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев.