Напряжения в ремне.

Наибольшие напряжения создаются в ведущей ветви ремня. Они складываются из напряжений:

- напряжение от предварительного натяжения:

,

причем с увеличением σ₀ снижается долговечность ремня;

- полезное напряжение (удельная окружная сила):

;

- напряжения от натяжения в ветвях ремня при рабочим ходе:

;

- напряжение от центробежных сил:

- напряжение изгиба (возникает в ремне при огибании шкивов (рис. 13.13.)):

,

где Е - модуль упругости материала ремня.

На рис. 13.14. показана эпюра суммарных напряжений в ремне. Наибольшего значения они достигают в сечении ремня при набегании его на малый шкив:

.

Сравнивая различные составляющие σ_max и учитывая, что по соображениям компактности передачи стремятся принимать небольшие значения d₁, можно отметить напряжение изгиба σ_и1 как наибольшее. Оно может в несколько раз превышать все другие составляющие суммарного напряжения в ремне и, изменяясь по отнулевому циклу, является главной причиной усталостного разрушения ремня. На практике значение σ_и1

9. Расчет ременных передач по тяговой способности и на долговечность.(в тетр)

Критерии работоспособности ременных передач: тяговая способность - надежность сцепления ремня со шкивами и долговечность, определяемая усталостью ремня.

Тяговая способность ремня характеризуется кривыми скольжения и КПД (рис.13.15.), устанавливающими зависимость относительного скольжения ε и КПД передачи η от нагрузки, которую выражают через коэффициент тяги , показывающий, какая часть предварительного натяжения ремня полезно используется для передачи нагрузки:

.

Кривые скольжения для всех типов ремней получают экспериментально. При возрастании коэффициента тяги от нуля до критического значения наблюдается только упругое скольжение, которое пропорционально нагрузке, и кривая скольжения имеет прямолинейный участок. Передача работает нормально.

При дальнейшем увеличении коэффициента тяги от до к упругому скольжению добавляется частичное буксование. Нормальная работа передачи нарушается. Зона частичного буксования ( до ) определяет способность передачи переносить кратковременные перегрузки, например при пуске. При некотором значении наступает полное буксование, ведомый шкив останавливается.

Коэффициент тяги характеризует предел рационального использования ремня. Значение соответствует наибольшей нагрузке на ремень F_t, до которой отсутствует буксование:

.

КПД передачи растет с ростом нагрузки вследствие уменьшения роли потерь холостого хода и достигает максимума в зоне критического значения коэффициента тяги. В зоне частичного буксования КПД резко снижается вследствие увеличения потерь на скольжение, при этом ремень быстро изнашивается. Поэтому рабочую нагрузку рекомендуется выбирать вблизи критического значения . В этом случае значение КПД принимают: для плоскоременных передач η ≈ 0,97, для клиноременных η ≈ 0,96.

За основу создаваемых методов расчета ремней на долговечность принята кривая усталости описываемая уравнением:

где σ_mах - максимальное напряжение цикла; т и С параметры кривой усталости (для резинотканевых ремней m=6; для клиновых m =11); N — число циклов напряжений за полный срок службы (до разрушения).

Расчет передач клиновыми и поликлиновыми ремнями. Расчет производят из условий тяговой способности и долговечности. Ограниченное число типоразмеров стандартных клиновых и поликлиновых ремней позволило экспериментально определить допускаемую приведенную мощность , передаваемую одним ремнем или одним клином поликлинового ремня, в зависимости от диаметра малого шкива и скорости ремня в условиях типовой передачи: при угле обхвата , передаточном числе , спокойной нагрузке и базовой длине ремня .

Условия работы проектируемых передач отличаются от стандартных. Поэтому расчет их следует вести с учетом поправочных коэффициентов по мощности, передаваемой одним ремнем или одним клином поликлинового ремня в действительных условиях эксплуатации. Допускаемая мощность:

,

где - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность ремня.

- коэффициент, учитывающий влияние на долговечность длины ремня в зависимости от отношения расчетной длины ремня к базовой длине .

- коэффициент передаточного числа , учитывающий меньшие напряжения изгиба в ремне на большем шкиве: при ;

- коэффициент динамичности нагрузки и режима работы. Значения коэффициента выбирают в зависимости от вида приводного двигателя, режима работы, числа смен работы: .

Сечение ремня выбирают по графику, примерный вид которого показан на рис. 13.16., в зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения меньшего шкива (ведущего вала).

Экспериментально для каждого сечения ремня определены рекомендуемые минимальные значения диаметра меньшего шкива в зависимости от передаваемого вращающего момента . По возможности следует избегать применения шкивов минимальных диаметров.

Рекомендуют определять по формуле:

, мм,

где - для ремней нормальных сечений, - для узких и поликлиновых ремней.

Рис. 13.16.

При расчете клиноременных передач определяют требуемое число ремней z в передаче для обеспечения среднего ресурса эксплуатации (2000ч)

,

где P₁ - передаваемая мощность на ведущем валу, кВт;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между

Сила предварительного натяжения одного ремня без учета влияния центробежных сил

,

где - мощность на ведущем валу передачи, кВт; - скорость ремня, м/с; - число клиновых ремней в комплекте или число клиньев поликлинового ремня; - масса 1 м клинового ремня или одного клина поликлинового ремня, кг/м.

Средний ресурс , ч, ремней в эксплуатации при среднем режиме работы для классов ремней I, II, III и IV соответственно составляет: 2000, 2500, 2700 и 3700. С учетом режима работы и климатических условий ресурс вычисляют по формуле:

,

где - коэффициент режима работы. Режим работы оценивают возможными кратковременными перегрузками: легкими – до 120% ( ), средний – до 150% ( ), тяжелый – до 200% ( ), очень тяжелый – до 300% ( ).

Коэффициент климатических условий эксплуатации для центральных и южных районов равен 1; для районов с холодным климатом – 0,75.